lai2000叶面积指数仪使用指南
实验六 植物冠层分析仪测量原理与使用方法
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。
LAI叶面积指数介绍
叶面积指数（LAI）基本概念叶面积指数（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。
它是大多数生态系统生产力模型和全球气候、水文、生物地球化学和生态模型中的重要参数。
陆地生态系统生产力的模拟是全球碳循环研究中的关键问题。
而LAI作为光合作用中碳同化的重要影响因子，是生产力评估模型中的重要参数。
因此，使用生产力模型分析净生产力、净生物群区生产力几十年的变化趋势，需要输入LAI的长期连续数据。
数学模型获取LAI的方法可分为三类：接触测量法、仪器与半球数字摄影测量法、遥感反演法。
直接测量法包括比叶重法、落叶收集法、分层收割法、点接触法等，该方法的精度很高，然而需要耗费大量的人力，通常只针对单个地点或小区域，难以覆盖大的区域范围。
仪器和半球数字摄影测量法避免了直接测量法耗费大量人力的缺点，它使用一些商用测量仪器或鱼眼镜头测量多个角度上的空隙率，利用比尔定律，反算出LAI。
然而，不论是直接测量法，还是仪器和半球数字摄影测量法，得到的都是点上数据，难以扩展到面上；并且其空间覆盖范围和持续时间有限。
而使用遥感手段观测LAI，不仅不需要耗费大量人力、成本低廉，而且能对全球范围实现长期连续监测。
因此从获得长时间序列的全球LAI数据集的角度来看，遥感反演是最优且唯一可行的方法。
本项目LAI产品主要采用遥感反演方法，利用MODIS中分辨率成像光谱仪数据遥感反演的植被指数叶面积指数LAI作为植物生长长势的指标用于分析生态系统健康及其变化，生态系统参数的遥感反演是以晴空状态下的地表反射为输入，因此预先合成多天晴空状态的地表反射率，并进行去云及其它噪音处理，采用改进的最小可见光波段选择的合成算法，既能有效消除云的影响，也能有效消除云阴影的影响，叶面积指数和植被光合有效辐射吸收系数是通过反演冠层辐射传输方程获得，输入数据为合成的无云地表反射率数据。
叶面积指数LAI产品主要采用经验公式法计算，利用植物的胸径、树高、边材面积、冠幅等容易测量的参数与叶面积或叶面积指数的相关关系建立经验公式来计算。
LAI2000使用说明
一、仪器基本构成：分为传感器、处理器两部分；传感器采集器二、传感器和处理器连接注意采集器顶部的插口，只需将传感器串口和采集器顶部左上串口相连即可，并锁紧螺丝。
用如图指出的端口与传感器串口相连三、开机、关机、按键（1）开机、关机只需按采集器部分相应按键即可；开机：按ON键；关机：按FCT+0+9键；开机 关机（按图所示顺序按键）（2）基本按键 某些操作，如记录观测地点、观测对象等参数时需要输入字母或数字，配合采集器的按键完成录入。
数字键：只需直接按采集器相应的数字按键即可； 字母：由于字母分布在某些按键的不同位置，因此需要配合上下键进行操作；（如，需要输入AK ，则需要一次按↑SETUP ↓FCT 操作即可，如下图）；输入字母四、基本设置1.检查监视模式14注：可以通过F1方便我们找出下一个文件的号码，方便记录和操作2.调整执行列表注：此项内容已经无需在进行调整3.设置操作模式这里的op mode采用1次观测上方观测，6次冠层下方观测的方法进行观测；只需更改set prompts选项；4.文件的基本操作使用FILE，可以显示文件操作菜单，显示如下：20 **Files21 Memory Status22 Delete23 Renumber24 Clear Ram25 Edit26 Recompute27 View2829 Off这里，有必要说明的是21、22和27项；Memory Status 用↑键即可是21显示在采集器屏幕中第一行，按下ENTER后，屏幕会显示采集器已经观测文件条数，以及剩余的内存百分比和内存大小。
当内存容量进行90%时要考虑导出必要文件做好备份，并删除文件以释放内存。
Delete 同样用↑键使得22显示在采集器屏幕第一行，按下ENTER后；屏幕会指示输入需要删除的文件起止号，如From：87，THRU：90即删除87~90条观测文件，为form87，thru87则删除第87条观测文件。
叶面积指数LAI测量规范
“黑河综合遥感联合试验”中游试验简明观测规范
叶面积指数（LAI）测量规范
直接测量法：
