应用冠层分析仪对渭北地区苹果树冠层结构及光照分布的研究_1_1_6果树冠层及光照
植物冠层图像分析仪(也称作物冠层分析仪)
植物的冠层是植物与外界发生互相作用的主要场所，而光合有效辐射和叶面积指数是评估植物健康状况和植物冠层结构的重要指标。
光合有效辐射可以表示有多少光能可以被植物光合作用利用，叶面积指数指的是可用于估计冠层密度和生物量，是植物冠层结构的一项重要表征参数。
传统的测量这些植物冠层参数的方法是手动测量，其原理非常简单，但是需要耗费大量的时间和人力，并且在测量时不仅会毁坏植物，还很容易因为人为因素而导致测量结果不准确。
因此，现在多使用植物冠层图像分析仪测量各项植物冠层参数。
在植物生理研究中，植物冠层图像分析仪可以说是一款非常重要的设备，其用途也非常广，主要有以几点：1、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。
2、可用于农作物、果树、森林内冠层受光状况的测量和分析。
3、可用于不同植物群体结构的比较。
4、可对农田作物群体生长过程进行动态监测。
植物冠层图像分析仪广泛的应用于作物、植物群体冠层受光状况的测量分析以及农林业科研工作。
了解仪器的用途，下面我们再来了解一下仪器的测量原理：植物冠层图像分析仪采用国际上一致采用的原理（比尔定律以及冠层孔隙率与冠层结构相关的原理），通过专用鱼眼镜头成像和CCD图像传感器测量冠层数据和获取植物冠层图像，利用软件对所得图像和数据进行分析计算，得出冠层相关指标和参数。
而托普云农TOP-1300植物冠层图像分析仪可以无损测量叶面积指数、叶片平均倾角、散射辐射透过率、不同太阳高度角下的直射辐射透过率、不同太阳高度角下的消光系数、叶面积密度的方位分布、冠层内外的光合有效辐射（PAR）等。
仪器探头体积小巧，装在测杠上可任意角度测量植物冠层结构。
除此之外，仪器同时具有精确、省时省力、快捷方便的特点，并且可以野外工作和长时间测量。
果树树形的形成机制与调控技术研究进展
果树树形的形成机制与调控技术研究进展发布时间：2021-10-11T03:52:07.267Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷第15期作者：刘静[导读] 树形培养与维护是形成理想树体结构的基础.不同果树种类或同一种类在不同栽培条件下的适宜树形有所差异。
刘静聊城经济技术开发区蒋官屯办事处山东省聊城市 252000摘要：树形培养与维护是形成理想树体结构的基础.不同果树种类或同一种类在不同栽培条件下的适宜树形有所差异,筛选与应用具有通风透光、高光能利用率、低成本、丰产、稳产、优质等特点的适宜树形是大多数果树生产者的共同目标.果树树形含自然树形和人工培育树形,众多研究者通过不同树形结构特点及其修剪效应的对比分析,逐步完善果树当前对水果的需求逐年增加，自然将关注的重点放在如何提高果树产量上，既然果树树形会直接影响果树产量，树形的形成与调控技术就成为了关注的焦点。
基于此，本文将主要研究果树树形的形成及机制与调控技术，希望对提高果树产量有所帮助。
关键词：形成机制；调控技术整形修剪前言果树树形的形成受诸多因素的共同调节，如基因遗传调控、人工整形修剪以及立地环境的影响等。
每种树形均有其独特的冠层微环境，影响树体对光、水、肥的利用，造成冠层不同部位的叶片营养与果实产量和品质的差异u 。
若任果树干、枝、叶的自然特性生长，很难实现丰产、优质、安全的生产目标。
果树冠层郁闭、树形管理成本高是果树栽培现行的普遍问题。
在丰富的果树种质资源、广泛的分布范围和复杂的气候条件下，针对不同果树种类进行合理整形修剪，是建立与完善果树树形及其评价体系的现实需求，对果树栽培有重要的实践指导意义。
由此，人们对不同树形的适用性进行了大量的研究。
笔者在综述国内外果树树形演变与发展的基础上，总结了不同种属果树树形类型，以及树形形成机制及调控技术，以期为不同果树的树形选一、果树树形的形成机制果树树形的形成主要分为自然形成及人工干预形成，通过对这两种形成方式以及产生的水果产量与质量的数据分析，人工干预树形所能够带来的水果产量要高于其自然形成树形的水果产量。
基于苹果树冠层计盒维数的光照分布预测
第34卷第16期农业工程学报V ol.34 No.162018年8月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2018 177 基于苹果树冠层计盒维数的光照分布预测郭彩玲1,2，张伟洁1，刘刚1※，冯娟3（1. 现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室，农业部农业信息获取技术重点实验室，中国农业大学，北京 100083；2. 唐山学院机电工程系，唐山 063000；3. 河北农业大学信息科学与技术学院，保定 071001）摘要：果园精细管理中，苹果树冠层结构决定了叶幕期光照分布情况，而叶幕期光照分布又是关系到果实产量和质量的重要因素之一。
