LAI-2200C植物冠层分析仪DQR

实验六植物冠层分析仪测量原理与使用方法【实验目的】通过本实验使学生了解叶面积指数这一重要生态系统结构与功能参数，掌握目前国际上流行的叶面积指数测定仪器——植物冠层分析仪的使用方法，并以灌木林为例，在老师的指导下分组具体测定灌木林地叶面积指数。

【实验原理】叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）是一个重要的生态系统结构参数，定义为某一树木或林分的叶片在地面上投影的总面积。

叶面积指数不仅直接反映植物的生长状况，而且影响着植物的许多生物、物理过程，如光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、碳氮循环和降水截获等。

由于叶面积的指数是一个很好反映植物对于环境变化响应的指标，又与植被的光合作用、蒸腾作用、水分利用及净初级生产力、碳氮循环直接相关，特别是在研究植被生产力与遥感数据的关系模型方面，叶面积指数显示了巨大的应用前景，因此，叶面积指数的快速和准确测定显得十分重要。

LAI是研究从叶片水平推移到森林冠层的重要参数，是一个无量纲、随着叶子数量的变化而变化的参数。

LAI值变化范围：针叶林的为0.6～16.9；落叶林为6～8；年收获的作物为2～4；绝大部分生物群系为3～19。

LAI测量方法包括直接测量法和间接测量法。

直接测量法通过先测定所有叶片的叶面积，再计算LAI，叶面积测量方法有求积仪测定法、称重法、方格计算法、排水法、经验公式计算法、异速生长法等。

其中常用的有利用叶片形状的标准形状法、根据叶面积与叶重之间关系的称重法以及利用叶面积与胸径的回归关系推算叶面积的易速生长法。

因要剪下全部待测叶片，直接测量多数属于毁坏性测量，或至少会干扰冠层，叶片角度的分布，从而影响数据的质量，直接测量法费时、费力。

间接测量法，利用冠层结构与冠层内辐射与环境的相互作用这一可定量耦合关系，通过测定辐射的相关数据推断冠层的结构特征，具体有顶视法和底视法。

间接测量法可以避免直接测量法所造成的大规模破坏植被的缺点，不受时间的限制，获取数据量大，仪器容易操作，方便快捷，还可以测定一年中森林冠层LAI的季节变化。

基于LAI-2200冠层分析仪的水稻叶面积指数测定条件石晶明;袁沭;居为民【期刊名称】《江苏农业科学》【年(卷),期】2022(50)10【摘要】叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物生长状况的重要冠层结构参数,直接破坏采样法采样和间接光学测量是2种主要的LAI测量方法,其中LAI-2200冠层分析仪是最常用的测量LAI的光学仪器之一,计算方法和传感器观测天顶角范围都会对其观测结果产生显著影响。

利用LAI-2200冠层分析仪对水稻LAI进行长期连续观测,以直接破坏采样方法观测的LAI(LAI_(d))作为参考,比较分析不同观测天顶角范围、不同计算方法(2000方法和Lang方法)得到的LAI观测值差异。

结果表明,LAI观测值随着所用LAI-2200数据观测天顶角范围的减小而增大,在LAI>3时更明显,且相对于2000计算方法,Lang计算方法对所用数据观测天顶角范围变化更加敏感。

2000方法和Lang方法得到的LAI高度相关,r^(2)均高于0.9,随着观测天顶角范围的减小,2种方法的结果差异增大。

仅对0~43.4°天顶角范围的数据,2000方法计算的结果明显小于Lang方法,差异最大可达1.54。

LAI-2200观测的LAI与LAI_(d)高度相关,r^(2)为0.914~0.942,但存在不同程度的低估,且随着LAI_(d)的上升,低估程度增大。

随着所用数据观测天顶角范围的减小,2种方法计算的LAI与LAI_(d)比较的均方根误差(RMSE)增大。

如采用Lang计算方法,观测天顶角范围为0~74.1°时的RMSE为0.5771,观测天顶角范围为0~43.41°时的RMSE为0.6980;如采用2000计算方法,观测天顶角范围为0~74.1°时的RMSE为0.6078,观测天顶角范围为0~43.41°时的RMSE为0.6980。

