專利名稱：采用溫濕度梯度測定騰發(fā)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)，特別是指對植物、農(nóng)作物、土壤的騰發(fā)量測量。
目前國內(nèi)外用于測量騰發(fā)量的方法有許多種，由于其本身的復(fù)雜性和涉及的因素多，各種方法都有一定的局限性和適應(yīng)性，測試精度在60％-70％之間，而且是無法計(jì)量標(biāo)定的估計(jì)值。其原因是無論是地面蒸發(fā)還是葉面蒸騰，首先必須發(fā)生液態(tài)轉(zhuǎn)化汽態(tài)水的相變。為此，需要消耗汽化潛熱，即由外界供給的熱量滿足L(J/g)＝2500-2.32(℃)，這部份能量主要來自太陽的輻射，能量的供給是蒸發(fā)和蒸騰得以進(jìn)行的首要條件，而溫度的改變是騰發(fā)過程中重要的物理參數(shù)，由于植物空間垂直截面汽化分布不均勻性和輻射的單向性，將存在一個(gè)與騰發(fā)強(qiáng)度呈數(shù)學(xué)關(guān)系的溫濕度梯度場。從能量守恒角度分析，理論上太陽輻射的能量是梯度勢能與植物光合消耗能量之和，溫濕度梯度勢能是蒸發(fā)與蒸騰強(qiáng)度之和，以溫濕度梯度為主要測量指標(biāo)，將其它因素的影響歸入經(jīng)驗(yàn)公式及系數(shù)，來確定騰發(fā)量。
幾種估計(jì)騰發(fā)強(qiáng)度的相關(guān)公式中，最新的、最復(fù)雜的、最權(quán)威的是Christiansen與Hargreaves(1969年)提出的以太陽總輻射Rs為指標(biāo)，并綜合考慮其它氣象因素，得出估算潛在騰發(fā)強(qiáng)度Etp的經(jīng)驗(yàn)公式。它存在以下的缺點(diǎn)1.輻射、風(fēng)、濕、日照，高度在實(shí)際測量都直接與溫度有關(guān)，以太陽總輻射Rs為指標(biāo)，而將溫度按輔助量處理，必定出現(xiàn)多次物理量間的轉(zhuǎn)換誤差和溫度測量誤差的迭加現(xiàn)象；2.太陽輻射的測量不是基本的物理計(jì)量量，在實(shí)際應(yīng)用中有許多不便；3.騰發(fā)現(xiàn)象不是由光、溫、濕……量瞬間作用而產(chǎn)生，而更多的是受諸因素積累量的影響，輻射量是瞬間測量值，熱輻射計(jì)僅反映一小段時(shí)域的積累量，不足以體現(xiàn)環(huán)境因素的積累量。
4.以輻射為主，反映的是潛在騰發(fā)量，是大氣環(huán)境的騰發(fā)能力，但是無法消除摻雜著實(shí)際環(huán)境的騰發(fā)成份。
本發(fā)明的目的是提出一種采用溫濕度梯度來測定騰發(fā)量的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的測定騰發(fā)量的方法是以溫濕度為主要測量指標(biāo)和最終觀測量，實(shí)時(shí)采集測量點(diǎn)溫濕度，經(jīng)緯度，高度和時(shí)間參數(shù)，通過單片計(jì)算機(jī)對測量點(diǎn)溫濕數(shù)據(jù)，經(jīng)緯度，時(shí)間的分析和模擬誤差處理，可直讀蒸騰量。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述

圖1.騰發(fā)量/溫濕度梯度模擬立體圖。
圖2.騰發(fā)量/溫濕度梯度分布示意圖。
隨著計(jì)算機(jī)測量技術(shù)日新月異地飛速發(fā)展和近幾年來全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的廣泛應(yīng)用，為我們開辟了嶄新的領(lǐng)域，以溫濕度為主要測量指標(biāo)和最終觀測量。實(shí)時(shí)采集測量點(diǎn)溫濕度，經(jīng)緯度，高度和時(shí)間參數(shù)，即可獲得模擬蒸騰量的三維空間連續(xù)的溫濕度場。
1.考慮騰發(fā)過程是由上述諸多因素作用一段時(shí)域內(nèi)在植物上所產(chǎn)生的現(xiàn)象，騰發(fā)量不僅隨某一時(shí)刻溫、濕、風(fēng)，光的變化而改變，而與環(huán)境因素積溫(某一時(shí)域內(nèi)的累積溫度)、積濕，積光，積風(fēng)有著更密切的聯(lián)系，測量時(shí)結(jié)合實(shí)時(shí)對溫、濕度的測量，通過單片計(jì)算機(jī)對測量點(diǎn)溫濕數(shù)據(jù)，經(jīng)緯度，時(shí)間的分析和模擬誤差處理，可直讀蒸騰量。
2.考慮植物空間垂直截面的溫、濕度梯度場的存在，采取分層測量采集，由于參加運(yùn)算的是溫度增量ΔT(℃)，可大幅減弱測量系統(tǒng)誤差，使測量精度提高50％以上，將不同高度層的積溫，積濕和實(shí)時(shí)測量位置值同時(shí)輸入單片計(jì)算機(jī)，在得出任一時(shí)刻騰發(fā)量的同時(shí)可遵循能量守恒原理對測量結(jié)果進(jìn)行評估修正。
3.考慮植物空間水平截面溫濕度的不均勻性，采用多點(diǎn)巡回檢測，可明顯仰制隨機(jī)誤差，并且很大限度減少瞬時(shí)風(fēng)的影響，測量結(jié)果可用均方差的方法獲得，采集間隔由要求測量精度來確定。