该文以纺锤体苹果树为研究对象，提出了基于苹果树冠层计盒维数的光照分布预测方法。
在冠层尺度内，按照网格法划分休眠期苹果树冠层三维点云数据，通过分析该数据构成的果树冠层空间结构，提出用计盒维数量化果树冠层结构的方法；通过分析休眠期冠层结构特征和叶幕期冠层相对光照分布特点，研究了休眠期苹果树三维冠层网格空间计盒维数与叶幕期冠层光照空间分布之间的关系，预测了叶幕成形期苹果树冠层光照分布。
通过连续3 a的数据分析，叶幕期苹果树冠层阳面光照分布平均预测精度为76.11%，阴面平均光照分布预测精度为74.10%，该方法可为苹果树自动化修剪合理性评判提供技术支持。
关键词：林业；预测；光照；三维点云；苹果树冠层计盒维数；PSO-SVMdoi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.023中图分类号：F762.5；P225 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-16-0177-07郭彩玲，张伟洁，刘刚，冯娟. 基于苹果树冠层计盒维数的光照分布预测[J]. 农业工程学报，2018，34(16)：177－183. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.023 Guo Cailing, Zhang Weijie, Liu Gang, Feng Juan. Illumination spatial distribution prediction method based on apple tree canopy box-counting dimension[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(16): 177－183. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.023 0 引 言合理的光照分布能改善树冠内部通风透光性，在一定程度上可以较合理地调节苹果树生长与结果的关系[1-3]。
基于三维点云颜色特征的苹果树冠层光照分布计算方法
基于三维点云颜色特征的苹果树冠层光照分布计算方法马晓丹;郭彩玲;张雪;马丽;张丽娇;刘刚【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2015(046)006【摘要】合理的果树冠层结构有利于获取充足的光照,对提升果实产量及品质具有重要意义.为了揭示果树冠层光照分布规律,以自由纺锤形苹果树为研究对象,以目标图像的颜色变化与光照强弱存在相关性为理论依据,首先利用Trimble TX5型地面三维激光扫描仪以“顶视法”获取叶幕稳定期苹果树冠层三维点云,按照实际苹果树冠层划分方法,提取三维点云空间不同区域的颜色特征,针对自然环境下苹果树冠层颜色特征具有复杂性和模糊性,不能采用精确、定量的符号对其进行描述的不足,构建以颜色特征为输入、相对光照强度为输出的模糊神经网络,以此作为苹果树冠层光照分布预测模型.试验结果表明:提出的基于三维点云颜色特征的光照分布计算方法具有较好的可行性,预测精度为80.57％,能够为科学合理的苹果树修剪和整形提供技术支撑.【总页数】6页(P263-268)【作者】马晓丹;郭彩玲;张雪;马丽;张丽娇;刘刚【作者单位】中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育都重点实验室,北京100083;黑龙江八一农垦大学信息技术学院,大庆163319;中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育都重点实验室,北京100083;中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育都重点实验室,北京100083;中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育都重点实验室,北京100083;中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育都重点实验室,北京100083;中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育都重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TP391.41【相关文献】1.