[发明专利]一种叶面积指数测量方法及系统有效

专利信息
申请号: 201410229812.3 申请日: 2014-05-28
公开(公告)号: CN103983217A 公开(公告)日: 2014-08-13
发明(设计)人: 张兵;焦全军;刘良云;胡勇;刘新杰;唐凤莉 申请(专利权)人: 中国科学院遥感与数字地球研究所
主分类号: G01B11/28 分类号: G01B11/28
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 王宝筠
地址: 100101 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 叶面积 指数 测量方法 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及生态系统技术领域,特别涉及一种叶面积指数测量方法及系统。

背景技术

叶面积指数(Leaf Area Idex,LAI)又叫叶面积系数,是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数,即叶面积指数=叶片总面积/土地面积是指一块地上植物叶片的总面积与占地面积的比值。在生态系统中,叶面积指数是生态系统的一个重要结构参数,用来反映植物叶面数量、冠层结构变化、植物群落生命活力及其环境效应,为植物冠层表面物质和能量交换的描述提供结构化的定量信息,并在生态系统碳积累、植被生产力和土壤、植物、大气间相互作用的能量平衡、植被定量遥感等研究中是十分重要的参数。

目前,测量叶面积指数的方法有两种:冠层水平的非接触光学测量反演的方法和地面采样-扫描叶片方法。其中冠层水平的非接触光学测量反演的方法则是利用普通相机或鱼眼镜头获得叶片的冠层孔隙度,进而通过孔隙率-叶面积指数的理论关系,反演冠层叶面积指数。

地面采样-扫描叶片方法的工作原理是:将叶片层置于激光器和光电变送器之间;在任意叶片上任意选取若干点作为拟合测试点进行测试。光电变送器将接收到的激光信号转换为电压信号,电压信号经数据采集卡采集至计算机;经若干次测试后,由计算机拟合得到电压值Y和重叠叶片层数X之间的关系函数:Y=A×exp(-B×X);其中A和B为拟合得到的正数A>0,B>0;根据测试得到的电压值,利用关系函数Y=A×exp(-B×X)计算测试点的重叠叶片层数X;计算测试点叶片面积=测试点叶片层数×光电变送器的接收面积;对各测试点叶片面积求和,和值为叶片层的总叶片面积;计算叶面积指数:叶面积指数=总叶片面积/叶片层的占地面积。

但是上述两种方法在对叶片采样时是对从样方内采集的全部叶片进行扫描,而采集的全部叶片并不代表样方内的全部叶片,使得得到的叶面积指数的准确度降低。

发明内容

有鉴于此,本发明实施例提供一种叶面积指数测量方法及系统,用于解决现有叶面积指数测量方法得到的叶面积指数的准确度降低的问题,技术方案如下:

本发明实施例提供一种叶面积指数测量方法,包括:

获取样方内采集叶片的图像,其中所述采集叶片的图像为从所述样方内采集的叶片不重叠平铺在采样板上形成的图像,所述样方为用于调查植物群路状况而随机抽取的取样地块;

以所述采集叶片的图像为依据,获取所述样方内所采集的全部叶片的面积;

获取所述样方内残余叶片的图像,其中所述残余叶片的图像为从所述样方内采集叶片后剩余的叶片形成的样方图像;

基于所述残余叶片的图像,获取所述样方内残余叶片的面积;

将所述采集的全部叶片的面积和所述残余叶片的面积加和,得到所述样方内的叶片总面积;

依据公式:LAI=A/S得到所述样方的叶面积指数LAI,其中A为叶片总面积,S为样方面积。

优选地,所述获取样方内采集叶片的图像,包括:获取由商用扫描仪扫描到的所述样方内采集叶片的图像。

优选地,以所述采集叶片的图像为依据,获取所述样方内所采集的全部叶片的面积,包括:

通过称重装置获取形成所述采样板上所述叶片的重量;

对所述采集叶片的图像中进行颜色分类;

利用颜色分类结果,提取所述采集叶片的图像中叶片分布区域,统计所述采集叶片的图像中的叶片面积;

利用公式AA=AS*WA/WS得到所述样方内所采集的全部叶片的面积AA,其中AS为所述叶片面积,WS为所述采样板上所述叶片的重量,WA为从所述样方内采集的全部叶片的重量。

优选地,统计所述采集叶片的图像中的叶片面积,包括:

获取所述颜色分类结果中叶片元素的像素数NUM_LEAF以及叶片元素所占面积A_PIXEL,其中所述叶片元素所占面积A_PIXEL为所述采样板面积A_PAPER除以所述颜色分类结果中所有元素的像素数NUM_PAPER;

将所述叶片元素的像素数NUM_LEAF和叶片元素所占面积A_PIXEL相乘,得到所述采集叶片的图像中的叶片面积。

优选地,所述获取样方内残余叶片的图像,包括:获取由照相机拍摄到的所述样方内残余叶片的图像。

优选地,以所述残余叶片的图像为依据,获取所述样方内所残余的全部叶片的面积,包括:

对所述残余叶片的图像按照样方范围进行剪裁,并获取所述剪裁后的图像中叶片的覆盖比例;

依据所述叶片的覆盖比例乘以样方面积,获取所述采集叶片的面积。

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