冠层分析仪叶面积指数（LAI）自动测量仪器I SmartLAI Smart系统充分利用当前成熟的智能终端设备的成像与高性能计算功能，实现植被叶面积指数实时计算；并且提供操作与数据处理选择，方便根据实际情况进行测量设置。

LAI Smart由硬件和软件组成，其中硬件包括信息采集智能终端、用户操作控制台与仪器支架；软件包括信息采集软件模块、无线传输控制模块以及实时计算存储模块。

LAI Smart具有数据实时计算功能，用户可以即时看到数据处理结果，同时，LAI Smart支持数据无线传输，在有手机网络信号的情况下，数据可以根据用户的设置，远程传输到远端服务器，在保证测量数据安全的情况下，提供了数据实时共享的可能性。

I-Net植物联网观测矩阵——LAI Net是由多个Zigbee无线传感器网络节点组成，通过在研究区部署多个观测节点，形成一种密集的观测矩阵，能够实现长时间序列的大范围内的叶面积指数自动测量。

出发点传统的植被冠层分析系统均是依靠人工手持式的进入观测场地进行测量，这种传统的方式比较适合小范围内的较低时间频次的测量。

当需要进行大的空间范围、较高的时间频次的观测的时候，传统的方式需要消耗大量的人力和物力，且未必能够获取到满足要求的地面观测数据。

例如，在对遥感卫星获取的地面植被叶面积指数验证的时候，为了获取与卫星对应的空间范围与时间范围的数据，传统的依靠单点的观测方法，会显得力不从心。

系统组成利用当前应用较为广泛的无线传感器网络（物联网）技术，开发的一种植被联网观测矩阵，简称LAI Net。

LAI Net是由部署在植被研究区的一系列无线传感器节点组成，各个节点一方面能够实现独立的观测，另一方面又可以通过ZigBee 网络自动组网，因此，在整个研究区域之内，形成一个自组网的植被冠层观测矩阵，网络的部署结构如图所示。

LAI Net由三类传感器节点组成，分别为：（1）冠层上节点，用来接收太阳的下行总辐射；（2）冠层下节点，用来接收植被冠层的透过辐射；（3）数据汇聚节点，用来接收并无线发射上述两类节点的测量数据。

实验六植物冠层分析仪测量原理与使用方法【实验目的】通过本实验使学生了解叶面积指数这一重要生态系统结构与功能参数，掌握目前国际上流行的叶面积指数测定仪器——植物冠层分析仪的使用方法，并以灌木林为例，在老师的指导下分组具体测定灌木林地叶面积指数。

【实验原理】叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）是一个重要的生态系统结构参数，定义为某一树木或林分的叶片在地面上投影的总面积。

叶面积指数不仅直接反映植物的生长状况，而且影响着植物的许多生物、物理过程，如光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、碳氮循环和降水截获等。

由于叶面积的指数是一个很好反映植物对于环境变化响应的指标，又与植被的光合作用、蒸腾作用、水分利用及净初级生产力、碳氮循环直接相关，特别是在研究植被生产力与遥感数据的关系模型方面，叶面积指数显示了巨大的应用前景，因此，叶面积指数的快速和准确测定显得十分重要。