方法简介：LAI直接测量方法，即测量单位地表面积的叶面积总数，再根据LAI的定义计算出地块的LAI。
物品准备：密封袋、标签、16根细钢钎、5根绳子、20米以上长度卷尺、剪刀、手套、GPS、相机、文具夹、记录表格、记号笔、铅笔等用品。
采样前工作
根据样品量的多少选择不同规格的密封袋，填写标签并贴到密封袋上。
根据植被的高度和覆盖度确定采样点的多少，利用四根细钢钎、细绳、卷尺制作样方框。
样方布置及实验方案：
在每个地块随机布点，要求布2个点进行地面数据的测量。
每个点的范围为6平方米（2*3米）：
1)查出每个点内的实有株数，两个点的株数进行平均，计算出样点6平方米范围内的作物株
数(N)。
2)在每个样点范围内，选择10棵玉米，一块地测量20棵玉米。
按叶片从下到上的顺序，测
量每片叶子的长和宽（叶子的最宽值）。
3)在每个地块内随机选择玉米3颗（要求选择玉米株有代表性，分别选择长势好的，一般长
势的，长势差的各1棵），对每颗玉米的每片叶子，测量长宽值，用LAI3000叶面积仪或照
相法或激光叶面积仪测量每颗玉米的每个叶片的叶面积，根据叶片的长宽值与面积，计算
由长宽计算面积的似合系数。
将所有叶片的似和系数进行平均，得到总的似合系数，根据
总的拟合系数，计算地块所测量的20株玉米的叶面积，平均得到每株玉米的叶面积(A)。
N A
4)根据定义计算每个地块的叶面积指数：(*)/6。
叶面积仪使用方法
叶面积仪是一种常用的植物生理测定设备，用于测量植物叶片表面积。
以下是一般的叶面积仪的使用方法：
1. 准备工作
将叶面积仪放在平稳的工作台上，并连接电源和计算机（如果有需要）。
准备好所需的测量样品。
2. 夹取叶片
使用剪刀或其它夹子，从植物上夹取一个完整的叶片。
尽量避免损伤叶片，在夹取时要注意植物的生长点和其他叶片的位置。
3. 放置叶片
将夹取的叶片放置到叶面积仪的测量平台上，调整角度使其与仪器平行。
4. 测量数据
按下计算机上的相应按钮或仪器上的操作键，开始测量。
待显示屏出现测量结果，记录数据并存储。
若有需要，可进行多次测量取平均值。
5. 清洗仪器
每次测量结束后，要将测量平台清洗干净，以便下次使用。
注意事项：
-使用叶面积仪前要认真查看说明书，确保正确操作。
-叶片的大小和形状对测量结果会产生影响，要尽量选择平整且形状规则的叶片进行测量。
-测量过程中要避免出现阳光直射或反光等情况，以免影响测量精度。
-叶面积仪是一种精密仪器，使用时要注意轻拿轻放，避免损坏。
叶面积检测仪的相关使用测量介绍
叶面积检测仪的相关使用测量介绍叶面积检测仪是一种用于测量植物叶片表面面积的设备。
它可以用于研究植物生长发育、叶片形态、水分利用效率等诸多方面。
叶面积检测仪的使用方法比较简单，下面我们将介绍该设备的使用测量方法。
1. 设备准备使用叶面积检测仪需要一些准备工作。
首先，需要将设备的电源和计算机连接好，确保设备处于正常工作状态。
其次，需要准备好要测量的植物样品。
在样品准备方面，可以将叶片从植物上剪下，然后将其保持在湿润的条件下（例如浸泡在一些水中），以避免在测量过程中叶片的水分流失。
最后，需要将叶片放入叶面积检测仪的设备中，准备开始测量。
2. 设备操作在将样品放入设备中后，需要对设备进行操作，并保证测量的准确性。
首先需要选择测量程序，将计算机与设备连接并调整参数，例如：像素和图像亮度来适应不同的光线和拍摄环境。
具体的操作方法可以参考设备说明书的指导。
其次，需要对样品位置进行调整，确保设备能够拍摄到需要的区域，并按下拍摄按钮，等待设备完成拍摄。
在完成拍摄后，可以进行预览或剪裁等操作，确保得到的图像最佳。
3. 数据分析在完成拍摄和预览后，即可开始对图像进行数据分析。
这里需要使用特定的软件对图像进行处理，然后将数据转化为叶片面积等具体数字。
对于数据分析的方法，可以参考设备使用说明书，或寻求专业的数据分析师的帮助。
4. 总结叶面积检测仪是一种常用的植物生长测量设备，它可以帮助科学家在研究植物生长过程中获得重要的数据。
该设备的使用方法比较简单，但在操作过程中还是需要注意保持数据的准确性，避免因为操作不当导致得到的数据不准确。
如果您想要深入研究植物和叶片的生长发育过程，叶面积检测仪将成为您重要的工具。
lai2000叶面积指数仪使用指南
