于宏洲，柳慧，張運林，寧吉彬，郭妍，胡同欣，楊光*

(1.森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營教育部重點實驗室(東北林業(yè)大學(xué))，哈爾濱 150040；2.貴州師范學(xué)院 生物科學(xué)學(xué)院，貴陽 550018)

0 引言

森林可燃物是指林內(nèi)一切可以燃燒的物質(zhì)，是森林火災(zāi)發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含水率是指單位質(zhì)量或重量可燃物中水分的含量[1]。從可燃物角度來看，含水率的大小影響著可燃物達(dá)到燃點的時間和熱釋放量的多少[2]，從森林火災(zāi)的致災(zāi)機理來看，可燃物含水率的大小影響著林火發(fā)生的可能性，以及林火發(fā)生后的火蔓延速度、火強度等林火行為的劇烈程度，甚至森林火災(zāi)撲救的難易程度。在林火預(yù)測預(yù)報中，可燃物含水率是進(jìn)行預(yù)報的重要因子，根據(jù)可燃物含水率可以進(jìn)行森林火險等級預(yù)測、林火發(fā)生預(yù)報和林火行為預(yù)報，進(jìn)而為森林火災(zāi)的預(yù)防與撲救的決策制定提供參考[3]。因此，準(zhǔn)確監(jiān)測可燃物含水率，分析可燃物含水率的變化規(guī)律，是現(xiàn)代林火管理中基本而又重要的一項工作。

針對如何準(zhǔn)確獲取可燃物含水率，國內(nèi)外已開展了較為廣泛的研究。目前常用的含水率測量方法有稱量法和預(yù)測法等。稱量法主要通過獲取可燃物的鮮重和烘干重量，根據(jù)含水率計算公式計算可燃物含水率，其優(yōu)勢在于可以準(zhǔn)確獲得含水率數(shù)據(jù)。但是稱量法需人工采樣，不便于開展大范圍、可持續(xù)的晝夜監(jiān)測工作[4]，同時需要大量的時間制備烘干可燃物，不能實時獲得含水率數(shù)據(jù)進(jìn)行含水率動態(tài)研究，無法實現(xiàn)實時跟蹤測量，導(dǎo)致相關(guān)的科學(xué)研究在時間尺度上不夠全面?；诖耍?dāng)前大部分研究都集中于通過對含水率相關(guān)影響因素(林分、氣象、地形和土壤等因子)的獲取來進(jìn)行含水率預(yù)測[5]。間接獲取可燃物含水率，其方法主要包括遙感估測法、氣象要素回歸法、時滯-平衡含水率法，及過程模型法[6]、時域反射法和頻域反射法。遙感估測可燃物含水率主要采用光譜水分指數(shù)法，利用光譜的吸收指數(shù)、吸收深度指數(shù)、曲線面積和曲線長度等特征與含水率的關(guān)系建立模型進(jìn)行含水率預(yù)測，遙感估測法在大尺度森林火險評價中具有良好的表現(xiàn)，但是受限于遙感技術(shù)自身的不足，在中小尺度范圍內(nèi)，或者云層、煙霧遮擋條件下[7]，遙感估測可燃物含水率的精確性并不高[3, 8-11]；氣象要素回歸法和時滯-平衡含水率法是較為成熟的可燃物含水率預(yù)測方法，其中氣象要素回歸法主要通過分析含水率與風(fēng)速、溫度、濕度和降雨等氣象因子的關(guān)系實現(xiàn)預(yù)測，不同森林可燃物類型含水率受氣象因素和空間因素的影響[12-13]，導(dǎo)致建立的模型在研究區(qū)域外的推廣驗證精度相對較低[14-17]；時滯-平衡含水率法主要是由水汽的物理擴散推導(dǎo)而來[18]，相比氣象要素回歸法具有更高的精度，已在美國國家火險等級系統(tǒng)(US National Fire Danger Rating System，NFDRS)和加拿大森林火險等級系統(tǒng)(Canadian Forest Fire Danger Rating System，CFDRS)等森林火災(zāi)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)中廣泛使用[19-21]；過程模型因其復(fù)雜程度較高，在含水率預(yù)測中應(yīng)用較少[15]；時域反射法(Time Domain Reflectometry，TDR)、頻域反射法(Frequency Domain Reflectometer，F(xiàn)DR)也應(yīng)用于可燃物含水率監(jiān)測中，其原理通過確定可燃物的介電常數(shù)(主要依賴于水的含量),間接獲得可燃物含水率，其探測對象更適用于均勻的介質(zhì)，并非可燃物這種連續(xù)性不均勻的物質(zhì)[22-24]。無論以哪種方法進(jìn)行可燃物含水率預(yù)測都存在一定誤差，不利于開展高質(zhì)量的研究工作，且模型的建立也都需要采用稱量法獲取實際含水率作為驗證，因此基于稱量法的測量手段是最穩(wěn)妥、最準(zhǔn)確的測量方法。在使用以上方法進(jìn)行含水率測定都不能完全滿足森林火險預(yù)報精度要求的情況下，開發(fā)一種既準(zhǔn)確又能實時獲取森林可燃物含水率的方法對于目前林火科學(xué)研究極為重要，也是森林火險預(yù)報工作的迫切需求。

