LAI——SUNSCAN冠层分析仪使用介绍实用教案

1、SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscanis LAI ？第1页/共37页第一页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanWhat is LAI ？叶面积指数（leaf area index）又叫 叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数。即：LAI = 叶片总面积 土地面积第2页/共37页第二页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanMean forLAI =第3页/共37页第三页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanWhat does it mean

2、 for us to get LAI ?1农农 业业1区域气候区域气候1牧牧 业业应用1森森 林林第4页/共37页第四页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanWhat does it mean for us to get LAI ?1农农 业业1区域气候区域气候1牧牧 业业应用1森森 林林第5页/共37页第五页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第6页/共37页第六页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第7页/共37页第七页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI &

3、Sunscan第8页/共37页第八页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanBack第9页/共37页第九页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第10页/共37页第十页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第11页/共37页第十一页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第12页/共37页第十二页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI ?第13页/共37页第十三页，共38页。SPAC课程(kc

4、hng)研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI ?直接(zhji)法间接(jin ji)法叶子的采集&叶面积的测量简单的说就是把叶子收集起来。用直接量测或者称重估算的方法测出面积。 优点:直接测量LAI 的方法是经典的、成熟的和相对精确的, 也是间接测定的重要校正方法。 缺点是:对植物本身具有一定破坏性, 必须人工采集叶子样品, 耗时耗力, 而且采样不一定具有代表性。总体优点:不破坏植物、可以更快、更大范围和自动化的测量LAI, 因此被广泛使用。第14页/共37页第十四页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanHow to get L

5、AI ?How to get LAI ?直接(zhji)法间接(jin ji)法叶子的采集&叶面积的测量空间检测地面检测接触法非接触法如由Wilson 提出倾斜点嵌块法,。该法使用长尖针( 点嵌块) 在已知高度角和方位角的植物冠层上探击, 然后计算碰击到冠层元素的次数。LA I 测量公式如下:L = K / G()式中, L 为LAI, K 为接触次数, G() 为投影函数, 为天顶角。优点：具有非破坏性；使用无须叶子是随机分布的假设后LAI 与K 呈简单的线性关系,计算简便。缺点：只有采样数足够大时才能置信, 并且对较高的冠层实施比较困难。第15页/共37页第十五页，共38页。SPAC课程(

6、kchng)研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI ?How to get LAI ?直接(zhji)法间接(jin ji)法叶子的采集&叶面积的测量空间检测地面检测接触法非接触法 地面检测间接非接触法主要使用基于冠层内光透射的光学模型方法。 光学模型方法应用基于冠层组分随机分布假设的比尔- 朗伯定律( Beer-Lambert-law ) 指数递减模型以及基于叶角分布函数的光分布模型。 考虑了冠层辐射的截取与入射光的成分、光属性和冠层结构的关系, 使用光量子传感器、电容传感器和激光传感器等传感器测量到地面的辐射( 直射、散射和总辐射) 。 优点：光学模型方法具有速度

7、快, 通用性强, 非破坏性。 缺点：由于LAI 推导模型中, 对冠层结构和辐射属性进行了一定假设,测量时通常需要晴朗的天空, 而且受到了叶倾角、叶型、叶簇和非叶子单元等因素的影响。典型仪器-Sunscan第16页/共37页第十六页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI ?How to get LAI ?展 望 间接测量LAI 技术会不断随着现代科技的发展向高精度、更快速、范围广的方向发展, 其应用也会越来越得到重视。间接测量的方法是测量LAI 的重要手段, 其中的光学模型方法最具有潜力, 因为它具有速度(sd)快, 通用性强, 非

8、破坏性的优点。精度方面：1具备利用光谱进行叶子和背景的识别能力(nngl)；2能在阴天或晴天都能工作；3能在直射、散射的光条件下均能工作。速度方面：进行新模型和算法的设计, 以提高测量速度。NOW lets go to Sunscan！第17页/共37页第十七页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanWhat is Sunscan ?How does it work ?第18页/共37页第十八页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanWhat is Sunscan ?What is Sunscan ?Sunscan =SS1