叶面积指数仪使用指南基本操作步骤如何进行实际测量如何测量孤立的树数据传输1.基本操作步骤连接传感器把仪器正面向上放好分别为XÎÒÃÇʹÓõÄÊÇÒ»¸öLAI-2000传感器 开关仪器l 按下ON键l 按下FCT键就可以关闭仪器一种情况是需要输入参数下面一行是输入提示行当输入的是字母时这时就要用到SHIFT键了按错键的消除键就是如果误按了可以按另一种情况是查看显示的信息按向下移动操作的行一般是上面的那一行使信息左右移动这里先不说调整执行列表 按下SETUP键键可以依次看到00行09行按下ENTER键进行操作01 X cal 这里保持默认值就行了就只对X操作值或者别的我们都不去管04 Resolution 为了精度的提高来选择字母月份只是要注意格式06 Set Dists 先不于考虑我们也不要再去调整08 1,2Channels 先不于考虑设置操作模式将会显示如下列表我们只对11和12这两项进行设置键使这一行在显示的上端按下ENTER键所以使用默认值将会出现新的对话框Seq=我们在测量LAI时先测量1个植物树冠上面的测量数据B所以输入输入完后按ENTER键进行测量一个LAI需要重复的次数0*X1 5.282 0 0.0Reps=1为了准确我们现在输入2ÔÙ½øÐмÆËã°´ENTER 键返回OPER 的执行列表A 和B 的意义就是在树冠上面的测量值和下面的测量值的区别标志这在下面的叙述中经常会碰到告诉我们所采集资料的种类和位置提示输入所测的植物的种类再按下ENTER 键输入位置这些都是为了帮助我们以后使用资料的方便然后检查监视模式使用BREAK 键使用键选择查看上面一行的信息和下面列出各行的含义测出的值… …………………………… X1 X 传感器在7 Y5 Y 传感器在68… …………………………… 1 BNC 信道#1X5 X 传感器在682 BNC 信道#2其中所以Ｙ５的值是OFF¼üʹÏÔʾÆÁÄ»ÉÏÃæÒ»ÐÐÊÇX1的值就可以大致上来监视传感器的可靠性了盖上盖子它们的值就应该变小这样简单的操作可以提前避免把坏仪器带到野外首先看到的是我们设置过的植物的种类和测量的位置信息最多不超过7位数仪器将显示现在所显示的两行中real time linesummary line实时显示行*左边的数字代表了得到的A 值的数量和得到的B 值的数量使用当实时行在上面时来选择该序号总结摘要行从左到右的意义是Ｂ资料对已经测量了LAISEL这时然后按下ENTER 键或者传感器杆上的按钮传感器在植被上方时记录下A 值根据前面的设置然后在下方测4次即*在上面一行时反之把传感器放在下方因为前面设置了仪器将进行计算最终的结果这样我们就得到了一个目标的叶面积指数重复上面操作就行了记录一个资料时这时我们可以听到2声蜂鸣第二声是读数完成的声音必须保持传感器水平不动如果一直不放松直到读数完成记录文件会自动存储下来当显示屏幕提示输入文件序号时用键观察详细结果显示模式有5种评注2) 角度和距离4) 角度和缝隙默认的是第一种模式下面对第一种的各项进行说明３５时间l WHAT=GRSEE 提示1中的物种的种类l WHERE=PLOT8 提示2中的测量的位置l LAI=2.59 叶面积指数l SEL=.13 叶面积指数的标准差l DIFN=.151 天空可见度l MYA=61 平均倾角l SEM=5 平均倾角的标准差l SMP=8 使用的采样数据对l A*=2.62 另一个可选的叶面积指数2进行实际测量因为我们使用的是一个传感器进行测量这里只讨论错误的读数和实际操作中需要考虑的问题B读数应该比A读数小在树上有大缝隙的时候所以A»òÕßÏàµÈ在实际操作时l 天空的状况发生变化l 操作失误Ｂ次序错误l 测量B读数时这也是操作失误当一个或多个光圈的B读数大于A读数时如果产生这种结果的原因是因为操作错误或天空状况的改变引起的重新开始测量可以设置参数使错误的光圈上的最大透过率为1.0BAD READING ÓÐÈý¸öÑ¡ÏîBeep,Ignoreµ±ÒÇÆ÷·¢ÏÖ´íÎóµÄ¶ÁÊýʱ·¢³öBEEP2) 应该使用在树叶稀少的情况下并不提示操作员 ３） 和上一个设置类似在此不于讨论需要调整测量的方式通常需要测量多个B资料进行均值处理得到LAI的值对于树叶很浓而又有大的空隙时以致于可以把树叶和空隙结合起来考虑孤立的树和灌木对于这种情况也可以测量树叶浓度这在后面单独列出来讨论需要多少B资料首先考虑被计算LAI的地面的面积有多大是一部分然后考虑1个B资料代表该面积的几分之几每个B资料可以代表1个采样资料如果使用视角盖的话所占的比例因所选用的视角盖的角度而定而且半径约等于树冠的高度A=f＊A代表被采样的地面面积.75.25视角盖H是树冠的高度一个未使用视角盖的B数据(f=1)在一个1米高的树冠旁边5米处或者说总面积的12%ÄÇô1个数据就只代表总面积的0.5%Ê÷¹ÚµÄ¸ß¶È·Ç³£ÖØÒªÊ÷Ò¶¾ùÔȵÄÇøÓòÐèÒªµÄB资料比不均匀的区域需要的B资料要少置信水平LAI的真值应与观测值的误差在操作步骤如下保证包含树冠的最稀疏的和最浓密的部分2) 