森林气象观测通常用什么等方法_森林气象观测通常采用什么方法

1.常见室外气象监测系统由哪几部分组成？

2.巴西首颗自主研发卫星成功发射，为何会选择监测森林砍伐情况？

3.气象站的高精度气象站

4.自动气象站有哪些分类？

（remote sensing of forestry）

（方有清）

应用光学、电子光学的遥感仪器，从空中或远处接收林区物体反射或发射的电磁波信息和其他信息，经过传输处理，从中提取有关林业、森林环境和森林自然灾害等信息的一整套技术。遥感按其运载工具可分航天遥感、航空遥感和地面遥感。航天遥感的遥感器装在人造卫星、宇宙飞船和航天飞机上。航空遥感的遥感器装在飞机或气球上。地面遥感的遥感器装在汽车或轮船上。林业遥感已涉及到林业生产各个环节，利用森林航空摄影象片观测和认识森林环境，了解林业工作中实际情况，从而取有针对性的措施，解决了许多原来认为人力不能解决的问题。森林信息是林业工作决策的基础数据，需要通过森林调查。而现代森林调查只有应用遥感手段，才能迅速获得准确可靠的林业数据。

发展概况

自从第一次世界大战有了航空摄影测量以后，胡格斯霍夫（R.Hugershoff）等人曾多次尝试应用航空象片进行森林调查。后来有人应用胡格斯霍夫所制造的精密航测立体制图仪进行面积、树高、郁闭度、断面积和材积查定，应用航空象片对各林班进行立体观察判读，在同一地区进行了测算对比，引起了人们对应用航空象片的兴趣。瑞典在20年代里开始应用航空象片进行森林调查。30年代，加拿大林业研究所研究了航空象片的林木阴影测定树高的技术。同一时期有些德国学者将遥感技术带到亚洲，1932年在日本东京大学演习林进行了航空摄影，1933年林业试验场对该林场进行了照查法的试验。第二次世界大战期间和战后数年里，有一批林业工作者应征参加战争，担任航空象片军事判读工作。战后，他们转为从事森林判读，促使了森林判读若干技术方法的逐渐形成。这时，不仅可在航空象片上判读森林类型（勾绘轮廓和量算面积），而且应用了简易仪器工具进行测树判读的研究，如应用航空象片测算树高、树冠直径、郁闭度、单位面积株数等，以弥补森林目测调查之不足。50年代，由于航空摄影技术发展很快，出现了天然彩色片、彩色红外片等，解决了在黑白片判读上不能解决的问题，使林业遥感技术不仅用于森林清查，而且用于造林调查设计、森林伐运输工程勘测设计、水土保持，以及干旱地区水源、大面积森林病虫害调查等。在森林清查工作中，航空象片不仅是调查的手段，而且用来进行间接量测。例如在特大比例尺（1∶500～1∶2000）航空象片上量测树高、树冠直径和点数林木株数等，配以地面抽样实测，编制成航空象片立木材积表，以估测空中象片样地的材积。此外，依据数理统计理论，以航空象片为工具，进行森林抽样调查，成为近代森林清查的主要手段。60年代以后又加上应用电子计算机进行复杂的数据分析计算，使森林抽样调查更趋完善。

中国1952年成立森林航空测量队，1953年在黑龙江省大海林林区进行了森林航测试验，完成了大海林林业局2700余平方公里的森林航测和调查工作。从1954年开始，逐年在东北、西南、西北主要林区开展了大规模航空摄影，到1964年共完成40余万平方公里，为森林经理调查及森林清查提供了航摄资料。1963年以后开始试验利用中比例尺航空象片进行森林分层抽样调查，试验结果证明精度良好。12年用象片判读和实测回归估测法。15年编制了森林判读立体样片和航空象片数量化林分蓄积量表。从15年到80年代初，直接应用陆地卫星多光谱扫描影象，在生产和科学研究上做了不少工作。例如：清查西藏地区的森林，进行辽宁省林业基地规划的调查，编制或修改一些省的1∶250000森林分布图；进行华北、西北、东北防护林体系的规划调查；监测省一级森林动态的试验等等。

