[发明专利]一种作物不同生长期叶片孔隙率的估算方法

权利要求书

1.一种作物不同生长期叶片空隙率的估算方法，其特征在于：

所选作物植株生长时间短或叶片相对稀疏，叶片近似为长方形，选定区域四株作物的行距为L₁，株距为L₂，单株作物沿高度方向分为四层，每层的叶片空隙率用Ψ_k表示，为简化计算每层只包括四片叶子，并且四片叶子在一个平面内呈圆形均匀分布，圆面半径为R，植株上下层叶片个数相同，且不出现叶片相交，单个叶片的面积为S_单叶；

具体包括如下步骤：

1）根据作物群体特征选择以行距L₁和株距L₂排列的四株作物包围形成的L₁×L₂区域作为群体叶片孔隙率估算的区域，以其中一株作物的根部与地面的交点为原点，以该株作物中心线方向为Z轴，株距和行距方向分别为X和Y轴，建立相应坐标系；

2）根据所选作物叶片的形状特征，为方便估算将其抽象为长方形，同时将群体植株做相应的抽象简化；叶片的位置坐标用(x_ij，y_ij)表示，i＝1,2,....,n表示不同的叶片，j＝1,2,3,4表示一个叶片的四个端点，叶片长边与X轴的夹角为α_i；

3）待选定估算区域后，根据需要确定沿植株方向叶片空隙率计算截面，即群体植株的不同位置高度，自作物植株顶部向下分别记为第一层、第二层、第三层、第四层，当群体植株生长时间短或叶片相对稀疏时，计算截面的面积S_计算为：

；

4）第一层叶片孔隙率的估算：将第一层上部的作物植株叶片向第一层计算截面投影，凡是叶片投影到计算截面上的面积，均不能计入该层的叶片孔隙率估算，每个植株四分之一圆面内只有一个完整叶片，即第一层叶片孔隙率Ψ₁等于第一层计算截面的面积减去叶片投影到计算截面上的面积S_有效与计算截面的面积S_计算之比，即：

；

5）第二层叶片孔隙率的估算：将第二层上部的作物植株叶片向第二层计算截面投影，凡是叶片投影到计算截面上的面积，均不能计入该层的叶片孔隙率估算，每个植株四分之一圆面内只有两个完整叶片，即第二层叶片孔隙率Ψ₂等于第一层计算截面的面积减去叶片投影到计算截面上的面积S_有效与计算截面的面积S_计算之比，即：

；

6）重复5）的计算过程，得出第三层、第四层叶片孔隙率分别为

，

。

2.一种作物不同生长期叶片空隙率的估算方法，其特征在于：

由于所选群体植株叶片相对密集，所选作物植株叶片近似为长方形，选定区域四株作物的行距为L₁，株距为L₂，单株作物沿高度方向分为四层，每层的叶片空隙率用Ψ_k表示，k＝1,2,3,4，为简化计算每层只包括四片叶子，并且四片叶子在一个平面内呈圆形均匀分布，圆面半径为R，假定植株上下层叶片个数相同，单个叶片的面积为S_单叶；

具体包括如下步骤：

1）根据作物群体特征选择以行距L₁和株距L₂排列的四株作物包围形成的L₁×L₂区域作为群体叶片孔隙率估算的区域，以其中一株作物的根部与地面的交点为原点，以该株作物中心线方向为Z轴，株距和行距方向分别为X和Y轴，建立相应坐标系；

2）根据所选作物叶片的形状特征，为方便估算将其抽象为长方形，同时将群体植株做相应的抽象简化；叶片的位置坐标用(x_ij，y_ij)表示，i＝1,2,....,n表示不同的叶片，j＝1,2,3,4表示一个叶片的四个端点，叶片长边与X轴的夹角为α_i；

3）待选定估算区域后，根据需要确定沿植株方向叶片空隙率计算截面，即群体植株的不同位置高度，自作物植株顶部向下分别记为第一层、第二层、第三层、第四层，依据植株的生长特点，植株的不同层位近似为具有一定半径的圆面，由于群体植株叶片相对密集，计算截面的面积S_计算等于L₁×L₂；

4）第一层叶片孔隙率的估算：将第一层上部的作物植株叶片向第一层计算截面投影，凡是叶片投影到计算截面上的面积，均不能计入该层的叶片孔隙率估算，即第一层叶片孔隙率等于第一层计算截面的面积减去叶片投影到计算截面上的面积与计算截面的面积之比，即：

；

5）第二层叶片孔隙率的估算：将第二层上部的作物植株叶片向第二层计算截面投影，凡是叶片投影到计算截面上的面积，均不能计入该层的叶片孔隙率估算，同时由于第一层上部和第一层与第二层之间的叶片均需向第二层计算截面投影，有可能出现叶片重叠的现象，因此在估算叶片空隙率时，需减去重叠叶片的投影面积，即第二层叶片孔隙率等于第二层计算截面的面积减去叶片投影到计算截面上的面积与计算截面的面积之比；

叶片宽度分别为E₁、E₂的两长方形叶片重叠后会出现以下几种情况，重叠区域的面积按照下面相应的公式计算：

①两叶片相交形成三角形时，重叠区域面积计算公式为：

，

；

②两叶片相交形成平行四边形时，重叠区域面积计算公式为：

，

，；

③两叶片相交形成直角梯形时，重叠区域面积计算公式为：

，

；

④两叶片相交形成四边形、五边形和六边形时，将相交区域分割成多个三角形的组合或三角形与平行四边形的组合或三角形与直角梯形的组合，同时运用上述公式计算重叠区域的面积；

最终第二层叶片孔隙率估算公式为：

式中，；

6）重复5）的计算过程，完成第三层和第四层叶片孔隙率的估算，最终得出群体植株不同位置的叶片孔隙率。