计算SEL/LAI3) 使用下面的查找表来决定B的数量(N)SEL/LAI N SEL/LAI N SEL/LAI N SEL/LAI N SEL/LAI N .01 2 .03 5 .05 8 .07 13 .09 190.2 3 .04 6 .06 11 .08 16 0.1 23在什么地方测量解决问题有两种方法另一种是随机任意布点测量下表提供了树叶和传感器的最小距离和传感器视角和天顶角的对应关系４５） ３６０ １８０ 使用270»òÕßÔÚ½øÐÐAʹ²Ù×÷Ô±Õ¼¾ÝµÄÊÓÒ°·¶Î§±£³ÖÒ»ÖÂ通常情况下因此可以在树下测量草的LAI¾¡Á¿±Ü¿ªÑô¹âÖ±ÉäµÄ»·¾³»òÕßÔÚÈÕ³öºÍÈÕÂäʱ½øÐвâÁ¿ÓÐʱºò±ØÐëÔÚÌ«ÑôÖ±ÉäµÄ»·¾³Ï²âÁ¿×ÊÁÏ1) 在无云的晴空下的视角盖使用1802) 无论何时测量用视角挡住你和太阳3) 无论是在A读数还是B读数注意要在两种情况下保持一致这是因为LAI值低估的越大零散的云如果可能的话如果云移动得太快Ｂ读数的时间间隔暗分布的变化一个方法是使用窄的视角盖遮住传感器的探测器1) 使用合适的视角盖Ｂ读数一次在暗的天空条件下测量这次在亮的天空条件下测量两次传感器观测都要在同一块天空区域下Ｂ读数的时间间隔最小可测区域的大小在树冠的下面传感器的视角就象一个倒置的圆锥这是因为传感器的最大视角时74其正切值是3.48ËùÒÔÓÃ3作为实际使用的值就够了一个1米高的树冠把传感器放在很小区域内的中间这时可以使用90×¢ÒâÈç¹û´«¸ÐÆ÷µÄÊӽDZ»Ê÷Ò¶³ä·ÖµØµ²×¡µÄ»°Õâ¸öºÜÈÝÒײâÊÔÒÔ30Èç¹û¿´²»µ½ÇøÓòµÄ±ßÔµ另一种方法就是在计算LAI时这样的话但是下E dit M askҪʹ´«¸ÐÆ÷µÄÇãбµ½ºÍʵ¼ÊµØÃæƽÐÐ树冠间的缝隙在计算LAI的算法中而事实上超重即树叶中空隙的权重很大这样就导致了LAI的低估使用视角盖限制传感器的视角要幺是稀疏的部分视角盖1) 在探测镜头上盖上452) 在FCT 16中设置Force Trnsmt=13) 在传感器的视野里有很稀疏的树叶的环境下得到DIFN值即使视野里没有树叶也行再在一个或者多个位置进行测量5) 使用树冠空隙误差表根据经验则空隙的影响可以忽略必须使用45ÕâÀï¼ÓÈëÎҵĹ۵ã视角盖必然会大大地增加工作量那就不必使用视角盖了呈行列的植被对于呈行列的植被测量时最好的方法是如下左图所示测量所有的B资料时而且要在AÈçÉÏÓÒͼ如果要考虑树冠间的空隙决定是否需要使用45雨它们就会阻碍10%或者更多的辐射光线因此必须考虑其产生的误差另一方面只要不把它放在深水里针叶林针叶林的树叶排列不是随机任意的根据假定的辐射传输模型进行测量将会高估了针叶林树冠的透过率就会低估针叶林的LAI¸ù¾Ý¾-Ñé¿ÉÖªºìËÉ 1.491.67和1.60ʹÓõÄÊÇÊ÷Ò¶µÄ×ܵıíÃæ»ý»¹ÊÇͶӰÃæ»ýµ«Êǵ±ºá½ØÃæÐÎ×´ÊÇÔ²ÐÎʱ使用哪一种面积根据研究目的的不同而定光线阻挡研究light interception studies而总的表面积适用于大气中的沉淀物研究LAI-2000估计的是针叶生长方向上的投影面积指数乘以系数R 1.50的值使用转换因子F³ËÒÔͶӰÃæ»ýÖ¸Êý高的树冠和森林在测量高的树冠时可以使用双传感器系统另一个在树冠下测B资料在此我们不采用这种方法使用C2000程序也可以有效地解决该问题1)设置连续起来就是2) 在C2000程序中内插中间的A资料如何放置传感器来测量A资料在这个点上传感器的视野里除了天空以外没有树叶或者其它物体看下图天顶角只要在这两条斜线之间只有天空没有树冠就可以满足了所以也就是说把传感器放在空地的中央方向上最近的树冠的边缘和它的距离要大于7倍的树冠高度那么我们可以用视角盖来遮住一部分树冠视角盖因为这时只需要考虑半径就行了 注意Ｂ资料的时候要保证视角盖一致如果有倾角这些也是在其它时候要注意的如果太阳在地平线以下也就是说但是LAI将被低估在早上或傍晚和白天测的结果相差在10%50%ʹÓõ×Ë®×¼Æ÷»òÕßÈËÕ¾ÔÚÍÁ¶ÑÉÏÒ²¿ÉÒÔÓøË×ÓÉýÆ𴫸ÐÆ÷3.