為此本研究基于稱重法，集成太陽能供電裝置、氣象監(jiān)測裝置和可燃物稱重裝置，研制一套地表細(xì)小可燃物含水率野外自動記錄監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡稱“含水率監(jiān)測系統(tǒng)”)，該系統(tǒng)突破以往稱量法不能在森林火險預(yù)報中所要求的可燃物含水率實時自動觀測的局限，提高了準(zhǔn)確性，減少了現(xiàn)有森林火險預(yù)報中所使用的預(yù)測法的誤差，實現(xiàn)了自動連續(xù)實時的可燃物含水率觀測,節(jié)約了大量人力成本。這套裝置可直接為森林火險預(yù)報提供準(zhǔn)確的、連續(xù)的可燃物含水率數(shù)據(jù)，有效提高了森林火險預(yù)報的準(zhǔn)確度，可用于森林火險預(yù)報和科學(xué)研究。

1 森林可燃物含水率測定的方法與理論基礎(chǔ)

含水率是指單位質(zhì)量或重量可燃物中水分的含量，可通過稱量法根據(jù)含水率計算公式獲得[1]，在進(jìn)行野外樣品采集時，采集可燃物樣品并記錄其濕重WH，盡量保持其原有結(jié)構(gòu)的完整并裝入網(wǎng)袋內(nèi)帶回實驗室，在105 ℃的烘箱中連續(xù)烘干8 h以上直至恒重，稱取可燃物干重WD，即可通過計算公式獲取含水率，可燃物含水率分為絕對含水率(Absolute Moisture Content，AMC，公式中用AMC表示)和相對含水率(Relative Moisture Content，RMC，公式中用RMC表示)，計算公式如下

(1)

(2)

式中：RMC通常用于表示活體可燃物的含水率，更能反映植物體的生理狀態(tài);AMC通常用于表示死可燃物含水率，用于林火預(yù)測預(yù)報中，反映可燃物燃燒的難易程度，本系統(tǒng)中采用AMC進(jìn)行可燃物含水率監(jiān)測。

水汽交換是影響可燃物含水率變化的主要理論基礎(chǔ)，且已成為含水率研究的核心內(nèi)容，可燃物的水汽交換主要包括水汽的可燃物表面交換和內(nèi)部擴散，在恒定環(huán)境下水汽交換表達(dá)式為

(3)

(4)