应用范围

遥感在森林清查和管理方面的应用，主要有以下几个方面：

森林清查和编绘森林分布图

应用遥感技术所获得的图象和数据，配合数理统计抽样技术和电子计算机图象处理和数学分析计算，可以很快地获得大面积的清查结果，并能进行立地条件调查和土地评价。森林清查工作，由于彩色红外片和多光谱彩色合成片具有优越的性能，因而可将野外大部分调查工作改为室内进行。在野外只做一些较为精确的样地调查，观察一些典型的森林生态状况，以供室内准确判读和精密计算。编制大面积森林分布图，特别是编绘一个数万平方公里的小比例尺图，过去的常规方法，要用数万张大、中比例尺的航空象片进行编绘，费时费力。现在应用高空（20～35公里）飞行拍摄的1∶80000～1∶120000超小比例尺彩色红外象片进行编绘，或用陆地卫星多光谱彩色象片进行编绘1∶100000比例尺的森林分布图，编绘时间和费用均可大量节约。

森林经理调查

森林经理调查工作包括林业生产条件调查、小班调查和专业调查，三者均可借助于大、中比例尺航空象片。应用航空象片可以调查土壤类型和土壤湿度等，为合理安排造林树种和进行土壤改良提供依据。同时，还可了解各种植被覆盖类型的生态环境，以及地表水和浅层地下水的水文状况等。小班调查可应用航空象片进行诸如森林起源、林层结构、树种组成、林分年龄、疏密度、林分蓄积和立地类型等级等森林经理调查因子的判读，以及树高和树冠直径测定，树冠郁闭度和立木株数估测等。

森林灾害探测

森林受到火灾、水淹、病虫以及霜冻等危害时，利用遥感技术进行灾情探测，可以迅速掌握灾情，提出有效的防治措施。例如从卫星象片影象上研究辨识出雷雨、林火的位置和分布，为研究人工降雨扑灭森林火灾提供可靠的依据。又如在卫星上利用高分辨率红外扫描仪和多光谱扫描仪进行病虫灾害探测，比用人眼观察，可提前几天至十几天发现病虫害。

林业生产管理

应用遥感技术能及时调查森林长势，研究森林植被的物候现象，收集林业经济信息，对林业生产工作起指导作用。例如应用卫星影象研究植被覆盖季节物候变化，如果发现植物叶子枯黄，即是林木成熟的季节；如果发现地面为冰雪所覆盖，正是木材伐运输利用冰雪运材的季节。又如在遥感影象上干和湿的分界非常明显，如表明土壤水文缺乏，则应及时进行灌溉。对于那些已知土壤水分含量和排水条件情况的地区，遥感信息可以提供探明地表水分布及浅层地下水的流量，对苗圃经营、幼林抚育及木材河道流送均有指导意义。再如应用航空象片勘测林区道路，调查木材流送河道，计算水上贮木场到材数量等，可以减少大量野外工作，提高经济效益。

森林生态环境研究

利用遥感手段，探讨森林生态形成的客观规律，目的在于研究林木生长发育过程中所需条件，挖掘林业生产潜力。其主要内容是：观测太阳辐射通量，估算植物光合潜力；观测地物波谱特性，测定植被、土壤、沙漠、江河湖泊等主要地理环境要素的波谱特性曲线；观测和判读气象变化，勘测地表水和浅层地下水，监测水质、土壤类型和土壤湿度以及林区环境污染等，为研究森林生态提供基本资料。

林业遥感信息处理

通过遥感手段系统地收集大量森林资料和生态环境信息，建立图象、图形和森林统计数据库，进行分析处理，研究自然环境和林业生产管理的关系，探讨森林开发利用的潜力和动态发展状况。此外，利用遥感的磁带记录资料，进行林业遥感数字图象处理，编绘林业各种用图。综合以上森林和环境信息的数据库和遥感图象信息数据库，即可建立区域林业信息系统，进行区域的林业信息分析处理，为林业工作决策服务。