测量孤立的树要测量孤立的树首先讨论LAI和树叶密度的概念区别LAI可以表示出均一的大范围的植被覆盖密度因为不同的地面上对应的树叶数量不同如图所示就要用到一个新的参数树叶面积密度(foliage area density, or foliage density)ËùÒÔµ¥Î»ÊÇÃ×-1Èç¹ûÒ»¸ùÊ÷µÄÊ÷Ò¶Ãæ»ýÊÇ2米2它的树叶密度就是0.4米-1±ØÐëÒýÈë¾àÀëÏòÁ¿ÕâÒ»¸ÅÄî¾ÍÊÇÔÚ²âÁ¿LAI时的统计资料中的DISTS项角度就是各个光圈对应的天顶角和68ÔÚ¼ÆËãµÄ½á¹ûÀﵫÊÇËüµÄ±êʶ·û»¹ÊÇLAI°ë¾¶Îª0.7米所以以此为一个简单的示例设置这5个值均为0.7·½·¨ÀàËÆÓÚ²âÁ¿LAI¶øÇÒÒª°Ñ´«¸ÐÆ÷·ÅÔÚ¹àľµÄÖмä其中的LAI值就是树叶密度值如果它们不是默认值１．０８６１．６６２和2.669那么LAI就应该解释为树叶密度SEL就是树叶密度的标准差把传感器放在树冠下面的树干旁边测量B资料应该把传感器放在靠近树干并且在大树枝下边不要让树干和树枝占据了传感器视野的主要部分一种是放在低的树枝上面如左图所示使用90视角盖会减小采样树冠的大小而且很独立下面展示了使用90ÈçÏÂ×óͼÈç¹ûÊ÷¹Ú²»¶Ô³ÆÈçÏÂÓÒͼƽ¾ùÊ÷Ò¶ÃܶȴÓÿ¸öÎļþÖеõ½µÄÊ÷Ò¶ÃܶȵÄƽ¾ùÖµ»ñµÃʹÓÃÒ»¸ö×ø±êϵͳµÃµ½³ä·ÖµÄ×ø±êµãÀ´±íʾÊ÷¹ÚµÄÐÎ×´C2000程序用这些资料得到路径长度和树叶密度Ｂ数据视角盖2) 得到树冠的平均形状Ｙ坐标点描述树冠的侧面形状3) 把文件输入到计算机4) 运行C2000程序在对应的提示下输入8个数据点坐标值程序会自动计算出树冠体积8.87米2和路径长度 ６） 使用Compute命令来计算这个文件7) Print Standard把文件输出到下一页那么得到的结果就是还标着LAIDLLAI=树叶密度*树冠体积/DLASNRHGTVOLUME¸ù¾ÝÊ÷¹Ú²àÃæͼµÄ×ø±êµãµÃµ½树冠在地面上的投影面积NPTS Y侧面坐标点的数量也可以经过RS-232传到计算机DCEÓÉ3针输出连接LAI-2000到数据终端设备只要有一个缆线就够了那么必须有一个零讯号调制解调器缆线使用计算机要把数据从LAI-2000传输到计算机上而且要有程序从RS-232端口接收在1000-90磁盘中的COMM程序提供了这个功能传输步骤如下FCT 33然后传输需要的文件 1000-90&2000-90这些都是DOS程序包在1000-90中是一个数据通信程序C2OOO±à¼-ºÍÖؼÆËã³ÌÐòC2000除了具有LAI-2000控制台的功能以外当LAI-2000数据文件读到计算机存储器中以后举例如下提示信息和响应信息把不在同一个文件中的A¸ù¾ÝB数据的时间来添加A数据时间选择性地删除一些记录或者根据用户输入的树冠尺度自动计算路径长度 u 选择出哪些光圈要被忽略u 重新计算也可以根据内插的树冠数据Ｓｅｔ Ａ／Ｂ＝１．０u 从原来LAI控制台中不能获取的数据结果可以在这里根据用户的格式输出来或者树叶密度LADCanopy Gap Error10。
LAI-2000植物冠层仪使用说明书
LAI-2000 需要冠层上下的测量值来进行计算，可通过三种方式来完成。 一个探头方式：冠层上读数（A）和冠层下读数（B）均用一个探头测得，
这种方式适于矮冠层，方便将探头置于冠层上。这种测量以 A 读数开始， 当 B 读数记录后，仪器会以最近的 A 值来计算透射率。如果天空条件稳定， 一组 A 值可应用于几组 B 值。如果天空条件变化迅速，则应在每组 B 值前 迅速测量一组新的 A 值。 两个探头方式：两个探头都接在主机上，一个位于冠层上，一个位于冠层下， 同时记录两组值，并计算出透射率。应注意若将两个探头置于同一条件下时 应有相同的读数，主机中有校正程序，测量前应进行自我校正。这种方式适 于高大冠层，同时也解决了天空条件变化迅速的情况。 遥感方式：一个探头和主机自动测量 A 值（如每 15 秒），另一个探头和主 机手动测量 B 值，同两探头方式一样要进行校正。然后，两个主机相连， 测 B 值的主机会自动查找需要的 A 值，计算出透射率，也可将数据传至 DOS 下，用 C2000 程序进行合并计算。