LAI是研究从叶片水平推移到森林冠层的重要参数，是一个无量纲、随着叶子数量的变化而变化的参数。

LAI值变化范围：针叶林的为0.6～16.9；落叶林为6～8；年收获的作物为2～4；绝大部分生物群系为3～19。

LAI测量方法包括直接测量法和间接测量法。

直接测量法通过先测定所有叶片的叶面积，再计算LAI，叶面积测量方法有求积仪测定法、称重法、方格计算法、排水法、经验公式计算法、异速生长法等。

其中常用的有利用叶片形状的标准形状法、根据叶面积与叶重之间关系的称重法以及利用叶面积与胸径的回归关系推算叶面积的易速生长法。

因要剪下全部待测叶片，直接测量多数属于毁坏性测量，或至少会干扰冠层，叶片角度的分布，从而影响数据的质量，直接测量法费时、费力。

间接测量法，利用冠层结构与冠层内辐射与环境的相互作用这一可定量耦合关系，通过测定辐射的相关数据推断冠层的结构特征，具体有顶视法和底视法。

间接测量法可以避免直接测量法所造成的大规模破坏植被的缺点，不受时间的限制，获取数据量大，仪器容易操作，方便快捷，还可以测定一年中森林冠层LAI的季节变化。

植物冠层分析仪的操作介绍什么是植物冠层分析仪植物冠层分析仪（Plant Canopy Analyzer）是一种用于测量植物覆盖度和植物冠层结构的工具。

它通过使用数字影像分析技术来获取大面积植被的生物学信息，例如植被密度、叶面积指数、植被高度等。

操作前准备在开始使用植物冠层分析仪之前，需要对设备进行一些准备工作：1.充电：确保设备电量充足，避免在使用过程中电力不足的情况发生。

2.测量站点准备：选择好测量站点，尽量避免有建筑物等遮挡物干扰。

3.数据记录与存储：选择与植物冠层分析仪兼容的软件，并测试是否可以成功连接。

操作步骤第一步：设备的设置将植物冠层分析仪放在测量站点上，按照设备说明书进行设置，例如语言选择、时间设置等。

第二步：连接电脑将植物冠层分析仪与电脑通过连接线（例如 USB）进行连接，并确保设备能够成功连接到电脑。

第三步：打开软件并设置参数打开植物冠层分析软件，选择合适的参数进行设置，如图像层面分析、数据存储位置、采集模式（自动/手动）等。

第四步：开始测量点击“开始测量”按钮，进行植物冠层分析。

在采集数据的同时，还可以通过软件实时查看相应的检测结果。

第五步：结束测量当完成了所需的测量时，可以选择结束测量并将数据存储到指定位置。

同时，还需注意将设备正确地关闭并存放好。

使用注意事项1.测量时尽量避免有建筑物、人行道、道路等遮挡物。

2.设备在测量前要进行一定的准备工作，如充电、设置时间等。

3.在测量过程中，要注意设备的保护，避免摔落、强震等情况。

同时也应避免设备长时间暴露在阳光直射下，防止电池、机器发热。

4.操作过程中，建议尽量在原地不要移动设备，以免影响测量数据的准确性。

结语本文介绍的是植物冠层分析仪的使用方法及操作注意事项。

虽然正确的使用方法可以提高设备的测量精度和效率，但我们还需要注意保护设备并遵守操作规程，以确保测量结果的准确性。

实验六植物冠层分析仪测量原理与使用方法【实验目的】通过本实验使学生了解叶面积指数这一重要生态系统结构与功能参数，掌握目前国际上流行的叶面积指数测定仪器——植物冠层分析仪的使用方法，并以灌木林为例，在老师的指导下分组具体测定灌木林地叶面积指数。

【实验原理】叶面积指数（LeafAreaIndex，LAI）是一个重要的生态系统结构参数，定义为某一树木或林分的叶片在地面上投影的总面积。

叶面积指数不仅直接反映植物的生长状况，而且影响着植物的许多生物、物理过程，如光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、碳氮循环和降水截获等。

由于叶面积的指数是一个很好反映植物对于环境变化响应的指标，又与植被的光合作用、蒸腾作用、水分利用及净初级生产力、碳氮循环直接相关，特别是在研究植被生产力与遥感数据的关系模型方面，叶面积指数显示了巨大的应用前景，因此，叶面积指数的快速和准确测定显得十分重要。