式中：m是可燃物含水率，%；mb是平衡含水率，%；τ為時滯，h;t為時間,h；m0為初始含水率，%[24]。

2 儀器設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

本文設(shè)計的含水率監(jiān)測系統(tǒng)，基于稱量法利用拉力傳感器獲得實時地表細(xì)小可燃物濕重，最終通過計算得到實時可燃物含水率。根據(jù)長期監(jiān)測需求，本系統(tǒng)硬件部分主要包括稱重裝置、太陽能供電裝置、氣象傳感器、接收天線和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等組成部分，軟件部分有手機APP、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)和含水率計算軟件。整個系統(tǒng)由單片機進(jìn)行控制，依靠太陽能供電。拉力傳感器與稱量托盤通過懸吊式進(jìn)行連接，定時提取和放下稱量托盤，樣品托盤被機械傳動組件提升后由拉力傳感器將重量數(shù)據(jù)傳送給單片機，就測出了托盤和樣品質(zhì)量，去皮后得到可燃物鮮重，存于存儲器中并通過北斗模塊發(fā)射到數(shù)據(jù)接收終端(計算機、手機)，終端中內(nèi)置可計算含水率的軟件，進(jìn)而實現(xiàn)對地表細(xì)小可燃物含水率的實時獲取，同時為滿足林火預(yù)測預(yù)報和科學(xué)研究需求，本裝置搭載氣象要素傳感器，氣象數(shù)據(jù)可同含水率數(shù)據(jù)同時傳輸至終端設(shè)備。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括太陽能供電裝置(蓄電池和太陽能電池板)、氣象監(jiān)測裝置(大氣溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、光照傳感器和雨量傳感器)、可燃物稱重裝置(拉力傳感器、電動推桿和網(wǎng)袋)和通訊系統(tǒng)(藍(lán)牙裝置、北斗短報文模塊和北斗遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接收服務(wù)器)，具體功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 功能結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)將單片機芯片與周邊電路固定在自行設(shè)計的PCB主板上，外部傳感器與主板之間使用多芯電纜與防水接頭進(jìn)行連接，具體實物組成如圖2所示。各部分硬件結(jié)構(gòu)連接如圖3所示。本系統(tǒng)中單片機采用STM32單片機芯片，其周邊電路如圖4所示。

圖2 實物組成圖

圖3 硬件結(jié)構(gòu)連接圖

(a)單片機

為保證系統(tǒng)能夠在野外條件下快速拆裝，整個儀器裝置均由螺絲、手?jǐn)Q螺桿等組裝而成，具備便攜功能；儀器主要搭載平臺為三腳架，插腳可深入土壤，保證儀器平穩(wěn)運行；氣象傳感器、稱重傳感器十字交叉于三腳架基臺之上，實現(xiàn)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；供電裝置、采集主機等模塊之間全部采用航空插頭連接，并做防水處理，達(dá)到IP76防水標(biāo)準(zhǔn)。為保證本系統(tǒng)具有較高的可靠性，具備獨立充電蓄電池，結(jié)合太陽能板和電壓監(jiān)測裝置，實現(xiàn)儀器的可持續(xù)供電；森林可燃物裝載網(wǎng)袋為80目，在保證可燃物與外界水汽交換自由的情況下，可防止可燃物掉落和昆蟲進(jìn)入；具備藍(lán)牙和北斗2種近程和遠(yuǎn)程通訊模式，保證通訊暢通。

2.3 功能設(shè)計

系統(tǒng)采集主機數(shù)據(jù)連接喚醒按鈕具有指示燈功能，可顯示儀器工作狀態(tài)。儀器的設(shè)置、運行全部通過手機APP實現(xiàn)，手機APP軟件界面如圖5所示，設(shè)計流程如圖6所示，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集設(shè)置及下載、稱重裝置的檢測、采樣周期的記錄、采集環(huán)境閾值和睡眠計劃等的設(shè)定，手機APP采用低功耗藍(lán)牙與設(shè)備進(jìn)行通信，使用原生手機APP控件組織系統(tǒng)的界面。整個界面采用LinearLayout布局，里面放置一個幀布局(FrameLayout)和一個底部導(dǎo)航欄(ButtomNavigationView)，通過若干個frameLayout動態(tài)加載，實現(xiàn)了不同界面間的切換。設(shè)備的通信采用低功耗藍(lán)牙技術(shù)，為此專門設(shè)計了一個通信用的服務(wù)，該服務(wù)一直駐留在系統(tǒng)的內(nèi)存中。當(dāng)設(shè)備數(shù)據(jù)上傳至手機APP時，通過廣播喚醒前臺界面，實現(xiàn)界面外觀的更新。各傳感器精度和測量范圍見表1，當(dāng)電池電壓低于10.8 V時，可用12 V蓄電池充電器充電，電池電壓低于9.6 V，則電池已經(jīng)處于虧損狀態(tài)，需要使用專用蓄電池修復(fù)充電器才能修復(fù)電池，使用普通蓄電池充電器難以充入電能[26-27]，儀器電壓的具體調(diào)節(jié)原理為，日間當(dāng)陽光充足時，太陽能控制器將太陽能電池板發(fā)出的電量進(jìn)行恒流控制給蓄電池充電至充電截止電壓，同時太陽能控制器將蓄電池的電量輸出至主機主板，主機主板電源部分采用交流變直流開關(guān)電路技術(shù)，將非恒定電壓轉(zhuǎn)換為恒定輸出的電壓供儀器各回路使用。