苹果树冠层不同光照区域叶绿素荧光性状计算方法 [J], 马晓丹;郭彩玲;张雪;刘刚;刘国杰;宗泽2.基于苹果树冠层计盒维数的光照分布预测 [J], 郭彩玲;张伟洁;刘刚;冯娟3.基于三维点云数据的苹果树冠层几何参数获取 [J], 郭彩玲;宗泽;张雪;刘刚4.基于随机森林回归算法的苹果树冠层光照分布模型 [J], 师翊;耿楠;胡少军;张志毅;张晶5.基于三维点云的苹果树冠层点-叶模型重建方法 [J], 郭彩玲; 刘刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
植物冠层数字图像分析仪的使用原理及注意事项
植物冠层数字图像分析仪的使用原理及注意事项叶面积指数（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。
间接测量法常用的仪器有托普云农TOP-1000植物冠层数字图像分析仪。
目前最常使用的是TOP-1000植物冠层数字图像分析仪，其特点是能现场读数，快速直接测量叶面积指数，并不受光线条件限制，能在不同光照下进行测量，但测量时不需太阳直射光线照射，TOP-1000可测量不同大小的冠层，仪器轻便易携，便于野外使用，低能耗，可以在野外长时间使用，还可以连接多种辐射感应器，能同时测量PAR等。
植物冠层分析仪的操作介绍
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。
不同苹果树形的冠层特征与树体茎流分析
第２ ４卷第 ２期 ，００年 ６月 ２１
Ｊｕ ａ ｆＨｅ ｅ ｍｌｌ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ １２ ． ｕ ｅ２ １ ｏ ｒ ｌｏ ｂ ｉＮｏ ａ ｖｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ Ｕｎ ｙ ｅ ｈ ｏｏ ｙＶｏ． ４ Ｎｏ ２Ｊ ｎ ０ ０
小冠疏层形 ， 及由自由纺锤形改造成的高干形和主枝下垂形 ， 探讨不同树形 的冠层结构特征和耗水状 况， 以期为通过整形修剪 ， 达到合理的冠层结构， 提高苹果水分利用效率提供理论依据。
１ 材料与方法
１ １ 供试材 料 ．
试验于 ２ ０ ２０ ０６— ０ ９年在 河北 省平 山县元 坊村苹果 园进行 ， 试 品种 为 长富 ２ 施肥 、 溉等条 件相 供 ， 灌 对一致 ， 授粉品种王林 ， 砧木八棱海棠 ， 年生， １ ２ 株行距 ３ｍ× 南北行向。试验园海拔约 ５０Ｉ 年 ５ｍ， ０ ， ｎ 均 温 １ ４℃ ， 平均 降雨量 ５０— ０ ｍ， 土 。 ２～１ 年 ０ ６０ｍ 壤
收 稿 日期 ： １－５１ ２ ００ — ０ ９
２期
石海强等
不 同苹果树形 的冠层特征与树体茎流分析
７
１０ １。～１０ 。在 主枝 上 配 置 中小 枝 组 ； 观呈 纺锤状 。 ２。 外
１ ４ 测定 方法 ．
随机 选择各 树 形树 体 ５株 ， 于苹 果休 眠期 ， 量东 西 向和南 北 向树 冠 直径 ； 冠投影 近似 椭 圆形 ， 测 树 由 椭 圆形 面积公式 计算树 冠 投影 面积 ； 园树冠投 影面 积扣 除树冠 交 叉 面积 后 与 果 园 面积 之 比为树 冠 覆 果 盖 率 （ ） Ｃ ： Ｃ＝［ 以 一２ｂｍ ｃｓｙｂ ］ （ Ｂ） 可 ｆ ａ ｖｏ（／ ） ／Ａ Ｊ 其中 ａ为东西向树冠半径 ； 为南北 向树冠半径； 为两椭 圆形的树冠投影交叉 中间点值 ， ｂ ｙ 因株距为 ３０ｃ 此 处取 值 为 １０； 行距 （０ ｍ）曰为株距 。 ０ ｍ， ５ Ａ为 ５０ｃ ； 同时调查计 数 每株 树 体 的 １ 生枝数 量 ； 年 每株树 随 机 抽取 外 围延 长 梢 ｌ ， 量 新 梢长 度 。于成 Ｏ个 测 熟 期果 实采 收时 调查单 株 产量 、 果重 、 单 着色 指数 、 果形 指数 、 肉硬 度 、 溶 性 固形物 含 量 。果 肉硬度 果 可 测 定用 Ｇ ． 型 果实 硬度 计 ， Ｙ１ 可溶 性 固形物 含量 测定用 ＷＹ － 手持 折光 仪 。 Ｔ４型
LAI——SUNSCAN(冠层分析仪)使用介绍知识分享
LAI & Sunscan
How does it work ?