展望

由于航空摄影成本较高，摄影周期较长，不能及时应用，而卫星遥感影象摄影范围大，反映动态变化快，资料收集又不受地形限制，故后者较前者具有更广阔的发展前景。美国第四、五两颗陆地卫星专题制图仪（TM）的影象分辨力达到30米×30米，法国的SPOT卫星更提高到20米和10米。现在已经可以利用陆地卫星TM和SPOT卫星影象绘制1∶100000比例尺的地形图和1∶50000比例尺的专题图。SPOT卫星影象还可以构成立体影象进行立体观察，并能在1～5天时间内，对某一地区进行重复摄影，从而进行局部的、短周期的动态监测。这些特性对于森林动态监测和林业生产中的应用都十分有利。新一代的卫星影象已经能够显示森林影象质地特征，可以判读树种、林龄和确定经营方法等参数，其实际分辨力已接近中、小比例尺航空象片。可以预计，随着卫星分辨能力的提高，图象的进步，以及数据库技术的发展，航天遥感资料将在森林调查和森林动态监测中发挥重大作用。

参考书目

American Society of Photogrammetry，Manual of Remote Sensing，2nd Ed.，The Sheridan Press USA，1983.

常见室外气象监测系统由哪几部分组成？

1745年，就有人在美国纽约进行树干内温度的研究。19世纪中叶，欧洲工业的发展，加速了对森林的砍伐，许多国家相继设置林内林外对比气象观测站，最早的一批是1862年在德国萨克森州建立的，称为双联森林站。1924年，德国的A.施毛斯和R.盖格尔为了进行林内气象要素铅直分布的研究，建立了历史上第一个森林气象观测塔（架）并进行“林分气候”观测，森林气象研究从此进入到范围较广的领域，也开始具备一门独立学科的特点。“林分气候”观测分林冠层、树干空间和林地土壤几个层次。尤其是对林冠层的研究，后来发展为冠层气象学。

盖格尔1927年出版的专著《近地层气候》中有七章涉及森林气象，如森林结构对小气候的影响；择伐和皆伐迹地气候特征；林缘和林间空地的气流；地表、树干间和林冠层的气象要素分布等。以后，A.鲍姆格特纳等在“林分气候”和产量模型方面做了大量的工作。

苏联的森林气象研究也开始较早。林学家A.A.莫尔恰诺夫作过系统研究，他的专著有《森林的水文作用》(1960)、《森林与气候》(1961)等。美国和加拿大的森林气象学从 20世纪 20年代开始，偏重于林火气象预报的研究。18年，美国的R.李出版了专著《森林微气候学》，对森林中的能量输送讨论颇详。

1980年，又出版了他著的《森林水文学》。日本的森林气象研究大约由20世纪30年代开始。平田德太郎设计了纸面蒸发器以模拟叶面蒸腾；原田泰所著《森林气象学》(1951)，对光的研究有独到之处；门司正三和佐伯敏郎1953年发表了《对群体光能分布和同化作用的研究》的著名论文，开创了用数学分析方法对森林和植物群体光能利用规律的研究。 可分为冠层气象学和森林小气候两个部分。冠层气象学研究森林林冠内的大气物理过程。林冠是森林的主要作用面，林冠通过光合作用制造有机物质。它的结构（包括叶面积指数、叶角、叶形、叶和枝干的分布等几何结构和叶的光学性质等）直接影响着森林中的物质流和能量流。森林气象学中的三大平衡（能量、水量和动量）问题均集中在林冠层中。太阳辐射通过林冠时发生再分配；树木叶片对不同波长辐射的反射和吸收规律是不同的，红外光约有70%被反射，吸收的不多。而光合有效辐射仅有 6～12%被反射，吸收的可达70%以上。这种反射、吸收和透过林冠的不同波段辐射的比例，还同太阳高度角、林冠的几何结构有关。林冠每次可截留3～10毫米以下的降水，每年的截留量随树种、林冠的郁闭程度、该年的降水量、降水性质及降水的时间分配等而变。冠层气象学还研究林冠中二氧化碳的分布（有明显的日变和铅直变化）和枝叶对它的吸收，林冠层枝叶的蒸发和蒸腾，以及林冠中风的分布等。冠层气象学是利用森林调节气候和科学营造森林、提高森林生物生产力的理论基础。

