LAI——SUNSCAN(冠層分析儀)使用介紹

1、主講人：主講人：2012年11月is LAI ？葉面積指數(shù)（leaf area index）又叫 葉面積系數(shù)，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。即：LAI = 葉片總面積 土地面積LAI =What does it mean for us to get LAI ?1農(nóng)農(nóng) 業(yè)業(yè)1區(qū)域氣候區(qū)域氣候1牧牧 業(yè)業(yè)應(yīng)用1森森 林林What does it mean for us to get LAI ?1農(nóng)農(nóng) 業(yè)業(yè)1區(qū)域氣候區(qū)域氣候1牧牧 業(yè)業(yè)應(yīng)用1森森 林林BackHow to get LAI ?How to get LAI ?直接法間接法葉子的采集&葉面積的測(cè)量簡(jiǎn)單的說(shuō)就是把

2、葉子收集起來(lái)。用直接量測(cè)或者稱重估算的方法測(cè)出面積。 優(yōu)點(diǎn):直接測(cè)量LAI 的方法是經(jīng)典的、成熟的和相對(duì)精確的, 也是間接測(cè)定的重要校正方法。 缺點(diǎn)是:對(duì)植物本身具有一定破壞性, 必須人工采集葉子樣品, 耗時(shí)耗力, 而且采樣不一定具有代表性?？傮w優(yōu)點(diǎn):不破壞植物、可以更快、更大范圍和自動(dòng)化的測(cè)量LAI, 因此被廣泛使用。How to get LAI ?How to get LAI ?直接法間接法葉子的采集&葉面積的測(cè)量空間檢測(cè)地面檢測(cè)接觸法非接觸法如由Wilson 提出傾斜點(diǎn)嵌塊法,。該法使用長(zhǎng)尖針( 點(diǎn)嵌塊) 在已知高度角和方位角的植物冠層上探擊, 然后計(jì)算碰擊到冠層元素的次數(shù)。LA

3、 I 測(cè)量公式如下:L = K / G()式中, L 為L(zhǎng)AI, K 為接觸次數(shù), G() 為投影函數(shù), 為天頂角。優(yōu)點(diǎn)：具有非破壞性；使用無(wú)須葉子是隨機(jī)分布的假設(shè)后LAI 與K 呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,計(jì)算簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：只有采樣數(shù)足夠大時(shí)才能置信, 并且對(duì)較高的冠層實(shí)施比較困難。How to get LAI ?How to get LAI ?直接法間接法葉子的采集&葉面積的測(cè)量空間檢測(cè)地面檢測(cè)接觸法非接觸法 地面檢測(cè)間接非接觸法主要使用基于冠層內(nèi)光透射的光學(xué)模型方法。 光學(xué)模型方法應(yīng)用基于冠層組分隨機(jī)分布假設(shè)的比爾- 朗伯定律( Beer-Lambert-law ) 指數(shù)遞減模型以及基于葉角

4、分布函數(shù)的光分布模型。 考慮了冠層輻射的截取與入射光的成分、光屬性和冠層結(jié)構(gòu)的關(guān)系, 使用光量子傳感器、電容傳感器和激光傳感器等傳感器測(cè)量到地面的輻射( 直射、散射和總輻射) 。 優(yōu)點(diǎn)：光學(xué)模型方法具有速度快, 通用性強(qiáng), 非破壞性。 缺點(diǎn)：由于LAI 推導(dǎo)模型中, 對(duì)冠層結(jié)構(gòu)和輻射屬性進(jìn)行了一定假設(shè),測(cè)量時(shí)通常需要晴朗的天空, 而且受到了葉傾角、葉型、葉簇和非葉子單元等因素的影響。典型儀器典型儀器-SunscanHow to get LAI ?How to get LAI ?展 望 間接測(cè)量間接測(cè)量LAI LAI 技術(shù)技術(shù)會(huì)不斷隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展向高精度、更快速、范圍廣的方向發(fā)展, 其應(yīng)用也

5、會(huì)越來(lái)越得到重視。間接測(cè)量的方法是測(cè)量LAI 的重要手段, 其中的光學(xué)模型方法最具有潛力, 因?yàn)樗哂兴俣瓤? 通用性強(qiáng), 非破壞性的優(yōu)點(diǎn)。精度方面精度方面：1具備利用光譜進(jìn)行葉子和背景的識(shí)別能力；2能在陰天或晴天都能工作；3能在直射、散射的光條件下均能工作。速度方面速度方面：進(jìn)行新模型和算法的設(shè)計(jì), 以提高測(cè)量速度。What is What is SunscanSunscan ? ?Sunscan =SS1 Sunscan探頭掌上電腦BF3漫反射傳感器What can What can SunscanSunscan do for us ? do for us ? Sunscan(植物冠層分析

