SPAC原理与实践研究性学习之 LAI & Sunscan主讲人：主讲人：2012年11月1；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan？what it iswhat it iswhat it iswhat it iswhatwhatwhatwhatis LAI ？2；.SPAC课程研究性学习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3；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanMean forLAI =4；.SPAC课程研究性学习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5；.SPAC课程研究性学习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6；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan7；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan8；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan9；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanBack10；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan11；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan12；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan13；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI ?14；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI ?直接法间接法叶子的采集&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。15；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI How to get LAI ? ?直接法间接法叶子的采集&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。16；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI How to get LAI ? ?直接法间接法叶子的采集&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。典型典型仪器器-Sunscan17；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanHow to get LAI How to get LAI ? ?展 望 间接接测量量LAI 技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, 因为它具有速度快, 通用性强, 非破坏性的优点。精精度度方方面面：1具备利用光谱进行叶子和背景的识别能力；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。速度方面速度方面：进行新模型和算法的设计, 以提高测量速度。NOWletsgotoSunscan！18；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanWhat is Sunscan ?What can Sunscan do for us ?How does it work ?19；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanWhat is Sunscan What is Sunscan ? ?Sunscan =SS1 Sunscan探头掌上电脑BF3漫反射传感器20；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanWhat can Sunscan do for What can Sunscan do for us ?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(光合有效光合有效辐射射)太阳辐射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。21；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ?根据冠层吸收的Beer法则、Wood的SunScan冠层分析方程以及Campbell的椭圆叶面角度分布方程，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。22；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ?计算公式如下：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 波段的吸收系数（SUNSCAN 默认为0.85）；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。23；.SPAC课程研究性学习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、光属性和冠层结构的关系，计算截获光线的叶面积指数。24；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanTips & Notes25；.SPAC课程研究性学习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)uBF3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乔灌木阻挡，阴雨天使用可能会影响无线传输的距离Tips & NotesTips & Notes26；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan1.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2.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3.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4.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5.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。以免电池亏电损毁。Tips & NotesTips & Notes27；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanData28；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanThere are some charts which There are some charts which suggest the process of Race LAI suggest the process of Race LAI . .29；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan30；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanPictures31；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan32；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan33；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan34；.SPAC课程研究性学习LAI & Sunscan35；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanPerformance36；.SPAC课程研究性学习LAI & SunscanThanks for listening !37；.