森林小气候研究森林内的温、湿、光、水、风和空气成分的特征及其形成的机制。研究范围一般涉及林冠层以下的林中空间以及林地土壤。林冠的存在对林内温度的影响有两种作用：①正作用。林冠能阻挡射入的短波辐射和射出的长波辐射。因此白天和夏季林内温度比林外低，夜间和冬季林内温度比林外高。与此相伴随的是，在高纬度地区，林内的年平均温度比林外高，而在中、低纬度地区则相反。②负作用。林冠亦可能削弱风速和湍流交换作用，使林内外热量交换减少。因而白天和夏季林冠有保温作用，夜间和冬季，林冠有保冷作用。这种作用增大了林内温度的日振幅和年变化。观测证明，在大多数森林中，正作用大于负作用，其结果是林内温度变化比林外缓和；但在疏林中，也可观测到相反的情况。对于林中空气温度的影响也有类似的这两种作用。因此，在大部分情况下，森林小气候的特点（与空旷地相比）是：光照低、风速小、湿度大、最高气温低和最低气温高，林中空间和林地的温度日变化和年变化都比较小。但是对有些森林可能例外，这同该森林所在的地理位置、海拔高度和森林林冠的结构有关。 森林对大气候的影响问题， 从 19世纪中叶开始就被人们重视。在一个时期内争论的问题有：森林能否增加大气降水。山脊上的森林和多雾地区的森林能截持雾滴使降水量增多（称水平降水），这是事实。但是森林通过大量的蒸发与蒸腾，以及其他成雨作用，能否促进水分的小循环，以增加大气铅直降水，却没有定论。通过 100多年的争论，1965年美国宾夕法尼亚州召开的国际水文会议以及其他国际会议上，多数人认为这种增加降水的数量是不多的。他们认为某些林区测得的降水量多于空旷地，可能是测定方法有误。林多雨多，也可能因多雨地区森林易于生长所致，不足以证实森林增加了降水。但是在此以后，15年美国马省理工学院的J.G.查尼和P.斯通从大气环流模式的系统分析中得出了植被引起的大气铅直降水的增加不容忽视的论点。森林对大气圈热量平衡的影响也是一个争论的问题。大量砍伐森林，可能影响对大气中二氧化碳的吸收量，有人认为大气中二氧化碳的剧增将产生温室效应，影响地-气系统的热量平衡，使气候朝着对人们不利的方向发展。也有人认为，二氧化碳的略增，亦有利于植被的恢复，这是一种负反馈作用，不致导向恶性循环。

森林地区太阳辐射的反射率小，这已由人造地球卫星观测所证实。一般而言，针叶林反射率为10%左右，阔叶林为15%左右，然而，黄熟的谷物地可高达35%。因而森林吸收了较多的太阳辐射，其中大部分提供森林植物蒸发和蒸腾，通过这种途径影响大气系统的能量和水分收支。从而影响气候。G.波特经过模拟计算认为，如果砍去全部热带森林，能使热带对流层中部和上部变冷，北半球和南半球的5°～25°纬度范围降雨增多，北纬45°～85°和南纬40°～60°降雨减少，赤道和两极地区温度降低，全球变冷，造成气候显著变化。鲍姆格特纳的计算则相反，他指出如果全球没有森林，陆地对太阳辐射的反射率只提高0.5%，由于地球表面 71%为海洋所覆盖，森林的这种影响是在大气圈可负荷范围内的，不致引起气候的显著变化。

巴西首颗自主研发卫星成功发射，为何会选择监测森林砍伐情况？

可在户外应用的气象监测系统由多种类型，比如针对农业应用、校园科普、市政气象监测等，组成部分通常有：电源设备（太阳能电板或电源）、支架、管理端、集终端、传输方式等，具体的应用设备有：