LAI是研究从叶片水平推移到森林冠层的重要参数，是一个无量纲、随着叶子数量的变化而变化的参数。

LAI值变化范围：针叶林的为0.6～16.9；落叶林为6～8；年收获的作物为2～4；绝大部分生物群系为3～19。

LAI测量方法包括直接测量法和间接测量法。

直接测量法通过先测定所有叶片的叶面积，再计算LAI，叶面积测量方法有求积仪测定法、称重法、方格计算法、排水法、经验公式计算法、异速生长法等。

其中常用的有利用叶片形状的标准形状法、根据叶面积与叶重之间关系的称重法以及利用叶面积与胸径的回归关系推算叶面积的易速生长法。

因要剪下全部待测叶片，直接测量多数属于毁坏性测量，或至少会干扰冠层，叶片角度的分布，从而影响数据的质量，直接测量法费时、费力。

间接测量法，利用冠层结构与冠层内辐射与环境的相互作用这一可定量耦合关系，通过测定辐射的相关数据推断冠层的结构特征，具体有顶视法和底视法。

间接测量法可以避免直接测量法所造成的大规模破坏植被的缺点，不受时间的限制，获取数据量大，仪器容易操作，方便快捷，还可以测定一年中森林冠层LAI的季节变化。

叶面积指数LAI测量仪器介绍目的是给出各种测量LAI的仪器的直观介绍。

LA I 是一个无量纲、动态变化的参数, 随着叶子数量的变化而变化。

另外, 植物叶子的生长与植物种类自身特性、外部环境条件以及人为管理方式有关。

再加上LA I 的不同定义和假设导致了LAI 值测量的极大差异。

植物LAI 的地面测量方法有2 类: 直接测量和间接测量。

本文简要介绍LAI2200（LAI2000）、SUNSCAN、TRAC、AccuPAR和DHP仪器并且给出一些选择建议。

目前，遥感科学国家重点实验室关于LAI测量的仪器有LAI2000、LAI2200、TRAC和LI3000A。

1，LAI2200（LAI2000）LAI2200植物冠层分析仪基于成熟的LAI-2000技术平台，利用“鱼眼”光学传感器（垂直视野范围148度，水平视野范围360度，波谱响应范围320nm~490nm）测量树冠上、下5个角度的透射光线，利用植被树冠的辐射转移模型（间隙率）计算叶面积指数、空隙比等树冠结构参数。

利用随机FV-2200软件，可对数据进行深入处理分析。

该仪器由美国LI-COR公司开发。

仪器组成如下图所示。

测量注意事项：尽可能避免直射的阳光，尽量在日出日落时或者多云的天气（阴天）进行测量，如果避免不了，需要注意：1，使用270度的遮盖帽或者更小视野的遮盖帽；2，背对着阳光进行测量，遮挡住日光和操作者本身；3，对植物冠层进行遮阴处理；4，如果云分布不均匀导致光线不均匀的天气条件下要等待云彩飘过并且遮挡了阳光时再进行测量。

在非均匀、不连续植被情况下以及复杂地形区的测量结果不理想。

2，SUNSCAN根据冠层吸收的Beer法则（Beer’s law for canopy absorption）、Wood 的SunScan冠层分析方程以及Campbell的椭圆叶面角度分布方程(Campbell’s Ellipsoidal LAD equations)，使用光量子传感器来测量、计算和分析植物冠层截获和穿透的光合有效辐射及叶面积指数。

植物冠层分析仪(叶面积指数仪）
仪器型号：TOP-1300型
仪器介绍：
植物冠层分析仪用于各种高度植物冠层的研究，利用鱼眼镜头成像测量植物冠层数据，只操作一次即可，简化了测量方法，而且利用图像法测量冠层可以主动避开不符合计算该冠层结构参数的冠层空隙部分，也可以躲开不符合测量计算的障碍物。

仪器用途：
1、可用于农作物、果树、森林内冠层受光状况的测量和分析
2、可用于不同植物群体结构的比较
3、可对农田作物群体生长过程进行动态监测
4、适用于生态学野外植物群体动态监测的研究与教学
5、适用于农业、园艺、林业领域有关栽培、育种、植物群体对比与发展的研究与教学测试原理与方法：
采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，植物冠层图象分析仪采用的是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最精确和最省力、省时、快捷方便的方法。