表1 傳感器精度

圖5 安卓手機應(yīng)用界面

2.4 數(shù)據(jù)獲取與發(fā)布

在系統(tǒng)處于待機狀態(tài)時，隨時可以靠近儀器，通過人工按下儀器主機的按鈕通知主機，建立手機與主機的藍(lán)牙通訊連接。手機軟件與主機之間使用自定義的編碼格式，將主機存儲器中保存的數(shù)據(jù)全部傳輸至手機內(nèi)存中，然后以cvs格式文件保存到手機閃存中(cvs格式示例如圖6所示)。北斗模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)與此頁面展示的相似，將數(shù)據(jù)按照類型(整形、浮點型)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制ASCII碼，按順序排列后，以“ ”為結(jié)束符，總長度不超過78字節(jié)，通過北斗模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至接收天線。接收端按照同樣的方式進(jìn)行接收后解碼，將數(shù)據(jù)還原為各類型數(shù)據(jù)并保存至服務(wù)器(服務(wù)器使用樹莓派3B主板，linux系統(tǒng))。使用python程序編寫的含水率算法計算獲得實時和預(yù)測的含水率，同時可以將服務(wù)器數(shù)據(jù)發(fā)布至云服務(wù)，建立網(wǎng)站以提供外部數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，形成可燃物含水率基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)布網(wǎng)絡(luò)。如圖7所示。

圖6 手機APP流程圖

圖7 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.5 樣品制備

在特定林型選定采樣點后，設(shè)置與稱量裝置托盤大小相同的樣方2塊(如需其他尺寸可單獨定制)，采集其中一塊樣方內(nèi)地表細(xì)小可燃物留置于稱重網(wǎng)袋內(nèi)進(jìn)行野外實時稱量，采集另一塊樣方中地表細(xì)小可燃物時盡量保持其原有結(jié)構(gòu)的完整，將樣品帶回實驗室后，置于烘箱中進(jìn)行烘干，烘箱溫度建議設(shè)置為120 ℃，連續(xù)烘干至少8 h直至重量不再變化為止，記錄下此時樣品干重，并根據(jù)樣品鮮重和干重計算初始含水率，結(jié)合留置樣品的鮮重和初始含水率得出留置樣品干重，通過北斗模塊將稱重傳感器實時測量的留置樣品鮮重傳送至服務(wù)器，即可遠(yuǎn)程獲取野外可燃物的實時含水率。

3 試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析

3.1 試驗方法

為驗證本系統(tǒng)在極端環(huán)境情況下的測試能力，先后選擇了東北地區(qū)極寒天氣積雪覆蓋下的測試狀況，大風(fēng)天氣下的測試狀況，以及南方降雨環(huán)境下的測試狀況。為保證長期監(jiān)測系統(tǒng)的持續(xù)性，在秋季森林防火期內(nèi)，選擇哈爾濱帽兒山實驗林場和伊春涼水實驗林場，進(jìn)行長期含水率監(jiān)測和人工稱量對照取樣，烘干后得出對應(yīng)時間的含水率。為探究系統(tǒng)在中國南北方地區(qū)的適用性情況，分別在北京、河北、浙江和江西等省市不同林型內(nèi)開機測試，同時結(jié)合現(xiàn)場人工破壞性采樣，對儀器測定可燃物含水率進(jìn)行準(zhǔn)確性評價。本研究將系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)與實際含水率之間的平均相對誤差(MRE,公式中用MRE表示)、平均絕對誤差(MAE，公式中用MAE表示)和均方根誤差(RMSE, 公式中用RMSE表示)作為評價指標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)測試準(zhǔn)確性的驗證，3種評價指標(biāo)計算公式如下。

(5)

(6)

(7)

3.2 極端環(huán)境測試

本研究將含水率監(jiān)測系統(tǒng)放置在東北黑龍江地區(qū)冬季野外條件下，設(shè)定休眠模式為3個月(2013年12月至2014年2月)，經(jīng)歷溫度負(fù)值、大雪覆蓋等過程，如圖8所示，測試地區(qū)平均溫度見表2。結(jié)果表明，在極端天氣下稱量托盤發(fā)生粘連，但解凍后儀器未損壞，仍可繼續(xù)正常工作，表明該機器可以適合北方寒冷地區(qū)，在冬季關(guān)機置于野外，春季可正常開機工作。