LAI-2000 测量得到的数据至少 10 个：探头位于冠层上方时的 5 个数值，和探头 位于冠层下方时的 5 个数值。在这两次测量中，探头始终指向天空。冠层透射率的 5 个值是由这些对应读数两两相除得来的，例如，如果探测器 1 在冠层上的读数为 50 （单位不重要），冠层下的读数为 5，那么在这个角度上（中心角度为 7°）的透射率 为 5/50=0.10。据这 5 个天顶角的透射率，LAI-2000 可计算出叶片数量（叶面积指数， LAI）和叶片倾斜度（平均叶片倾斜角度，MTA）。实践中，常取多个冠层下数值来 进行空间平均。
2. 假设条件
为了正确计算叶片数量和倾斜情况，必须要做一些假设，这些假设涉及的程度会 影响计算结果的可信度。主要有以下四种假设，依重要程度排列如下：
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叶面积指数仪使用指南基本操作步骤如何进行实际测量如何测量孤立的树数据传输1.基本操作步骤连接传感器把仪器正面向上放好分别为XÎÒÃÇʹÓõÄÊÇÒ»¸öLAI-2000传感器 开关仪器l 按下ON键l 按下FCT键就可以关闭仪器一种情况是需要输入参数下面一行是输入提示行当输入的是字母时这时就要用到SHIFT键了按错键的消除键就是如果误按了可以按另一种情况是查看显示的信息按向下移动操作的行一般是上面的那一行使信息左右移动这里先不说调整执行列表 按下SETUP键键可以依次看到00行09行按下ENTER键进行操作01 X cal 这里保持默认值就行了就只对X操作值或者别的我们都不去管04 Resolution 为了精度的提高来选择字母月份只是要注意格式06 Set Dists 先不于考虑我们也不要再去调整08 1,2Channels 先不于考虑设置操作模式将会显示如下列表我们只对11和12这两项进行设置键使这一行在显示的上端按下ENTER键所以使用默认值将会出现新的对话框Seq=我们在测量LAI时先测量1个植物树冠上面的测量数据B所以输入输入完后按ENTER键进行测量一个LAI需要重复的次数0 0.0Reps=1为了准确我们现在输入2ÔÙ½øÐмÆËã°´ENTER键返回OPER的执行列表A和B的意义就是在树冠上面的测量值和下面的测量值的区别标志这在下面的叙述中经常会碰到告诉我们所采集资料的种类和位置提示输入所测的植物的种类再按下ENTER键输入位置这些都是为了帮助我们以后使用资料的方便然后检查监视模式使用BREAK键使用键选择查看上面一行的信息和下面列出各行的含义测出的值… ……………………………X1 X传感器在7Y5 Y传感器在68… …………………………… 1 BNC 信道#1X5 X传感器在68 2 BNC信道#2其中所以Ｙ５的值是OFF¼üʹÏÔʾÆÁÄ»ÉÏÃæÒ»ÐÐÊÇX1的值就可以大致上来监视传感器的可靠性了盖上盖子它们的值就应该变小这样简单的操作可以提前避免把坏仪器带到野外首先看到的是我们设置过的植物的种类和测量的位置信息最多不超过7位数仪器将显示现在所显示的两行中real time linesummary line实时显示行*左边的数字代表了得到的A值的数量和得到的B值的数量使用当实时行在上面时来选择该序号总结摘要行从左到右的意义是Ｂ资料对已经测量了LAI SEL这时然后按下ENTER键或者传感器杆上的按钮传感器在植被上方时记录下A值根据前面的设置然后在下方测4次即*在上面一行时反之把传感器放在下方因为前面设置了仪器将进行计算最终的结果这样我们就得到了一个目标的叶面积指数重复上面操作就行了记录一个资料时这时我们可以听到2声蜂鸣第二声是读数完成的声音必须保持传感器水平不动如果一直不放松直到读数完成记录文件会自动存储下来当显示屏幕提示输入文件序号时用键观察详细结果显示模式有5种评注2) 角度和距离4) 角度和缝隙默认的是第一种模式下面对第一种的各项进行说明３５时间l WHAT=GRSEE 提示1中的物种的种类l WHERE=PLOT8 提示2中的测量的位置l LAI=2.59 叶面积指数l SEL=.13 叶面积指数的标准差l DIFN=.151 天空可见度l MYA=61 平均倾角l SEM=5 平均倾角的标准差l SMP=8 使用的采样数据对l A*=2.62 另一个可选的叶面积指数2进行实际测量因为我们使用的是一个传感器进行测量这里只讨论错误的读数和实际操作中需要考虑的问题B读数应该比A读数小在树上有大缝隙的时候所以A»òÕßÏàµÈ在实际操作时l 