LAINet在國際上次實(shí)現(xiàn)了葉面積指數(shù)聯(lián)網(wǎng)觀測,突破外商業(yè)儀器在該領(lǐng)域的壟斷地位。 LAINet以具有無線功能收發(fā)的光量子傳感器為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)植被透過輻射時監(jiān)測并于自主研發(fā)高精度算法計得到冠層結(jié)構(gòu)信息如葉面積指數(shù)、平均葉傾角聚集指以及冠層覆蓋度等。
系統(tǒng)組成:
LAINet由部署在野外的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),包括冠層下、上匯聚節(jié)點(diǎn),以及太陽能供電系統(tǒng)組成。
冠層上層節(jié)點(diǎn)必須安裝在周圍開闊、無遮擋的地方。一般安裝在LAINet系統(tǒng)中太陽能供電系統(tǒng)支架的頂端
冠層下節(jié)點(diǎn)一般安裝在植物*低的一層葉子之下距離地面越近越好。
將節(jié)點(diǎn)水平固定在支架上,將支架埋入地點(diǎn)即可
安裝建議
布點(diǎn)原則及注意事項
布設(shè)原則:30*30樣方內(nèi)布置一到三個節(jié)點(diǎn)即可;大面積可根據(jù)實(shí)際情況劃分為小樣方按照以上原則布設(shè)
建議垂直于壟或者成45度角
更具體的布設(shè)方案可以結(jié)合樣地實(shí)際情況并參考寒旱所和遙地所起草的《葉面積指數(shù)遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行制定
應(yīng)用領(lǐng)域:
·植被生長狀態(tài)長時間監(jiān)測領(lǐng)域,如生態(tài)固定站、農(nóng)業(yè)長期觀測站等
LAINet的測量原理:
·植被(以森林為例)在太陽的照射下,會在地面形成陰影,根據(jù)陰影在視場內(nèi)的比例可以推算植被間隙率。而在**之內(nèi),由于由于太陽運(yùn)動造成太陽入射光線的方向變化,地面投影的比例會隨著太陽角度的變化而不同,即可以獲取多個角度的冠層間隙率。
·不同太陽角度下的冠層陰影(上:相機(jī)在冠層上部看到圖像,相機(jī)高度29米;下:相機(jī)在冠層下部看到圖像,其中黑色部分為樹干,相機(jī)高度4.5米。)
·適用的植被類型(農(nóng)作物、森林、草地)。
針對當(dāng)前葉面積指數(shù)(LAI)測量儀器主要適用于均勻植被類型的缺陷,我們開發(fā)了基于無線成像模式的葉面積指數(shù)自動測量儀器,即LAIPhoto。
LAIPhoto適用于植被生長初期,植被冠層較低、空間分布非常稀疏的情況。當(dāng)前國內(nèi)外植被冠層葉面積指數(shù)測量儀器均是利用植被冠層對太陽光的投射特性來估計葉面積指數(shù)的,在植被**的情況下,儀器在冠層下部很難撲捉到準(zhǔn)確的冠層透過率,因此,這種情況下,利用冠層透射原理來測量葉面積指數(shù)變得非常困難。但是,在植被稀疏的情況下,冠層在太陽直射光照射下,會投下非常明顯的陰影,而冠層的陰影面積比與冠層葉面積指數(shù)之間具有直接的關(guān)系。因此,我們設(shè)計了一種適合植被冠層非常稀疏的情況下的葉面積指數(shù)測量儀器。
LAIPhoto由部署在野外的無線成像傳感器以及無線圖像采集與傳輸系統(tǒng)組成。
我們開發(fā)了植被圖像精細(xì)分類算法,系統(tǒng)能夠自動提取不同光照條件下的植被冠層陰影在圖像中所占的比例,根據(jù)植被陰影比例隨太陽天頂角變化規(guī)律,自動計算植被葉面積指數(shù)。