綜上所述，本發(fā)明的測定騰發(fā)量的方法是以溫濕度為主要測量指標(biāo)和最終觀測量，實(shí)時(shí)采集測量點(diǎn)溫濕度、經(jīng)緯度、高度和時(shí)間參數(shù)，通過單片計(jì)算機(jī)對測量點(diǎn)溫濕數(shù)據(jù)，經(jīng)緯度，時(shí)間的分析和模擬誤差處理，可直讀蒸騰量，其步驟如下(1)隨機(jī)選取N個(gè)測量點(diǎn)，測量其溫度、濕度、經(jīng)緯度、高度和時(shí)間，將數(shù)據(jù)輸入單片計(jì)算機(jī)；
(2)測量點(diǎn)采取分層，按不同高度采集，將不同高度的積溫、積濕和實(shí)施測量位置同時(shí)輸入單片計(jì)算機(jī)；(3)對這N個(gè)測量點(diǎn)巡回檢測，經(jīng)單片計(jì)算機(jī)誤差處理，提高準(zhǔn)確度；(4)測量風(fēng)速和光強(qiáng)，將數(shù)據(jù)輸入單片計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算獲得模擬蒸騰量的三維空間連續(xù)的溫濕度場，并可直讀蒸騰量。
N的選取，按測量的精度確定，可取50～800。
溫度、濕度的測量選用日本SOAR公司的熱敏電阻和陶磁電阻溫濕傳感器。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)選用日本MOTOROLA公司的GPS定位儀。
測量精度溫度 ±0.1℃，溫度梯度 ±0.05℃相對濕度 ±5％濕度梯度 ±3％GPS定位精度(差分)0.5M位移精度 0.1M本發(fā)明的測定騰發(fā)量的計(jì)算方法嚴(yán)格遵循經(jīng)典的理論方法，如綜合法PENMAN和復(fù)相關(guān)法，及聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦使用的方法，而在測量方法上采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對蒸騰作用的滯后性，溫濕度梯度場，多點(diǎn)巡回檢測和測量誤差處理，這些測量手段都是前人當(dāng)時(shí)條件所不可想象的，因此測定的結(jié)果必定優(yōu)于目前用經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)所得到的結(jié)果。
本方法特點(diǎn)是將濕、風(fēng)、光等因素對蒸騰的影響歸結(jié)于溫度的變化。
①溫度是基本物理計(jì)量量之一，國內(nèi)各省市地方都建有溫度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，對以后騰發(fā)量的計(jì)量標(biāo)定，推廣應(yīng)用都很方便；②與騰發(fā)強(qiáng)度有關(guān)的濕、風(fēng)、光等都直接是溫度的函數(shù)，提高測量系統(tǒng)精度；③近年來溫度測量的技術(shù)發(fā)展很快，溫度敏感元件種類多，技術(shù)成熟，價(jià)格低熱敏電阻0.3元/只，如果選取十多點(diǎn)并行采集系統(tǒng)成本只需百元，有利于普及推廣。
附圖標(biāo)記1 理想騰發(fā)速率；2 濕度梯度；3 溫度梯度。
權(quán)利要求
1.采用溫濕度梯度測定騰發(fā)量的方法，其特征在于以溫濕度為主要測量指標(biāo)和最終觀測量，實(shí)時(shí)采集測量點(diǎn)溫濕度，經(jīng)緯度，高度和時(shí)間參數(shù)，通過單片計(jì)算機(jī)對測量點(diǎn)溫濕數(shù)據(jù)，經(jīng)緯度，時(shí)間的分析和模擬誤差處理，可直讀蒸騰量，其步驟如下(1)隨機(jī)選取N個(gè)測量點(diǎn)，測量其溫度、濕度、經(jīng)緯度、高度和時(shí)間，將數(shù)據(jù)輸入單計(jì)算機(jī)；(2)測量點(diǎn)采取分層，按不同高度采集，將不同高度的積溫、積濕和實(shí)施測量位置同時(shí)輸入單片計(jì)算機(jī)；(3)對這N個(gè)測量點(diǎn)巡回檢測，經(jīng)單片計(jì)算機(jī)誤差處理，提高準(zhǔn)確度；(4)測量風(fēng)速和光強(qiáng)，將數(shù)據(jù)輸入單片計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算獲得模擬蒸騰量的三維空間連續(xù)的溫濕度場，并可直讀蒸騰量。
2.采用溫濕度梯度測定騰發(fā)量的方法，其特征在于測量點(diǎn)N選取，50～800。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物技術(shù),特別是一種采用溫濕度梯度測定騰發(fā)量的方法,其特征在于以溫濕度為主要測量指標(biāo)和最終觀測量,實(shí)時(shí)采集測量點(diǎn)溫濕度,經(jīng)緯度,高度和時(shí)間參數(shù),通過單片計(jì)算機(jī)對測量點(diǎn)溫濕數(shù)據(jù),經(jīng)緯度,時(shí)間的分析和模擬誤差處理,可直讀蒸騰量。本方法提高測量系統(tǒng)精度,技術(shù)成熟,系統(tǒng)成本低,利于普及推廣。
文檔編號G01N33/00GK1240271SQ9810261
公開日2000年1月5日 申請日期1998年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月18日
發(fā)明者關(guān)烽 申請人:關(guān)烽