冠層分析儀的原理|結構|功能

　　冠層分析儀又叫葉面積指數儀，用于各種高度植物冠層的研究，利用魚眼鏡頭和CCD圖像傳感器獲取植物冠層圖像，通過專用分析軟件，獲得植物冠層的相關指標和參數。

冠層分析儀的原理

　　冠層分析儀應用了冠層孔隙率與冠層結構相關的原理。根據光線穿過介質減弱的比爾定律，在對植物冠層定義了一系列假設前提的條件下，采用半理論半經驗的公式，通過冠層孔隙率的測定，計算出冠層結構參數。這是目前世界上冠層分析儀一致采用的原理。

　　在上述原理下，冠層分析儀應用對冠層下天穹半球圖像分析測量冠層孔隙率的方法，該方法是各類方法中Z精確和Z省力、省時、快捷方便的方法。

冠層分析儀結構組成

　　冠層分析儀由魚眼圖像捕捉探頭(由魚眼鏡頭及CCD圖像傳感器組成)、內置多個PAR傳感器的測量桿(搖臂)、筆記本電腦、圖像采集軟件及圖像分析軟件、高容量的可充電電池組組成。魚眼探頭安裝在一個很輕的搖臂的頂端，可以獲取150°視角的魚眼圖像。圖像的顯示和存貯由配置的筆記本計算機完成。

冠層分析儀功能特點

　　鏡頭可自動保持水平狀態：專門為植物冠層結構測量設計的小型魚眼攝像鏡頭安裝在手持式萬向平衡接頭上，可自動保持鏡頭處于水平狀態，無需三角架;

　　鏡頭可以伸入至冠層中：鏡頭安裝在搖臂一端，由于小巧和帶有測量桿，可以方便地水平向前或垂直向上伸入到冠層不同高度處，快速地進行分層測量，測出群體內光透過率和葉面積指數垂直分布圖;

　　可屏蔽不合理冠層部分：對不同方向的冠層進行區域性分析時，可以任意屏蔽地物景象和不合理的冠層部分(如缺株、邊行問題等)。對不同天頂角起始角和終止角的選擇，可以避開不符合計算該冠層結構參數的冠層孔隙條件，通過手動調節閾值，可以更極ng準的測量出葉面積指數等參數;

　　圖像分析軟件：冠層分析儀的圖像分析軟件可以任意定義圖像分析區域。

冠層分析儀使用條件

　　1、測量多少個B值通過冠層高度確定

　　根據A=fπH2其中，A代表取樣面積，f是視角范圍(以0.75，0.5，0.25和0.125分別代表270°，180°，90°和45°的遮蓋帽)，H是冠層高度。一個B值取自無遮蓋帽(f為1)邊長為5m的正方形樣地，高為1m的冠層下，它代表的取樣面積為3m，即全面積的12%。若冠層只有0.2m高，那么B值只代表全面積的0.5%。

　　通過測量點上葉片密度的變化確定。冠層均一的樣地與不均一的相比，只需要測定少量幾個B值即可。這個可用來確定B值的數量以達到95%的可信度置信水平。

　　2、遮蓋帽的使用

　　對于任何成對測量的A、B讀數，遮蓋帽必須是相同的尺寸，光探頭必須觀測相同部分的天空，并且必須保證遮蓋帽覆蓋相同部分的探頭(這只適用于使用相同探頭讀A和B值)。

　　當冠層分析儀操作者處在視角范圍內時，使用270°視角的遮蓋帽擋住操作者。在測量AB值時都存在的物體通常不會影響葉面積指數的計算。因此，可以測量樹下草地的葉面積指數，如果AB值非常接近，表明在AB值的測量中樹占據了探頭視角范圍的相同部分。

　　3、葉片大小

　　冠層分析儀探頭和上面Z近葉片之間的距離應該Z少是葉片寬的4倍。當使用遮蓋帽時距離應該增大，但是當有多個B值時距離應該減小。

　　4、天空條件

　　冠層分析儀可以用于不同的天空條件下的測定，Z好在陰天下測定，但是通過適當的設置和方法也可以在其他條件下測定。

　　直射陽光：盡管避免直射陽光，可在陰天或日出日落時進行測量。

　　變幻的陰天：如果天空有明顯的明亮和陰暗區，測量不均一的冠層時易出現誤差。天空Z亮方向下的冠層會使測量數據增大。解決辦法是縮小探頭的視角范圍，這樣明亮和陰暗區域不會同時出現在同一讀值中。

　　雨、霧及露：在潮濕冠層下可以進行測量，但是應注意勿使水滴落在探頭透鏡上。在雨天也可以測量，但是有很大的不確定性。透鏡上的水滴由于擋光會造成影響。一些小水滴會減少一些環10%或更多的光線。因此，通過用布擦拭來保持透鏡上無水很重要。

冠層分析儀的測量指標

　　1、葉面積指數。

　　2、葉片平均傾角。

　　3、天空散射光透過率。

　　4、不同太陽高度角下的植物冠層直射輻射透過率。

　　5、不同太陽高度角下冠層的消光系數。

　　6、葉面積密度的方位分布。