米之间透射和反射的光合有效辐射的情况，可以如图2所示设计底部第二光合有效辐射采集单元的架设，其中1-9的第二光合有效辐射采集单元均分别架设朝下及朝上的光量子通量传感器各一个，架设的高度不要高于地面10cm。架设采集单元的支架尽量细小坚固，尽可能减少支架反射的影响进入光量子通量传感器的观测视角内。冠层底部的采集单元测量数据的平均值，作为植被冠层底部的透过和土壤背景反射的光合有效辐射的值。
[0045]优选地，所述第一设定距离为40cm?50cm ;所述第二设定距离为5?10cm。
[0046]本发明还公开了一种植被冠层光合有效辐射吸收比例的观测方法，如图3所示，所述方法包括以下步骤:
[0047]S1、在植被冠层上方，距离植被冠层顶部第一设定距离处架设第一光合有效辐射采集单元，在距离地面第二设定距离处架设第二光合有效辐射采集单元；
[0048]S2、所述第一光合有效辐射采集单元采集植被冠层反射的第一光合有效辐射以及植被冠层接收到的第二光合有效辐射，并传递给所述数据采集器；
[0049]S3、所述第二光合有效辐射采集单元采集土壤背景反射第三的光合有效辐射以及土壤背景接收到的第四光合有效辐射；并传递给所述数据采集器；
[0050]S4、所述数据采集器用于实时接收所述第一光合有效辐射采集单元、第二光合有效辐射采集单元采集到的光合有效辐射数据，并计算得到光合有效辐射比例。
[0051]所述第一光合有效辐射采集单元包括两个光量子通量传感器，其中一个所述光量子通量传感器的探头朝上设置，另一个所述光量子通量传感器的探头朝下设置。优选地，所述第一光合有效辐射采集单元的数量为一个，也可以根据实际需求设置多个。
[0052]所述第二光合有效辐射采集单元包括两个光量子通量传感器，其中一个所述光量子通量传感器的探头朝上设置，另一个所述光量子通量传感器的探头朝下设置。优选地，所述第二光合有效辐射采集单元的数量为一个或一个以上。
[0053]上述光量子通量传感器为能够探测可见光波段范围的传感器；上述数据采集器需具有较高灵敏度，能够采集到极微弱的电压值。
[0054]所述数据采集器设置网络传输模块，用于与外部终端通过有线或无限的方式进行数据通信，以方便数据能够通过无线网络实时传输至数据处理的计算机。
[0055]所述第一光合有效辐射采集单元架设高度3.5米，探头距离植被冠层顶部50cm左右为宜。
[0056]由于玉米植株为等行距等株距种植，那么最小的测量单元为四株玉米组成的方形区域，为获得玉米植株根部及根部各个方向以及两株玉米之间透射和反射的光合有效辐射的情况，可以如图2所示设计底部第二光合有效辐射采集单元的架设，其中1-9的第二光合有效辐射采集单元均分别架设朝下及朝上的光量子通量传感器各一个，架设的高度不要高于地面10cm。架设采集单元的支架尽量细小坚固，尽可能减少支架反射的影响进入光量子通量传感器的观测视角内。冠层底部的采集单元测量数据的平均值，作为植被冠层底部的透过和土壤背景反射的光合有效辐射的值。
[0057]优选地，所述第一设定距离为40cm?50cm ;所述第二设定距离为5?10cm。
[0058]所述数据采集器计算所述有效辐射比例的方法具体包括以下步骤，如图1所示:
[0059]S41、计算土壤背景吸收的光合有效辐射Ls，具体为:
[0060]Ls — L SQii「Lsoin2
[0061]其中，Lstjill表示所述土壤背景接收到的第四光合有效辐射，L ,。⑷表示所述土壤背景反射的第三光合有效辐射；
[0062]S42、计算植被冠层吸收的光合有效辐射Lv，具体为:
[0063]Lv= L canl-Lcan2-Ls
[0064]其中，Lcanl表示所述植被冠层接收到的第二光合有效辐射，L ran2表示植被冠层反射的第一光合有效辐射；
[0065]S43、计算所述有效辐射比例FPAR，具体为:
[0066]FPAR = Lv/Lcanl。
[0067]
[0068]本发明是根据光合有效辐射吸收比例的定义，通过测量冠层底部(地面)以及冠层顶部光合有效辐射的方法来计算光合有效辐射吸收比例。本发明可以根据具体实际情况将第一光合有效辐射采集单元以及第二光合有效辐射采集单元设在植被冠层的不同位置，同时根据光合有效辐射的特点，植被冠层顶部只需架设一个第一光合有效辐射采集单元即可。数据通过数据采集器的方式进行采集和记录，通过无线网络传输，本发明的装置一经安装和调试完成后，可实现自动观测和记录，这样能够减少人工测量的成本，以及人工测量中的误差和人为干扰，并能够获取实时、长时间序列的数据。
