[发明专利]一种乔木整株总叶面积的测算方法

说明书

本发明提供一种乔木整株总叶面积的测算方法，其包括以下步骤：步骤1、冠层模型建立；步骤2、目标冠层外部和部叶片采集；步骤3、通过激光测距测量树冠相关参数；步骤4、获取叶片扫描图及图像标准化；步骤5、图像处理计算采样点叶片面积；步骤6、计算树冠外层和内层平均叶密度；步骤7、计算整株总叶面积。本发明采用Matlab计算机图像处理计算叶面积可快速计算大量样品叶面积，采用激光测距的方法，便于野外操作，解决了地面测量中乔木整株叶面积无法有效快速得到的问题，进而可以通过地面测量得到乔木整株生物。

技术领域

本发明涉及植物监测领域，特别涉及一种基于激光测距和Matlab图像处理的乔木整株总叶面积的测算方法。

背景技术

激光测距(Laser Distance Measuring)是以激光器作为光源进行测距的一种非接触式测量方法。根据测量范围、精度要求以及便携性，采用手持式激光测距仪对乔木进行测量。激光测距的基本公式为：

式中，

c-大气中的光速；

t-光波往返的时间。

相位法激光测距仪是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离的。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一。

Matlab图像处理是由MathWorks公司开发的一种主要用于数值计算及可视化图形处理的工程语言。其中图像处理的操作函数组成包括以下几个方面：几何操作、区域操作、块操作、滤波、变换、图像分割、图像边缘提取、图像增强等。利用Matlab图像处理技术对叶面积进行测定即将叶片信息转换成了计算机可识别的图像信息。由于数字图像都是由一个个像素点组成，因此只要知道每个像素点代表的真实面积后，就可以通过叶片的像素数求出其面积。

目前，已开发出多种方法获取植物叶面积参通过遥感、叶面积指数分析仪等获取LAI等叶面积指数用于遥感估算，而基于地面的实地调查是重要的验证方式。通过地面测量获取植物叶面积的方法以纸称量法采集获取为主，存在费时、繁琐，误差大等问题，尤其是在叶片外廓手动描绘和计数环节。加之叶面积是植物整株生物量、滞尘、环境参数(蒸腾量等)计算中的重要参数。因此，快速、准确的整株叶面积测算方法尤其需要。

发明内容

针对目前存在的问题和不足，本发明专利可提供一种快速便捷获取乔木整株总叶面积的方法，依次通过植株冠层体积、植株冠层叶密度、叶面积三个主要参数的获取，提供精确高效的测算方法。

本发明专利的技术方案是包括如下步骤：

步骤S01，冠层模型建立，该模型符合三个条件：①树冠外形近似为椎体；②树冠形状是轴对称的；③总体上，树冠外层叶密度大，内层密度小。

进一步地，基于模型将树冠分为内外两部分，冠层外部平均叶密度(灰色区域)相同为p0(m2/m3)，冠层内部内部(白色区域)树叶平均叶密度相同为pi(m2/m3)。

步骤S02，目标冠层外部和部叶片采集，包括以下步骤：

步骤S21，目标乔木冠层外部叶片采集。该模型中的冠层外部平均叶密度p0、内部平均叶密度pi通过高枝剪获取树冠不同朝向，不同高度的枝条(体积＞0.25×0.25×0.25m³)，分别为上东、上南、上西、上北、中东、中南、中西、中北、下东、下南、下西、下北共十二个区域进行采样，在固定体积(体积为0.25×0.25×0.25m³)的框中，别采集样框中的叶片于塑封袋中，以便进行后续测量。