1、SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscanis LAI ？第1頁/共37頁第一頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanWhat is LAI ？葉面積指數（leaf area index）又叫 葉面積系數，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數。即：LAI = 葉片總面積 土地面積第2頁/共37頁第二頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanMean forLAI =第3頁/共37頁第三頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanWhat does it mean

2、 for us to get LAI ?1農農 業業1區域氣候區域氣候1牧牧 業業應用1森森 林林第4頁/共37頁第四頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanWhat does it mean for us to get LAI ?1農農 業業1區域氣候區域氣候1牧牧 業業應用1森森 林林第5頁/共37頁第五頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第6頁/共37頁第六頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第7頁/共37頁第七頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI &

3、Sunscan第8頁/共37頁第八頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanBack第9頁/共37頁第九頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第10頁/共37頁第十頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第11頁/共37頁第十一頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第12頁/共37頁第十二頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanHow to get LAI ?第13頁/共37頁第十三頁，共38頁。SPAC課程(kc

4、hng)研究性學習LAI & SunscanHow to get LAI ?直接(zhji)法間接(jin ji)法葉子的采集&葉面積的測量簡單的說就是把葉子收集起來。用直接量測或者稱重估算的方法測出面積。 優點:直接測量LAI 的方法是經典的、成熟的和相對精確的, 也是間接測定的重要校正方法。 缺點是:對植物本身具有一定破壞性, 必須人工采集葉子樣品, 耗時耗力, 而且采樣不一定具有代表性。總體優點:不破壞植物、可以更快、更大范圍和自動化的測量LAI, 因此被廣泛使用。第14頁/共37頁第十四頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanHow to get L

5、AI ?How to get LAI ?直接(zhji)法間接(jin ji)法葉子的采集&葉面積的測量空間檢測地面檢測接觸法非接觸法如由Wilson 提出傾斜點嵌塊法,。該法使用長尖針( 點嵌塊) 在已知高度角和方位角的植物冠層上探擊, 然后計算碰擊到冠層元素的次數。LA I 測量公式如下:L = K / G()式中, L 為LAI, K 為接觸次數, G() 為投影函數, 為天頂角。優點：具有非破壞性；使用無須葉子是隨機分布的假設后LAI 與K 呈簡單的線性關系,計算簡便。缺點：只有采樣數足夠大時才能置信, 并且對較高的冠層實施比較困難。第15頁/共37頁第十五頁，共38頁。SPAC課程(

6、kchng)研究性學習LAI & SunscanHow to get LAI ?How to get LAI ?直接(zhji)法間接(jin ji)法葉子的采集&葉面積的測量空間檢測地面檢測接觸法非接觸法 地面檢測間接非接觸法主要使用基于冠層內光透射的光學模型方法。 光學模型方法應用基于冠層組分隨機分布假設的比爾- 朗伯定律( Beer-Lambert-law ) 指數遞減模型以及基于葉角分布函數的光分布模型。 考慮了冠層輻射的截取與入射光的成分、光屬性和冠層結構的關系, 使用光量子傳感器、電容傳感器和激光傳感器等傳感器測量到地面的輻射( 直射、散射和總輻射) 。 優點：光學模型方法具有速度

7、快, 通用性強, 非破壞性。 缺點：由于LAI 推導模型中, 對冠層結構和輻射屬性進行了一定假設,測量時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-Sunscan第16頁/共37頁第十六頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanHow to get LAI ?How to get LAI ?展 望 間接測量LAI 技術會不斷隨著現代科技的發展向高精度、更快速、范圍廣的方向發展, 其應用也會越來越得到重視。間接測量的方法是測量LAI 的重要手段, 其中的光學模型方法最具有潛力, 因為它具有速度(sd)快, 通用性強, 非

8、破壞性的優點。精度方面：1具備利用光譜進行葉子和背景的識別能力(nngl)；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：進行新模型和算法的設計, 以提高測量速度。NOW lets go to Sunscan！第17頁/共37頁第十七頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanWhat is Sunscan ?How does it work ?第18頁/共37頁第十八頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanWhat is Sunscan ?What is Sunscan ?Sunscan =SS1