气象环境监测系统硬件设备

气象站的高精度气象站

因为巴西森林滥伐情况比较严重。由巴西国家空间研究所自主研发的?亚马孙1号?地球观测卫星，于当地印度的萨蒂什?达万航天中心发射升空。印度空间研究组织使用PSLV-C51运载火箭将?亚马孙1号?及18颗卫星一同送入预定轨道。?亚马孙1号?是巴西国家空间研究所的雨林盗伐实时检测系统的组成部分，它将被用于观察和监测亚马孙地区森林的砍伐情况，及时提供预警。

地球观测卫星，泛指用于对地球与环境进行遥感的各种人造地球卫星和航天器。对地观测卫星主要包括气象卫星、陆地卫星、海洋卫星、轨道航天站以及其他特殊用途的卫星。人们可以利用地球观测卫星进行监测以获取大面积观测数据最终可有效达到综合地分析资料。

按其主要用途和工作方式分为：

气象卫星

用于探测和监视全球大气、陆地和海洋气象状况。通常有近极太阳同步轨道和地球同步轨道两种。前者如美国的泰罗斯（TIROS）卫星系列、诺阿（NOAA）卫星系列和雨云（NIMIBUS）卫星系列；后者如美国的GOES系列、欧洲航天局的METEOSAT、日本的GMS等；

陆地卫星

以探测地球和环境为主。通常用近极太阳同步圆形轨道，如美国的Landsat系列、法国的SPOT系列、美国的热容量制图卫星（HCMM）等；

海洋卫星

主要用于探测全球海洋表面状况，监测海洋动态。一般亦用近极太阳同步轨道，如美国的Seasat卫星系列、日本的海洋观测卫星（MOS）系列等；

特殊用途的卫星

如以制图为主要目的的制图卫星（MAPSAT）、立体测图卫星（STEREOSAT）、磁测卫星M-SAT等；

轨道航天站

用于综合性科学研究和技术试验。有低轨道、小倾角的载人或不载人航天站，如美国的天空实验室（Skylab）、苏联的礼炮号（Salyut）航天站、欧洲航天局的空间实验室（Spacelab）等。其寿命有限，少则几天，多则几年；观测的范围有限，依倾角大小而定。新一代的中轨道航天站，如近极太阳同步轨道不载人航天站，具有长寿命、近于全球连续观测和技术经济效益高的优点，是20世纪90年代的新型遥感系统；

⑥航天飞机。一种多用途、往返式的载人航天器，如美国的哥伦比亚号、挑战者号、大西洋号和发现号，以及研制中的英国霍托尔号和欧洲航天局的海尔梅斯号。中国于1985年发射的科学探测和技术试验卫星，是一种低轨道回收型卫星，用于国土调查与专题制图。航天站的长期运行也为国民经济带来巨大利益。

自动气象站有哪些分类？

森林火灾是森林生态系统的大敌，它能在很短时间内，烧毁大面积的森林和大量的林副产品，破坏林分结构和森林环境，破坏自然界生态平衡，造成气候失调，水土流失，河流淤塞，洪水泛滥或水源枯竭。通过监测容易发生森林火灾区域的风速风向、空气的温度、相对湿度、太阳辐射等气象因子，可以对预防森林大火的发生，在发生大火时也可以指导工作人员进行快速合理的灭火工作，使人民的财产损失降到最低点。森林火险监测站仪，依托先进的生产设备、完善的工艺流程、可靠的军工质量体系及一流的测试设备，自主研发的专业火险监测站。该站对显著影响森林火灾、火险等级评定必不可少的几项观测要素如大气温度、大气湿度、日降雨量、无降雨日、风向、风速、大气压力（选配）等进行自动观测，将结果数据直接存储在集器中，并由数据处理器进行处理后通过室内显示部分显示数据，并将数据发送到中心站的计算机中，由森林火险监测专业处理软件做相应的数据处理，并依据对各观测因子的测定方法，最终进行火险等级的评定及森林火险等级数据的发布。 森林防火气象站配有一整套高性能的传感器来监视风速风向、降水、空气温度及相对湿度。还可测量土壤体积含水量、土壤温度、太阳辐射以及其它很多与森林防火相关的气象参数。