6、儀)是一臺(tái)通過(guò)菜單操作的線性光合有效輻射測(cè)量?jī)x，用于測(cè)量作物生長(zhǎng)的限制因素的有價(jià)值的信息。 基本功能：1、測(cè)量植物冠層中光線的攔截情況，即快速實(shí)時(shí)測(cè)量有效光合輻射PAR值，用來(lái)描繪作物冠層PAR的分布圖。 2、計(jì)算冠層的葉面積指數(shù)LAI值。注：PAR(光合有效輻射光合有效輻射)太陽(yáng)輻射中能被綠色植物用來(lái)進(jìn)行光合作用的那部分能量成為光合有效輻射，photosynthetically active radiation 的縮寫(xiě)。 How does it work ?How does it work ? 根據(jù)冠層吸收的Beer法則、Wood的SunScan冠層分析方程以及Campbell的橢圓葉面角度

7、分布方程，使用光量子傳感器來(lái)測(cè)量、計(jì)算和分析植物冠層截獲和穿透的光合有效輻射及葉面積指數(shù)。How does it work ?How does it work ?計(jì)算公式如下：式中， 為冠層透過(guò)率，L 為冠層葉面積指數(shù)； La 為黑葉模型葉面積指數(shù)，K 為消光系數(shù)，a 為PAR 波段的吸收系數(shù)（SUNSCAN 默認(rèn)為0.85）；fb 為直射光占入射光的比例；x 為橢圓形葉傾角分布參數(shù)ELADP）； 為太陽(yáng)光入射天頂角。g、A、B、C 均為x 的函數(shù)。在透過(guò)率可求的情況下，通過(guò)迭代可計(jì)算出L 值。708.022)12.1(702.1)tan(),(xxxxK)()(3)1(1),()()1(xC

8、aadirLxBaLbLagxKbeLxAefef)1(1agLLaHow does it work ?How does it work ? 測(cè)量LAI 時(shí)，使用光量子傳感器、電容傳感器和激光傳感器等傳感器測(cè)量冠層頂部及底部的輻射值，可計(jì)算出冠層的透過(guò)率。 再根據(jù)直射輻射和散射輻射的輻射傳輸原理，考慮冠層輻射的截取與入射光的成分、光屬性和冠層結(jié)構(gòu)的關(guān)系，計(jì)算截獲光線的葉面積指數(shù)。Tips & Notesu該儀器適用于均一下墊面植被的LAI測(cè)算u該儀器適用于單株植物(喬灌木等)的PAR分布圖測(cè)繪u測(cè)量時(shí)要求天氣狀況穩(wěn)定，堅(jiān)決杜絕波動(dòng)性天氣情況下測(cè)量(多云)u測(cè)量時(shí)，注意獲取數(shù)據(jù)時(shí)人為控制

9、條件的同質(zhì)性(SS1探頭的放置位置和角度)uBF3和SS1探頭使用時(shí)處于基本水平狀態(tài)u無(wú)線傳輸單元之間不能有人體或者高大喬灌木阻擋，陰雨天使用可能會(huì)影響無(wú)線傳輸?shù)木嚯xTips & NotesTips & Notes1. BF3和SS1探頭，都是靠4節(jié)堿性電池供電，耗電量很小。一般情況下，新電池可以維持6-12個(gè)月的連續(xù)供電2. 無(wú)線傳輸模塊的供電也是4節(jié)堿性電池。能提供500-1000h的持續(xù)供電3. 當(dāng)BF3電池電壓降低接近4500mv，SS1探頭和無(wú)線傳輸模塊電池電壓降低接近5000mv，請(qǐng)立即更換電池4. BF3和SS1探頭電路板處均置放有干燥劑，當(dāng)顏色指示點(diǎn)顏色由藍(lán)色變?yōu)榱朔奂t色，請(qǐng)立即更換干燥劑包5. PDA請(qǐng)定期充放電，即使長(zhǎng)期不用，請(qǐng)不要超過(guò)3個(gè)月給其充放電一次。以免電池虧電損毀。Tips & NotesTips & NotesDataThere are some c