功能特点：
1、无损测量叶面积指数、叶片平均倾角以及冠层结构。

2、探头体积小巧，装在测杠上可任意角度测量植物冠层结构。

3、摄像头可自动保持水平。

4、USB接口，测量时连接电脑实时查看图像，即时选取所需图像并保存。

5、外接大容量锂电池，适用于野外工作和长时间测量。

6、测量冠层不同高度，可得到群体内光透过率和叶面积指数垂直分布图。

7、配有专用分析软件，有选择所需图像区域的功能（天顶角可分10区，方位角可分10区），可屏蔽不合理的冠层部分，仅对有效图像区域进行分析，使测量数据更加精确。

可测参数：
可测算植物冠层的太阳直射光透过率、天空散射光透过率、冠层的消光系数，叶面积指数和叶片平均倾角等。

植物冠层分析仪的原理概述植物冠层分析仪是一种用于测量植物生长情况的工具。

它利用激光雷达技术和图像处理技术对植物的高度、分枝数量、叶面积等进行测量，从而评估植物的生长状态和生长趋势。

本文将详细介绍植物冠层分析仪的原理。

原理植物冠层分析仪的原理主要基于激光雷达技术和图像处理技术。

首先，激光器会发出激光束，激光束穿过植物冠层，被植物部分反射，一部分穿透到植物下部。

激光束的强度、反射率和穿透率等参数都可以反映植物茂盛程度。

接着，激光束被接收器接收并记录下来，形成原始数据。

这些数据需要经过图像处理技术进行数字化处理。

首先，将原始数据分解为各个层次的数据，然后实现对数据的滤波、去噪、分割和匹配等一系列数字化处理方法。

这些数据经过处理后可以得到植物的高度、分枝数量、叶面积等各项特征数据。

最后，根据植物的特征数据，结合植物学的知识和相关的计算公式，可以分析出植物的生长状态和生长趋势。

优势相对于传统的植物生长测量方法，植物冠层分析仪具有以下优势：1.非接触式测量，不会对植物造成损伤；2.自动化程度高，可以节省大量时间和人力成本；3.数据处理准确性高，可以得到更精确的植物特征数据；4.适用范围广，可以测量各种植物类型和不同的生长场景。

应用植物冠层分析仪的应用范围较广，包括但不限于：1.农业种植-精准农业管理，优化农业资源利用；2.林业管理-快速调查和评估森林状况和地形；3.园林绿化-设计和管理城市绿化景观；4.植物学研究-探究植物生长和适应策略。