9、Sunscan探头掌上电脑BF3漫反射传感器第19页/共37页第十九页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanWhat can Sunscan do for us ?What can Sunscan do for us ? Sunscan(植物冠层分析仪)是一台通过菜单操作的线性光合有效辐射测量仪，用于测量作物生长的限制因素的有价值的信息。 基本功能：1、测量植物冠层中光线(gungxin)的拦截情况，即快速实时测量有效光合辐射PAR值，用来描绘作物冠层PAR的分布图。 2、计算冠层的叶面积指数LAI值。注：PAR(光合有效辐射)太阳辐射(ti yn f sh

10、)中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量成为光合有效辐射，photosynthetically active radiation 的缩写。 第20页/共37页第二十页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ? 根据冠层吸收的Beer法则、Wood的SunScan冠层分析方程(fngchng)以及Campbell的椭圆叶面角度分布方程(fngchng)，使用光量子传感器来测量、计算和分析植物冠层截获和穿透的光合有效辐射及叶面积指数。第21页/共37页第二十一页，共38页。SPAC课程(kc

11、hng)研究性学习LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ?计算公式如下(rxi)：式中， 为冠层透过率，L 为冠层叶面积指数； La 为黑叶模型叶面积指数，K 为消光系数，a 为PAR 波段(bdun)的吸收系数（SUNSCAN 默认为）；fb 为直射光占入射光的比例；x 为椭圆形叶倾角分布参数ELADP）； 为太阳光入射天顶角。g、A、B、C 均为x 的函数。在透过率可求的情况下，通过迭代可计算出L 值。708.022)12.1(702.1)tan(),(xxxxK)()(3)1(1),()()1(xCaadirLxBaLbLagxK

12、beLxAefef)1(1agLLa第22页/共37页第二十二页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ? 测量LAI 时，使用光量子传感器、电容传感器和激光传感器等传感器测量冠层顶部及底部的辐射值，可计算出冠层的透过率。 再根据直射辐射和散射辐射的辐射传输原理，考虑冠层辐射的截取与入射光的成分、光属性(shxng)和冠层结构的关系，计算截获光线的叶面积指数。第23页/共37页第二十三页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanTips & Notes第24页

13、/共37页第二十四页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscanu 该仪器适用于均一下垫面植被的LAI测算u 该仪器适用于单株植物(乔灌木等)的PAR分布图测绘u 测量时要求天气状况稳定，坚决杜绝波动性天气情况下测量(多云)u 测量时，注意获取数据时人为控制条件的同质性(SS1探头的放置位置和角度)u BF3和SS1探头使用时处于基本水平状态u 无线传输单元之间不能有人体或者高大(god)乔灌木阻挡，阴雨天使用可能会影响无线传输的距离Tips & NotesTips & Notes第25页/共37页第二十五页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI

14、& Sunscan BF3和SS1探头，都是靠4节碱性电池供电，耗电量很小。一般情况下，新电池可以维持6-12个月的连续供电 无线传输模块的供电也是4节碱性电池。能提供500-1000h的持续供电 当BF3电池电压降低接近4500mv，SS1探头和无线传输模块电池电压降低接近5000mv，请立即更换电池 BF3和SS1探头电路板处均置放有干燥剂，当颜色指示点颜色由蓝色变为了粉红色，请立即更换干燥剂包 PDA请定期充放电，即使长期不用，请不要超过3个月给其充放电一次。以免(ymin)电池亏电损毁。Tips & NotesTips & Notes第26页/共37页第二十六页，共38页。SPAC课程

15、(kchng)研究性学习LAI & SunscanData第27页/共37页第二十七页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanThere are some charts which suggest There are some charts which suggest the process of Race LAI .the process of Race LAI .第28页/共37页第二十八页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第29页/共37页第二十九页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sun

16、scanPictures第30页/共37页第三十页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第31页/共37页第三十一页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第32页/共37页第三十二页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第33页/共37页第三十三页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & Sunscan第34页/共37页第三十四页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanPerformance第35页/共37页第三十五页，共38页。SPAC课程(kchng)研究性学习LAI & SunscanThanks for listening !第36页/共37页第三十六页，共38页。感谢您的观看(gunkn