冠层分析仪的原理|结构|功能

　　冠层分析仪又叫叶面积指数仪，用于各种高度植物冠层的研究，利用鱼眼镜头和CCD图像传感器获取植物冠层图像，通过专用分析软件，获得植物冠层的相关指标和参数。

冠层分析仪的原理

　　冠层分析仪应用了冠层孔隙率与冠层结构相关的原理。根据光线穿过介质减弱的比尔定律，在对植物冠层定义了一系列假设前提的条件下，采用半理论半经验的公式，通过冠层孔隙率的测定，计算出冠层结构参数。这是目前世界上冠层分析仪一致采用的原理。

　　在上述原理下，冠层分析仪应用对冠层下天穹半球图像分析测量冠层孔隙率的方法，该方法是各类方法中Z精确和Z省力、省时、快捷方便的方法。

冠层分析仪结构组成

　　冠层分析仪由鱼眼图像捕捉探头(由鱼眼镜头及CCD图像传感器组成)、内置多个PAR传感器的测量杆(摇臂)、笔记本电脑、图像采集软件及图像分析软件、高容量的可充电电池组组成。鱼眼探头安装在一个很轻的摇臂的顶端，可以获取150°视角的鱼眼图像。图像的显示和存贮由配置的笔记本计算机完成。

冠层分析仪功能特点

　　镜头可自动保持水平状态：专门为植物冠层结构测量设计的小型鱼眼摄像镜头安装在手持式万向平衡接头上，可自动保持镜头处于水平状态，无需三角架;

　　镜头可以伸入至冠层中：镜头安装在摇臂一端，由于小巧和带有测量杆，可以方便地水平向前或垂直向上伸入到冠层不同高度处，快速地进行分层测量，测出群体内光透过率和叶面积指数垂直分布图;

　　可屏蔽不合理冠层部分：对不同方向的冠层进行区域性分析时，可以任意屏蔽地物景象和不合理的冠层部分(如缺株、边行问题等)。对不同天顶角起始角和终止角的选择，可以避开不符合计算该冠层结构参数的冠层孔隙条件，通过手动调节阈值，可以更极ng准的测量出叶面积指数等参数;

　　图像分析软件：冠层分析仪的图像分析软件可以任意定义图像分析区域。

冠层分析仪使用条件

　　1、测量多少个B值通过冠层高度确定

　　根据A=fπH2其中，A代表取样面积，f是视角范围(以0.75，0.5，0.25和0.125分别代表270°，180°，90°和45°的遮盖帽)，H是冠层高度。一个B值取自无遮盖帽(f为1)边长为5m的正方形样地，高为1m的冠层下，它代表的取样面积为3m，即全面积的12%。若冠层只有0.2m高，那么B值只代表全面积的0.5%。

　　通过测量点上叶片密度的变化确定。冠层均一的样地与不均一的相比，只需要测定少量几个B值即可。这个可用来确定B值的数量以达到95%的可信度置信水平。

　　2、遮盖帽的使用

　　对于任何成对测量的A、B读数，遮盖帽必须是相同的尺寸，光探头必须观测相同部分的天空，并且必须保证遮盖帽覆盖相同部分的探头(这只适用于使用相同探头读A和B值)。

　　当冠层分析仪操作者处在视角范围内时，使用270°视角的遮盖帽挡住操作者。在测量AB值时都存在的物体通常不会影响叶面积指数的计算。因此，可以测量树下草地的叶面积指数，如果AB值非常接近，表明在AB值的测量中树占据了探头视角范围的相同部分。

　　3、叶片大小

　　冠层分析仪探头和上面Z近叶片之间的距离应该Z少是叶片宽的4倍。当使用遮盖帽时距离应该增大，但是当有多个B值时距离应该减小。

　　4、天空条件

　　冠层分析仪可以用于不同的天空条件下的测定，Z好在阴天下测定，但是通过适当的设置和方法也可以在其他条件下测定。

　　直射阳光：尽管避免直射阳光，可在阴天或日出日落时进行测量。

　　变幻的阴天：如果天空有明显的明亮和阴暗区，测量不均一的冠层时易出现误差。天空Z亮方向下的冠层会使测量数据增大。解决办法是缩小探头的视角范围，这样明亮和阴暗区域不会同时出现在同一读值中。

　　雨、雾及露：在潮湿冠层下可以进行测量，但是应注意勿使水滴落在探头透镜上。在雨天也可以测量，但是有很大的不确定性。透镜上的水滴由于挡光会造成影响。一些小水滴会减少一些环10%或更多的光线。因此，通过用布擦拭来保持透镜上无水很重要。

冠层分析仪的测量指标

　　1、叶面积指数。

　　2、叶片平均倾角。

　　3、天空散射光透过率。

　　4、不同太阳高度角下的植物冠层直射辐射透过率。

　　5、不同太阳高度角下冠层的消光系数。

　　6、叶面积密度的方位分布。