天空的状况发生变化l 操作失误Ｂ次序错误l 测量B读数时这也是操作失误当一个或多个光圈的B读数大于A读数时如果产生这种结果的原因是因为操作错误或天空状况的改变引起的重新开始测量可以设置参数使错误的光圈上的最大透过率为1.0BAD READING ÓÐÈý¸öÑ¡ÏîBeep,Ignoreµ±ÒÇÆ÷·¢ÏÖ´íÎóµÄ¶ÁÊýʱ·¢³öBEEP2) 应该使用在树叶稀少的情况下并不提示操作员 ３） 和上一个设置类似在此不于讨论需要调整测量的方式通常需要测量多个B资料进行均值处理得到LAI的值对于树叶很浓而又有大的空隙时以致于可以把树叶和空隙结合起来考虑孤立的树和灌木对于这种情况也可以测量树叶浓度这在后面单独列出来讨论需要多少B资料首先考虑被计算LAI的地面的面积有多大是一部分然后考虑1个B资料代表该面积的几分之几每个B资料可以代表1个采样资料如果使用视角盖的话所占的比例因所选用的视角盖的角度而定而且半径约等于树冠的高度A=f＊A代表被采样的地面面积.75.25视角盖H是树冠的高度一个未使用视角盖的B数据(f=1)在一个1米高的树冠旁边5米处或者说总面积的12%ÄÇô1个数据就只代表总面积的0.5%Ê÷¹ÚµÄ¸ß¶È·Ç³£ÖØÒªÊ÷Ò¶¾ùÔȵÄÇøÓòÐèÒªµÄB资料比不均匀的区域需要的B资料要少置信水平LAI的真值应与观测值的误差在操作步骤如下保证包含树冠的最稀疏的和最浓密的部分2) 计算SEL/LAI3) 使用下面的查找表来决定B的数量(N)SEL/LAI N SEL/LAI N SEL/LAI N SEL/LAI N SEL/LAI N .01 2 .03 5 .05 8 .07 13 .09 190.2 3 .04 6 .06 11 .08 16 0.1 23在什么地方测量解决问题有两种方法另一种是随机任意布点测量下表提供了树叶和传感器的最小距离和传感器视角和天顶角的对应关系４５） ３６０ １８０ 使用270»òÕßÔÚ½øÐÐAʹ²Ù×÷Ô±Õ¼¾ÝµÄÊÓÒ°·¶Î§±£³ÖÒ»ÖÂ通常情况下因此可以在树下测量草的LAI¾¡Á¿±Ü¿ªÑô¹âÖ±ÉäµÄ»·¾³»òÕßÔÚÈÕ³öºÍÈÕÂäʱ½øÐвâÁ¿ÓÐʱºò±ØÐëÔÚÌ«ÑôÖ±ÉäµÄ»·¾³Ï²âÁ¿×ÊÁÏ1) 在无云的晴空下的视角盖使用1802) 无论何时测量用视角挡住你和太阳3) 无论是在A读数还是B读数注意要在两种情况下保持一致这是因为LAI值低估的越大零散的云如果可能的话如果云移动得太快Ｂ读数的时间间隔暗分布的变化一个方法是使用窄的视角盖遮住传感器的探测器1) 使用合适的视角盖Ｂ读数一次在暗的天空条件下测量这次在亮的天空条件下测量两次传感器观测都要在同一块天空区域下Ｂ读数的时间间隔最小可测区域的大小在树冠的下面传感器的视角就象一个倒置的圆锥这是因为传感器的最大视角时74其正切值是3.48ËùÒÔÓÃ3作为实际使用的值就够了一个1米高的树冠把传感器放在很小区域内的中间这时可以使用90×¢ÒâÈç¹û´«¸ÐÆ÷µÄÊӽDZ»Ê÷Ò¶³ä·ÖµØµ²×¡µÄ»°Õâ¸öºÜÈÝÒײâÊÔÒÔ30Èç¹û¿´²»µ½ÇøÓòµÄ±ßÔµ另一种方法就是在计算LAI时这样的话但是下E dit M askҪʹ´«¸ÐÆ÷µÄÇãбµ½ºÍʵ¼ÊµØÃæƽÐÐ树冠间的缝隙在计算LAI的算法中而事实上超重即树叶中空隙的权重很大这样就导致了LAI的低估使用视角盖限制传感器的视角要幺是稀疏的部分视角盖1) 在探测镜头上盖上452) 在FCT 16中设置Force Trnsmt=13) 在传感器的视野里有很稀疏的树叶的环境下得到DIFN值即使视野里没有树叶也行再在一个或者多个位置进行测量5) 使用树冠空隙误差表根据经验则空隙的影响可以忽略必须使用45ÕâÀï¼ÓÈëÎҵĹ۵ã视角盖必然会大大地增加工作量那就不必使用视角盖了呈行列的植被对于呈行列的植被测量时最好的方法是如下左图所示测量所有的B资料时而且要在AÈçÉÏÓÒͼ如果要考虑树冠间的空隙决定是否需要使用45雨它们就会阻碍10%或者更多的辐射光线因此必须考虑其产生的误差另一方面只要不把它放在深水里针叶林针叶林的树叶排列不是随机任意的根据假定的辐射传输模型进行测量将会高估了针叶林树冠的透过率就会低估针叶林的LAI¸ù¾Ý¾-Ñé¿ÉÖªºìËÉ 