圖8 積雪覆蓋下測試

表2 測試地區(qū)的月平均溫度

系統(tǒng)內(nèi)可設(shè)定風(fēng)速閾值，當(dāng)環(huán)境風(fēng)速大于此閾值時可延遲稱量，待風(fēng)速減弱后可繼續(xù)稱量，將風(fēng)速給稱量帶來的影響降至最低，儀器內(nèi)部默認(rèn)風(fēng)速閾值為3 m/s，可根據(jù)實際情況利用手機APP進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖9所示，在風(fēng)速4 m/s的情況下，監(jiān)測到的含水率始終保持平穩(wěn)，并沒有因刮風(fēng)而受到較大影響，當(dāng)風(fēng)速較大時，可以觀察到含水率有略微下降趨勢，相關(guān)研究表明[27]，當(dāng)風(fēng)速處于3 m/s時，可燃物的失水速率較快，含水率對風(fēng)速進(jìn)行了及時響應(yīng)，由此說明監(jiān)測儀在大風(fēng)條件下仍能正常進(jìn)行監(jiān)測。

圖9 大風(fēng)條件下測試

為測試含水率監(jiān)測系統(tǒng)在降雨高濕情況下的工作狀態(tài)，2014年8月18日至2014年8月19日在浙江省富陽市連續(xù)降雨條件下開機測試，結(jié)果如圖10所示，監(jiān)測系統(tǒng)運轉(zhuǎn)良好，監(jiān)測系統(tǒng)含水率變化趨勢與手工測量基本一致，且雨后仍能正常運行，未受降雨、高濕環(huán)境影響，表明含水率監(jiān)測系統(tǒng)能夠在降雨、高濕環(huán)境下運行。

圖10 降雨高濕度條件下測試

3.3 數(shù)據(jù)分析

為驗證本含水率監(jiān)測系統(tǒng)在可燃物含水率長期監(jiān)測中的精度，本研究在秋季森林防火期內(nèi)，在東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實驗林場和涼水實驗林場內(nèi)進(jìn)行精度測試，其中在帽兒山實驗林場選擇林型為白樺和水曲柳混交林，進(jìn)行為期20 d的含水率監(jiān)測，每天9:00、12:30、16:00進(jìn)行3次人工稱量對照取樣，烘干后得出對應(yīng)時間的含水率，人工測量含水率與儀器監(jiān)測結(jié)果,如圖11所示，系統(tǒng)監(jiān)測含水率最大值為2.49%，最小值為0.37%，均值為1.23%；人工測量含水率最大值為2.40%，最小值為0.27%，均值為1.23%，含水率趨勢線斜率接近1，決定系數(shù)R2較高，為0.98，說明含水率監(jiān)測系統(tǒng)無論是在監(jiān)測準(zhǔn)確率還是在監(jiān)測穩(wěn)定性上均具有較高的精確度，在進(jìn)行大跨度、長時間含水率監(jiān)測時，具有較高的敏感性。

圖11 帽兒山含水率監(jiān)測數(shù)據(jù)

在涼水實驗林場選擇落葉松純林，進(jìn)行了為期30 d的含水率監(jiān)測，每天9：00、12：30、16：00進(jìn)行3次人工稱量對照取樣，其結(jié)果如圖12所示，儀器監(jiān)測含水率最大值為4.17%，最小值為0.04%，均值為0.99%，手工測量含水率最大值為4.49%，最小值為0.07%，均值為1.02%，含水率趨勢線的斜率與R2均接近1，在長達(dá)30 d的監(jiān)測中，含水率監(jiān)測系統(tǒng)依然具有良好的表現(xiàn)，結(jié)合帽兒山含水率監(jiān)測數(shù)據(jù)，證明本系統(tǒng)可以在可燃物含水率的長期監(jiān)測中廣泛使用。

圖12 涼水含水率監(jiān)測數(shù)據(jù)