[0069]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种植被冠层光合有效辐射吸收比例的观测系统，其特征在于，包括距离植被冠层顶部第一设定距离，且位于植被冠层上方的第一光合有效辐射采集单元；距离地面第二设定距离的第二光合有效辐射采集单元；接收所述第一光合有效辐射采集单元、第二光合有效辐射采集单元采集数据的数据采集器； 所述第一光合有效辐射采集单元用于采集植被冠层反射的第一光合有效辐射以及植被冠层接收到的第二光合有效辐射；所述第二光合有效辐射采集单元用于采集土壤背景反射的第三光合有效辐射以及土壤背景接收到的第四光合有效辐射；所述数据采集器根据接收的数据计算得到光合有效辐射吸收比例。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一光合有效辐射采集单元包括两个光量子通量传感器，其中一个所述光量子通量传感器的探头朝上设置，另一个所述光量子通量传感器的探头朝下设置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一光合有效辐射采集单元的数量为一个。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二光合有效辐射采集单元包括两个光量子通量传感器，其中一个所述光量子通量传感器的探头朝上设置，另一个所述光量子通量传感器的探头朝下设置。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二光合有效辐射采集单元的数量为一个或一个以上。
6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述数据采集器设置网络传输模块，用于与外部终端通过有线或无限的方式进行通讯。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一设定距离为40cm?50cm;所述第二设定距离为5?10cm。
8.一种植被冠层光合有效辐射吸收比例的观测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 51、在植被冠层上方，距离植被冠层顶部第一设定距离处架设第一光合有效辐射采集单元，在距离地面第二设定距离处架设第二光合有效辐射采集单元； 52、所述第一光合有效辐射采集单元采集植被冠层反射的第一光合有效辐射以及植被冠层接收到的第二光合有效辐射，并传递给所述数据采集器； 53、所述第二光合有效辐射采集单元采集土壤背景反射的第三光合有效辐射以及土壤背景接收到的第四光合有效辐射；并传递给所述数据采集器； 54、所述数据采集器用于实时接收所述第一光合有效辐射采集单元、第二光合有效辐射采集单元采集到的数据，并计算得到光合有效辐射吸收比例。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一光合有效辐射采集单元包括两个光量子通量传感器，其中一个所述光量子通量传感器的探头朝上设置，另一个所述光量子通量传感器的探头朝下设置； 所述第二光合有效辐射采集单元包括两个光量子通量传感器，其中一个所述光量子通量传感器的探头朝上设置，另一个所述光量子通量传感器的探头朝下设置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述数据采集器计算所述光合有效辐射吸收比例的方法具体包括以下步骤:. 541、计算土壤背景吸收的光合有效辐射Ls，具体为: Ls — L Soii1-Lsoin2 其中，Lstjill表示所述土壤背景接收到的第四光合有效辐射，Lst5in2表示所述土壤背景反射的第三光合有效辐射； .542、计算植被冠层吸收的光合有效辐射Lv，具体为: T = T -T -T W L canlj^s 其中，L。-表示所述植被冠层接收到的第二光合有效辐射，L _2表示植被冠层反射的第一光合有效福射；. 543、计算所述光合有效辐射吸收比例FPAR，具体为:FPAR = Lv/Lcanl。
【专利摘要】本发明公开了一种植被冠层光合有效辐射吸收比例的观测系统及方法，所述系统包括距离植被冠层顶部第一设定距离，且位于植被冠层上方的第一光合有效辐射采集单元；距离地面第二设定距离的第二光合有效辐射采集单元；接收所述第一光合有效辐射采集单元、第二光合有效辐射采集单元采集数据的数据采集器。本发明可实现自动观测和记录，这样能够减少人工测量的成本，以及人工测量中的误差和人为干扰，并能够获取实时、长时间序列的数据，在保证通用性强，使用简便，精度高的前提下，实时、自动、连续观测植被冠层光合有效辐射吸收比例。
【IPC分类】G01J1-42
【公开号】CN104568145
【申请号】CN201510010074
【发明人】李丽, 杜永明, 张海龙, 柏军华, 辛晓洲, 柳钦火, 肖青
【申请人】中国科学院遥感与数字地球研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月8日