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植物冠层数字图像分析仪使用方法及原理介绍

时间:2022-05-04      阅读:695

    托普云农000植物冠层数字图像分析仪由LAI-2070控制器和LAI-2050传感器两部分构成。LAI-2050传感器主要的构成部分包括:鱼眼镜头:半球型市场(74°);反射镜:反射鱼眼镜头接收的光;滤光镜:zui小化树叶散射光的贡献;系列透镜;硅光敏圆环:从中心向外分为5个环形,张开的角度分别为7°、23°、38°、53°、68°;LAI-2070控制器包含了测量和计算结果必要的电子元件和64kB的文件存储空间,以及一个可显示两个数据的液晶显示屏控制器有5个接口,其中有2个LAI-2050传感器接口(X,Y)、2个BNC接口(1,2)和1个与计算机通讯用的RS-232接口。LAI-2070控制器由6个电池驱动,可持续工作260小时。除此之外,000还有一系列的观察帽,用于在一定情况下限制传感器的视域。

    工具软件:基于Windows平台的FV2000软件和基于DOS的1000-90和2000-90,用于从LAI-2070控制器下载、浏览、分析数据,并计算结果。

000植物冠层数字图像分析仪测量原理:

    当光线透过植物冠层时,由于受到叶片和枝干的阻拦,辐射强度会迅速消减。根据其消减程度就可推算出植物的叶量。000便是依据此原理,通过测量植被冠层以上(A)和植被冠层以下(B)5个角度的透射光线,利用植被树冠的辐射转移模型, 计算LAI。000测量一次至少包括10个数据:传感器置于冠层上方的5个数据和传感器置于冠层下方的5个数据。这两组数据测量时,传感器都要水平朝上放置。通过这两组相应数据相除就可计算出5个冠层透射率值。

000植物冠层数字图像分析仪测量的假设条件:

    1 叶片不透光,且无反射:假设冠层下的读值不包括任何叶片反射或透射的光线。LAI-2050探头波长范围320-490nm,过滤了波长大于490nm的光线。因为在低于490nm区域的光线受叶片反射及透射射作用zui小。这使得叶簇在天空背景下是黑色的,从而满足了前题假设。

    2 叶片排列是随机的:不同的冠层有不同的形状,可能是条状(条播作物)、椭圆体(单一植株)、巨大的正方体(草地)或者是有孔的大正方体(充满林隙的落叶林)。在这些不同形状的空间中叶片分布是随机的。

    3 叶片面积相对每环的观测范围是很小的:即探头与zui近叶片的距离应至少为叶片宽度的4倍。

    4 叶片的位置分布是随机的:不管叶片如何倾斜,只要所有叶片不是朝向同一角度即可。用广视角进行测量时这种假设基本是得到满足的。

000植物冠层数字图像分析仪测量时其他注意事项;

    1 遮盖帽的用途

    从传感器的视野中去除太阳;从视野中去除操作者的影响;天空亮度不均匀;冠层内有明显的空隙;减小对测量样地尺寸的需要;减小了森林内必需的空地尺寸。

    2 斜坡的影响

    应该使传感器保持与斜坡相匹配,而不是实际的水平。

    3 样地尺寸的影响

    如果样地尺寸太小,要注意保证传感器的视野范围是冠层高度的3倍,可以采用去除第5个环的数据来解决这个问题,也可以采用观察帽的方法。

    4 光线的需求

    直射的阳光:应尽可能避免直射的阳光,尽量在日出日落时或多云的天气进行测量,如果避免不了,那么需要注意:使用270度的遮盖帽或更小的视野遮盖帽;背对阳光进行测量,遮挡住日光和操作者本身;对植物冠层进行遮阴处理;天空云分布不均匀导致光线不均匀的天气条件:等待云彩飘过并遮挡了阳光时再进行测量。适宜光线条件:均匀的阴天或者散射光照下才能测量。zui易找到合适的测量时间往往是黎明之前和日落之后的瞬间。作为一般原则,如果可以看到地上的影子或者林冠上有阳光照射的叶子,这时的天空的光照条件就没有满足。

    5 叶片与传感器的距离限制

    一个叶片与传感器的距离是重要的,太近将导致测量的误差。简单的计算方法是根据采用的遮盖帽的角度来得到距离因子参数,再除以B值的重复次数,再乘以叶片的宽度,即得到zui小需要的距离了。如果距离无法缩小,可以考虑增加重复次数来解决这个问题。    6 冠层内的空隙(林窗)

    由于LAI是空隙比例的对数,那么的情况是取对数后进行平均,而不是平均后取对数。如果一个视野内既有稠密的冠层又有稀疏的冠层,那么采用遮盖帽来减少其同时出现在同一视野的可能(这样将导致对叶面积指数的低估)。

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