结论植物冠层分析仪的原理基于激光雷达技术和图像处理技术的科学原理。

它适用于各种植物类型和不同的生长场景，具有非接触式测量、自动化程度高和数据处理准确性高等优势。

它的应用范围也比较广泛，包括农业、林业、园林绿化和植物学研究等领域。

植物冠层测量仪的使用有什么注意事项1.什么是植物冠层测量仪？植物冠层测量仪，是一种用于测量树木的植物冠层的工具。

它能够测量出树木的高度、树冠直径、枝干密度等参数，从而帮助我们更好地了解树木的生长情况和生态环境。

2.植物冠层测量仪的使用注意事项（1）操作前的准备工作在使用植物冠层测量仪之前，需要对仪器进行检查，确保仪器能够正常工作。

同时，还要对测量区域进行观察，确保没有危险物品或物体，以免影响测量的安全性和准确性。

（2）仪器的操作在进行测量操作时，要注意仪器的正确使用方法和姿势。

首先，需要将仪器的架子搭好，将仪器的架子平放在地面上，并将仪器固定好。

然后，将仪器的其他部分按照说明书的指引进行组装，在组装完成后，可以开始进行测量操作。

（3）测量时的注意事项在进行测量时，需要注意以下几点：第一，确定测量的参数和测量的区域。

第二，需要保持测量仪器的平衡和稳定，以免影响测量的准确性。

第三，需要掌握好测量仪器的测量范围，以便进行合适的测量。

（4）测量后的数据处理测量完毕后，需要对测量所得的数据进行分析和处理。

可以通过电脑或其他设备进行数据导出和分析。

同时，还可以将测量结果与之前的测量结果进行对比，以确定树木的生长情况和环境的变化情况。

3.植物冠层测量仪的应用场景植物冠层测量仪在生态学、林业、环境科学等领域有着广泛的应用。

例如，它可以用于测量树木的生长情况、枝干密度和树冠大小，对于研究树木生长、病害防治和树种选择等方面具有重要意义。

此外，植物冠层测量仪还可以用于研究城市绿化的情况。

通过对城市树木进行测量，可以了解城市树木的状况，并制定出更合理的城市绿化方案，从而使城市环境更加生态、美观。

同时，还可以评估城市树木的生态价值，为城市绿色建设提供科学依据。

4.总结植物冠层测量仪是一种可以帮助我们更好地了解树木生长情况和生态环境的工具。

在使用植物冠层测量仪时，需要注意操作前的准备工作、仪器的操作、测量时的注意事项以及测量后的数据处理等方面，以保证测量的安全性和准确性。

作物冠层分析仪1. 用途：测量作物冠层PAR值,提供叶面积指数（LAI）；提供作物冠层PAR的分布图。

2. 技术参数2.1 组成：由鱼眼图像捕捉探头、PAR探头、笔记本计算机、CI-110图像分析软件组成；2.2 *应用：适用于森林及较高植物冠层测量；2.3 图象显示：现场获取植物冠层图像，并直接显示和储存在计算机上；2.4 *仪器操作：镜头自动水平，一次成像，测量不受天气、光线影响，无需天空对照测量；2.5 *测量参数：可根据植物冠层的图像计算出叶面积指数、叶片平均倾角、散射辐射透过率、不同2.太阳高度角下的直接辐射透过率、消光系数和叶面积密度的方位分布、任意地点和任意时期的太阳轨迹等参数；2.6 操作优势：现场屏蔽、躲开影响图象计算结果的人影、树干、天空等无用图象；2.7 工作环境：0℃～50℃,相对湿度0～100%RH（没有水汽凝结）；2.8 电源：使用笔记本计算机的电池,或使用交流适配器；2.9 数据存贮：直接存贮到笔记本计算机；2.10 显示：笔记本计算机彩色显示器；2.11 分析软件：专业的冠层图像分析软件；2.12 *鱼眼图像：视角150°，分辨率768×494 pixels；2.13 *天顶角划分：1～10区。

方位角划分：1～10区；2.14 *测量时间: 0.5 秒；2.15 镜头尺寸：20*20mm,操作杆长400mm；2.16 总重量:0.5kg。

3. 技术资料详细的中英文操作指南，仪器维护的有关资料及质量认证书。

4. 技术服务和培训卖方须到买方提供的现场免费安装、调试设备，进行操作试验，直至运行正常，为两名仪器操作人员提供免费的操作及维护培训。

5. 质量保证测试试验合格后，整机保修1年，终身维护，通知维修中心后，24小时内有响应，48小时内赶到现场。

AccuPAR PAR/LAI ceptometer植物冠层分析仪model LP-80型号基因公司农业环境科学部AccuPAR植物冠层分析仪是通过菜单操作的线性光合有效辐射测量仪，用于测量植物冠层中光线的拦截，并计算叶面积指数。

它包括数据采集器和探杆。

探杆上包括80个独立的传感器，间隔1cm ，其测量400-700nm波段内的光合有效辐射强度，其单位是µmol m-2s-1。

性能指标操作环境：•0° to 50° C (32°-122° F)•100%相对湿度探杆长度：86.5 cm传感器数量：80总长度：102 cm (40.25 in)探杆尺寸：19cm x 9.5cm (.75 x .375 in)数据采集器尺寸：15.8 x 9.5 x 3.3cm (6.2x 3.75 x 1.3 in.)PAR测量范围：0 to >2,500µmol m-2s-1分辨率：1µmol m-2s-1最小空间分辨率：1cm数据存储容量：1MB RAM.自动采集间隔：可选1-60分钟仪器重量：1.21kg (2.7 pounds)数据传输：RS-232键盘：6键驱动时钟：24-hour ±1 minute per month.电源：4个AA A碱性电池共有四个可选择的菜单：PAR/LAI取样菜单、自动记录菜单、文件菜单和设置菜单。

您可以按MENU菜单来在菜单之间切换并且可以使用上下箭头、Enter、ESC来选择每个菜单内的项目。

集成的水平泡固定在主机的右上角，可以使得您保持测量时水平的位置。

AccuPAR操作环境是0-50°C，其相对湿度范围是0-100%。

RS-232接口可以使您把数据下载到计算机中，外置的光合有效辐射传感器提供给您同步进行上下冠层测量的能力。

LP-80系统组成AccuPAR和它的附件放置在泡沫填充的手提箱内，当您打开箱子时，您将发现以下部件：•AccuPAR model LP-80•RS-232数据线•使用手册•外置PAR传感器•#1 Phillips screwdriver螺丝起子ON/OFF键：打开或关闭仪器。