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全自動植被葉面積指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)

LAINet在國際上shou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(shí)監(jiān)測并于自主研發(fā)高精度算法計(jì)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。

應(yīng)用領(lǐng)域：

·植被生長狀態(tài)長時(shí)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。而在一天之內(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(gè)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(jì)葉面積指數(shù)的，在植被稀少的情況下，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(jì)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。

全自動植被葉面積指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)

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(jì)算植被葉面積指數(shù)

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