9、Sunscan探頭掌上電腦BF3漫反射傳感器第19頁/共37頁第十九頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanWhat can Sunscan do for us ?What can Sunscan do for us ? Sunscan(植物冠層分析儀)是一臺通過菜單操作的線性光合有效輻射測量儀，用于測量作物生長的限制因素的有價值的信息。 基本功能：1、測量植物冠層中光線(gungxin)的攔截情況，即快速實時測量有效光合輻射PAR值，用來描繪作物冠層PAR的分布圖。 2、計算冠層的葉面積指數LAI值。注：PAR(光合有效輻射)太陽輻射(ti yn f sh

10、)中能被綠色植物用來進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。 第20頁/共37頁第二十頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ? 根據冠層吸收的Beer法則、Wood的SunScan冠層分析方程(fngchng)以及Campbell的橢圓葉面角度分布方程(fngchng)，使用光量子傳感器來測量、計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。第21頁/共37頁第二十一頁，共38頁。SPAC課程(kc

11、hng)研究性學習LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ?計算公式如下(rxi)：式中， 為冠層透過率，L 為冠層葉面積指數； La 為黑葉模型葉面積指數，K 為消光系數，a 為PAR 波段(bdun)的吸收系數（SUNSCAN 默認為）；fb 為直射光占入射光的比例；x 為橢圓形葉傾角分布參數ELADP）； 為太陽光入射天頂角。g、A、B、C 均為x 的函數。在透過率可求的情況下，通過迭代可計算出L 值。708.022)12.1(702.1)tan(),(xxxxK)()(3)1(1),()()1(xCaadirLxBaLbLagxK

12、beLxAefef)1(1agLLa第22頁/共37頁第二十二頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanHow does it work ?How does it work ? 測量LAI 時，使用光量子傳感器、電容傳感器和激光傳感器等傳感器測量冠層頂部及底部的輻射值，可計算出冠層的透過率。 再根據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(shxng)和冠層結構的關系，計算截獲光線的葉面積指數。第23頁/共37頁第二十三頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanTips & Notes第24頁

13、/共37頁第二十四頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscanu 該儀器適用于均一下墊面植被的LAI測算u 該儀器適用于單株植物(喬灌木等)的PAR分布圖測繪u 測量時要求天氣狀況穩定，堅決杜絕波動性天氣情況下測量(多云)u 測量時，注意獲取數據時人為控制條件的同質性(SS1探頭的放置位置和角度)u BF3和SS1探頭使用時處于基本水平狀態u 無線傳輸單元之間不能有人體或者高大(god)喬灌木阻擋，陰雨天使用可能會影響無線傳輸的距離Tips & NotesTips & Notes第25頁/共37頁第二十五頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI

14、& Sunscan BF3和SS1探頭，都是靠4節堿性電池供電，耗電量很小。一般情況下，新電池可以維持6-12個月的連續供電 無線傳輸模塊的供電也是4節堿性電池。能提供500-1000h的持續供電 當BF3電池電壓降低接近4500mv，SS1探頭和無線傳輸模塊電池電壓降低接近5000mv，請立即更換電池 BF3和SS1探頭電路板處均置放有干燥劑，當顏色指示點顏色由藍色變為了粉紅色，請立即更換干燥劑包 PDA請定期充放電，即使長期不用，請不要超過3個月給其充放電一次。以免(ymin)電池虧電損毀。Tips & NotesTips & Notes第26頁/共37頁第二十六頁，共38頁。SPAC課程

15、(kchng)研究性學習LAI & SunscanData第27頁/共37頁第二十七頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習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頁/共37頁第二十八頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第29頁/共37頁第二十九頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sun

16、scanPictures第30頁/共37頁第三十頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第31頁/共37頁第三十一頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第32頁/共37頁第三十二頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第33頁/共37頁第三十三頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & Sunscan第34頁/共37頁第三十四頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanPerformance第35頁/共37頁第三十五頁，共38頁。SPAC課程(kchng)研究性學習LAI & SunscanThanks for listening !第36頁/共37頁第三十六頁，共38頁。感謝您的觀看(gunkn