　能够对雾、路面结冰、积雪等高速公路所需的各种监测要素进行实时监测和报警，可并入高速公路信息管理处理系统

技术特点　　　1.横向摆放结构设计，安装方便快捷，不占用道路空间。　　2.传感器测量精度高，能够保证在各种恶劣环境条件下长期稳定运行，具有防水、防雷击等安全保护措施。　　3.数据集密度可设置。　　4.通讯方式灵活，用微机下载监测数据，EXCEL格式存储文件。5.节能设计，充电电池供电（一次充电使用时间大于72小时），适于野外作业，也可配太阳能电池板，适合无电地区常年使用。　　6.可对能见度+温度+湿度+风速风向+雨量+气压+路面状况+时间等进行集、存储、显示处理。　　7.大容量数据存储器，连续存储整点数据6个月以上。　　8.大屏幕图形液晶显示屏，一屏显示所有气象要素数据及图形，便于现场直接观测，减少了通过电脑监测数据给您带来的不便。　　9.具有无线网络通讯功能，配无线通讯器通过GSM网可实现远距离布网监测或异地遥测数据。不受距离限制，每个气象监测网点配备一个无线通讯端口，由气象中心监测站的主控微机对网点内所有气象站的数据进行统一监控，以达到整个网点内气象数据整合及统计。通讯费用按手机短信收费标准计费。

五、应用领域　　适用于高速公路、桥梁、隧道及机场跑道等气象环境状况的监测。

自动气象站按照监测方式分为：手持式气象站、车载式气象站、无线遥测气象站、有线遥测气象站、便携式气象站。

1、手持式气象站：手持式气象站是小的气象站，是由手持仪表和传感器组成，便于携带，测出来的数据现场直接显示。但是这种气象站一般不具备远程功能，且连接的传感器较少，不能扩展连接。

2、车载式气象站：这种气象站是专门针对车辆、船舶等应急环境检测设备而设计的可移动式的观测气象站，其连接传感器的数量相对也比较少。

3、无线遥测气象站：目前为先进的气象站就是这种气象站，它用物联网模式，GPRS数据传输方式，将数据上传至网络平台，凡是有网络的地方，都随时可以登录平台，查看气象站现场数据。且有给予短信预警提示功能，能扩展连接很多传感器。这种气象站又称之为无人气象站。

4、有线遥测气象站：这是传统气象站的监测方式，感应部分与接收处理部分相隔几十米到几公里，其间用有线通信电路传输。是传感器将数据通过连接数据线，将数据传输到PC机上。这种方式适合于有人值守区。

5、便携式气象站：它是用于监测野外气候，将数据直接传输到数据集器中，数据集器将数据存贮下来，定期去现场数据。这种气象站大的好处就是方便移动，成本相对低很多。

扩展资料：

自动气象站按其功能分为：土壤墒情监测站、自动雨量站、自动水位监测站、雨水情监测站、多要素自动气象站。

1、土壤墒情监测站：其主要是监测干旱和洪涝的监测站，它连接的传感器主要是土壤水分传感器。

2、自动雨量站：顾名思义，其主要是监测降雨量的监测站，主要连接的传感器是雨量传感器。

3、自动水位监测站：其主要是监测水位的监测站，主要连接水位传感器。

4、雨水情监测站：是将自动雨量站和水位监测站二者合一，一个监测站上连接了2种传感器。

5、多功能自动气象站：可以监测风速、风向、温湿度、降雨量、总辐射、大气压力等多种要素的监测站。可以扩展连接多种传感器。

自动气象站按行业分为：农田气候观测站、交通气象站、海洋环境气象站、水文气象站、森林火险监测站、科研气象站。