一种叶面积指数检测方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种叶面积指数检测方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内对叶面积指数的测量主要采用直接收获法、落叶收集法。
[0003] 直接收获法在测定叶面积指数的传统方法，因为该方法是直接伐倒植株，通过获 取植株上所有叶片并计算其所有叶片面积，再用总叶面积和树冠垂直阴影的比值求得叶面 积指数，结果比较精确。这种方法虽然可以在植被区设立样点，通过对样点内叶面积指数的 测定进而得到整个植被区的叶面积指数，但这样将会大面积的破坏植被，因为用该方法在 大面积区域测定时其测定的精度和样点的多少有关，样点越多越具有代表性测定值越精 确，同时对植被就越具有破坏性。
[0004] 落叶收集法则受树种、风力、人为破坏等因素影响较大，树种一般要求落叶期集 中，落叶彻底，这样才能获得较准确的落叶量，台风、人为破坏都会增加非生理落叶量，从而 使所测叶面积误差较大。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种叶面积指数检测方法，用以解决传统的叶面积指数的测 量方法均存在着一定缺陷的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明的方案包括:一种叶面积指数检测方法，步骤为：
[0007] 1)、选取η个天顶角，分别在植株上、下处测量该η个天顶角的光线强度；
[0008] 2)、根据透射率计算平均接触频率；
[0009] 计算公式为：
[0010]其中，&是第i个天顶角对应的在植株上的强度，Β,是第i个天顶角对应的在植株下 的透射光线强度，Si为第i个天顶角的路径长度为第i个天顶角，Z为冠层高 度；
[0011] 3)、计算叶面积指数L:
[0012] 计算公式为
[0013] 其中，是第i个天顶角的平均接触频率，Wi是第i个天顶角的权重因子;权重因子 Wi的计算公式为：％ = A6^in瓦。
[0014] 所述η等于5,这5个天顶角为:7°、23°、38°、53°、68°。
[0015] 本发明提供的叶面积指数检测方法是基于冠层光线透过率转移模型，不需要对作 物叶片进行釆摘测量，而是根据植物叶片分布对光的拦截、反射等特征来测量透过率，然后 通过透过率和叶面积指数的关系模型，对叶面积指数进行计算。
[0016] 该方法可以精确、快速、无损伤地测量的特点；相比直接测量法具有更快、更大范 围和自动化的获取叶面积指数，大大降低了工作量。
[0017] 植株叶面积指数的大小对光能利用、干物质积累、收获量及经济效益都有显著的 影响。该方法的广泛应用可以快速的实现农作物产量的预测，提供农作物的种植建议，及时 发现农作物在生长过程中的各种状态，提出合理的灌溉、施肥条件，增大农作物的产量。
【附图说明】
[0018] 图1是基于辐射测量原理的非接触式叶面积指数仪原理框图；
[0019] 图2是探测器的内部结构示意图；
[0020] 图3是数据处理装置的内部组成结构示意图；
[0021 ]图4是探测器的外部结构示意图；
[0022]图5是探测器的立体图；
[0023]图6是数据处理装置的外观图；
[0024]图7是数据处理装置与探测器的连接结构图；
[0025] 图8是在树冠下的两种测量方式的示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0027] 本发明提供的叶面积指数仪是一种基于辐射测量原理的叶面积指数仪。该叶面积 指数仪总体包括探测器和数据处理装置，其中，探测器为一种光学系统，用于采集叶片信 息;数据处理装置用于对探测器采集到的信息进行数据处理。
[0028] 如图1所示，沿着从物方到像方的顺序，探测器包括同轴设置的鱼眼镜头、滤光片 和凸透镜。鱼眼镜头用于采集全视场入射光线，全视场入射光线包括若干个不同天顶角入 射光线，为了方便使用，在鱼眼镜头的外壳上安装一个水平仪，当水平仪显示水平位置时， 鱼眼镜头的光轴垂直向上。
[0029] 如图2所示，探测器还包括一个反射镜5,该反射镜5设置在鱼眼镜头1和滤光片2之 间的光路上，对光线进行反射，改变其传播方向。探测器中的凸透镜组3包括三个凸透镜。叶 片的光线信号经过鱼眼镜头1后，依次经过反射镜5、第一个凸透镜、滤光片2和其余两个凸 透镜的处理后射入光电感应器4中。
[0030] 光电感应器作为本仪器的核心部件，用于将光谱响应范围320nm~490nm的光信号 转换成电信号，分为五个同心感应部分，分别与天顶角 对应，也就是说，一个光电感应 部分对应接收一束天顶角入射光线。
[0031] 在本实施例中，如图3所示，探测器的处理电路包括小信号处理、滤波电路、AD转换 模块和ARM处理器。小信号处理电路将光电感应器输出的电信号进行放大处理;滤波电路对 电信号进行低通滤波处理，减少噪声等引进的误差;AD转换模块用于把电路输出的模拟信 号变为数字信号;ARM处理器实现对探测器的数据采样、远程命令控制、数据计算处理、质量 控制、模型分析等。
[0032]如图4和5所示，其为探测器的外观结构图和外观立体图。就外部结构而言，探测器 包括一个旋转头和一个杆体，旋转头与杆体铰接，光学处理组件和水平仪在旋转头上，处理 电路在杆体上。其中，11为鱼眼镜头，12为水平计，13为探测器开关，14为接线插头，15为光 学处理组件。
[0033]数据处理装置包括ARM处理器、按键输入模块、液晶显示模块、数据存储模块和通 信模块。如图6所示，其为数据处理装置的外观图，其中，21为15针接口，22为RS-232接口，23 为BNC接口，24为液晶屏，25为控制面板。探测器通过电缆与该数据处理装置进行连接，ARM 处理器对数据进行处理，并作出相应地控制，如图7所示。按键输入模块负责标定信息及命 令选择、测量结果的输入;液晶显示模块负责将测量结果等相关信息显示;存储模块可以存 储1000多条数据，利用存储模块的大容量存储器扩展技术，实现ARM处理器中的数据记录的 存储和传输;通信模块用于与外界通信。
[0034] 该数据处理装置还包括一个电平转换电路，该电平转换电路由升压电路、3.3V稳 压电路、1.25V基准源组成，升压电路能够将3.7VDC变换为5VDC，3.3V稳压电路的作用是将 5VDC转换为3.3VDC，1.25V基准源的作用是将3.3V转换为1.25V基准源，上