1.491.67和1.60ʹÓõÄÊÇÊ÷Ò¶µÄ×ܵıíÃæ»ý»¹ÊÇͶӰÃæ»ýµ«Êǵ±ºá½ØÃæÐÎ×´ÊÇÔ²ÐÎʱ使用哪一种面积根据研究目的的不同而定光线阻挡研究light interception studies而总的表面积适用于大气中的沉淀物研究LAI-2000估计的是针叶生长方向上的投影面积指数乘以系数R 1.50的值使用转换因子F³ËÒÔͶӰÃæ»ýÖ¸Êý高的树冠和森林在测量高的树冠时可以使用双传感器系统另一个在树冠下测B资料在此我们不采用这种方法使用C2000程序也可以有效地解决该问题1) 设置连续起来就是2) 在C2000程序中内插中间的A资料如何放置传感器来测量A资料在这个点上传感器的视野里除了天空以外没有树叶或者其它物体看下图天顶角只要在这两条斜线之间只有天空没有树冠就可以满足了所以也就是说把传感器放在空地的中央方向上最近的树冠的边缘和它的距离要大于7倍的树冠高度那么我们可以用视角盖来遮住一部分树冠视角盖因为这时只需要考虑半径就行了 注意Ｂ资料的时候要保证视角盖一致如果有倾角这些也是在其它时候要注意的如果太阳在地平线以下也就是说但是LAI将被低估在早上或傍晚和白天测的结果相差在10%50%ʹÓõ×Ë®×¼Æ÷»òÕßÈËÕ¾ÔÚÍÁ¶ÑÉÏÒ²¿ÉÒÔÓøË×ÓÉýÆ𴫸ÐÆ÷3.测量孤立的树要测量孤立的树首先讨论LAI和树叶密度的概念区别LAI可以表示出均一的大范围的植被覆盖密度因为不同的地面上对应的树叶数量不同如图所示就要用到一个新的参数树叶面积密度(foliage area density, or foliage density)ËùÒÔµ¥Î»ÊÇÃ×-1Èç¹ûÒ»¸ùÊ÷µÄÊ÷Ò¶Ãæ»ýÊÇ2米2它的树叶密度就是0.4米-1±ØÐëÒýÈë¾àÀëÏòÁ¿ÕâÒ»¸ÅÄî¾ÍÊÇÔÚ²âÁ¿LAI时的统计资料中的DISTS项角度就是各个光圈对应的天顶角和68ÔÚ¼ÆËãµÄ½á¹ûÀﵫÊÇËüµÄ±êʶ·û»¹ÊÇLAI°ë¾¶Îª0.7米所以以此为一个简单的示例设置这5个值均为0.7·½·¨ÀàËÆÓÚ²âÁ¿LAI¶øÇÒÒª°Ñ´«¸ÐÆ÷·ÅÔÚ¹àľµÄÖмä其中的LAI值就是树叶密度值如果它们不是默认值１．０８６１．６６２和2.669那么LAI就应该解释为树叶密度SEL就是树叶密度的标准差把传感器放在树冠下面的树干旁边测量B资料应该把传感器放在靠近树干并且在大树枝下边不要让树干和树枝占据了传感器视野的主要部分一种是放在低的树枝上面如左图所示使用90视角盖会减小采样树冠的大小而且很独立下面展示了使用90ÈçÏÂ×óͼÈç¹ûÊ÷¹Ú²»¶Ô³ÆÈçÏÂÓÒͼƽ¾ùÊ÷Ò¶ÃܶȴÓÿ¸öÎļþÖеõ½µÄÊ÷Ò¶ÃܶȵÄƽ¾ùÖµ»ñµÃʹÓÃÒ»¸ö×ø±êϵͳµÃµ½³ä·ÖµÄ×ø±êµãÀ´±íʾÊ÷¹ÚµÄÐÎ×´C2000程序用这些资料得到路径长度和树叶密度Ｂ数据视角盖2) 得到树冠的平均形状Ｙ坐标点描述树冠的侧面形状3) 把文件输入到计算机4) 运行C2000程序在对应的提示下输入8个数据点坐标值程序会自动计算出树冠体积8.87米2和路径长度 ６） 使用Compute命令来计算这个文件7) Print Standard把文件输出到下一页那么得到的结果就是还标着LAIDLLAI=树叶密度*树冠体积/DLASNRHGTVOLUME¸ù¾ÝÊ÷¹Ú²àÃæͼµÄ×ø±êµãµÃµ½树冠在地面上的投影面积NPTS Y侧面坐标点的数量也可以经过RS-232传到计算机DCEÓÉ3针输出连接LAI-2000到数据终端设备只要有一个缆线就够了那么必须有一个零讯号调制解调器缆线使用计算机要把数据从LAI-2000传输到计算机上而且要有程序从RS-232端口接收在1000-90磁盘中的COMM程序提供了这个功能传输步骤如下FCT 33然后传输需要的文件 1000-90&2000-90这些都是DOS程序包在1000-90中是一个数据通信程序C2OOO±à¼-ºÍÖؼÆËã³ÌÐòC2000除了具有LAI-2000控制台的功能以外当LAI-2000数据文件读到计算机存储器中以后举例如下提示信息和响应信息把不在同一个文件中的A¸ù¾ÝB数据的时间来添加A数据时间选择性地删除一些记录或者根据用户输入的树冠尺度自动计算路径长度 u 选择出哪些光圈要被忽略u 重新计算也可以根据内插的树冠数据Ｓｅｔ Ａ／Ｂ＝１．０u 从原来LAI控制台中不能获取的数据结果可以在这里根据用户的格式输出来或者树叶密度LADCanopy Gap Error10。