在帽兒山和涼水林場地表細(xì)小可燃物含水率長期監(jiān)測取得良好效果的前提下，為驗證該系統(tǒng)在其他地區(qū)的適用性，利用監(jiān)測系統(tǒng)在我國南北方地區(qū)進(jìn)行了驗證測試，監(jiān)測結(jié)果與手工測量結(jié)果誤差見表3。從表3可以看出，含水率監(jiān)測系統(tǒng)在對東北甚至北方常見林型的地表細(xì)小可燃物含水率進(jìn)行監(jiān)測時具有較高的準(zhǔn)確性，在我國南方進(jìn)行監(jiān)測時精準(zhǔn)度也很高，可見本含水率監(jiān)測系統(tǒng)對其他地區(qū)仍具有較高的適用性，無論在南北方地區(qū)均具有較強的適用性，可廣泛推廣使用。

表3 系統(tǒng)測量與手工測量含水率誤差

4 結(jié)論與討論

本文研究的野外森林地表細(xì)小可燃物含水率長期監(jiān)測系統(tǒng)，以單片機為控制核心，利用電動推桿和重力傳感器，實現(xiàn)基于稱量法的可燃物稱量，通過藍(lán)牙通訊和北斗通訊將質(zhì)量數(shù)據(jù)傳送至手機和計算機終端設(shè)備，利用內(nèi)置軟件計算可獲取野外森林可燃物的實時含水率。以太陽能系統(tǒng)為主要供電裝置，監(jiān)測系統(tǒng)可長期在野外進(jìn)行監(jiān)測，節(jié)約人力，監(jiān)測系統(tǒng)成本較低，適合大范圍的含水率監(jiān)測，對森林火災(zāi)預(yù)測預(yù)報具有實際意義。本研究主要結(jié)論如下。

(1)通過對硬件組成部分的設(shè)計和軟件程序的編寫，實現(xiàn)了地表細(xì)小可燃物含水率長期的野外監(jiān)測工作。在太陽能供電、單片機控制、軟件程序計算的情況下，監(jiān)測系統(tǒng)具備了長期收集、計算可燃物含水率的功能。

(2)在極端環(huán)境測試中，經(jīng)歷東北地區(qū)-30 ℃的嚴(yán)寒、積雪覆蓋、高達(dá)4 m/s的大風(fēng)天氣和南方降雨、高濕度天氣的情況下，含水率監(jiān)測系統(tǒng)仍未受損壞，可繼續(xù)開展含水率監(jiān)測工作，說明含水率監(jiān)測系統(tǒng)在極端環(huán)境下表現(xiàn)良好，監(jiān)測系統(tǒng)具有極高的耐久性和可靠性。

(3)在長期監(jiān)測中，含水率監(jiān)測系統(tǒng)在帽兒山實驗林場和涼水實驗林場2塊長期監(jiān)測樣地均具有良好的表現(xiàn)，人工測量含水率數(shù)據(jù)與儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢線斜率和R2均接近于1，說明監(jiān)測系統(tǒng)在長期監(jiān)測中具有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在針對我國南北方地區(qū)各林型的適應(yīng)性測試中，監(jiān)測系統(tǒng)與人工測量含水率的MAE為5.8%，MRE為7.9%，RMSE為7.6%，誤差相對較小，說明監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的適應(yīng)性，可推廣使用。

本文研究設(shè)計的儀器除可進(jìn)行可燃物含水率的數(shù)據(jù)采集，同時搭載溫度、濕度、風(fēng)速、降水和光照等氣象要素傳感器，可進(jìn)行森林火險預(yù)報因子的采集，可提供全套的火險天氣預(yù)報服務(wù)，收集數(shù)據(jù)可為林火科學(xué)研究和林火管理政策制定提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究收集到數(shù)據(jù)可通過北斗模塊全部發(fā)送至服務(wù)器，并具備數(shù)據(jù)查詢功能，后續(xù)通過含水率監(jiān)測系統(tǒng)的推廣使用，可形成一套基于地理信息系統(tǒng)的可視化含水率監(jiān)測服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，集含水率數(shù)據(jù)的收集、計算、發(fā)布和時空分布功能為一體，甚至可以接入全國森林火險信息采集管理平臺，將數(shù)據(jù)上傳至國家森林草原防滅火指揮部以提供參考，體現(xiàn)該含水率監(jiān)測系統(tǒng)的間接經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。