计算公式如下：
f e f e • (1 ) K(x , )[1gdir •(1a )L] b
La b
A x L e ( ) 3 B(x )LCa(x ) a
《SPAC课程》研究性学习
LAI & Sunscan
What is Sunscan ?
Sunscan =
SS1 Sunscan探头
掌上电脑
BF3漫反射传感器
《SPAC课程》研究性学习
LAI & Sunscan
What can Sunscan do for us ?
Sunscan(植物冠层分析仪)是一台通过菜 单操作的线性光合有效辐射测量仪，用于测 量作物生长的限制因素的有价值的信息。
地面检测
接触法
典型仪器--Sunscan 非接触法
地面检测间接非接触法主
要使用基于冠层内光透射的 光学模型方法。
光学模型方法应用基于冠 层组分随机分布假设的比尔朗伯定律( Beer-Lambert-law ) 指数递减模型以及基于叶角 分布函数的光分布模型。
考虑了冠层辐射的截取与
入射光的成分、光属性和冠 层结构的关系, 使用光量子传 感器、电容传感器和激光传 感器等传感器测量到地面的 辐射( 直射、散射和总辐射) 。
基本功能：1、测量植物冠层中光线的 拦截情况，即快速实时测量有效光合辐2、计算冠层的叶面积指数LAI值。
注：PAR(光合有效辐射)——太阳辐射中能被绿色植物用来进行光 合作用的那部分能量成为光合有效辐射，photosynthetically active radiation 的缩写。
叶片总面积 即：LAI = 土地面积
植物冠层仪(植物冠层图像分析仪)产品操作
植物冠层仪（植物冠层图像分析仪）产品操作植物生理研究研究的主要对象就是植物，研究植物在各个环境下生命活动的规律和机理，进而将这些研究成果应用到植物生产中，促进植物更好的生长。
在过去，因为科学技术水平的落后，使得植物冠层研究工作效率低下，不仅影响植物了的生长，也影响了整个农业的发展。
而现在，随着科学的进步，使得各种先进的新型的仪器设备应用到农业科研中，就如植物冠层仪，该仪器能够准确分析植物冠层结构，更好地优化植物冠层结构，提高植物光能利用率，达到增产增收的效果成为可能，对现代农业的发展起到了重要的推动作用。
植物冠层仪能够有效地分析植被指数RVI、NDVI、作物叶层含氮量、氮积累量、叶面积指数、叶干重等，就比如叶面积指数、光照间隙及间隙分布状况。
通过分析辐射数据的相关信息，能够测算出冠层截获的PAR以及冠层下方的辐射水平。
比起传统测量法，植物冠层仪还能避免植被破坏的缺点，具有方便快捷、快速无损、不受时间限制、获取数据量大等优点，非常适合用于现代农业科研研究当中，目前该设备已经广泛应用于农业、园艺、林业领域有关栽培、育种、植物群体对比与发展的教学、研究工作当中，能有效帮助人们进行科学种植、施肥，是作物处于更有利的生长态势，以达到优质高产目的。
了解了植物冠层仪的特点和优势，掌握仪器的使用方法也是非常有必要的，因为正确的使用方法是保证仪器测量准确度的基础，那么，如何使用植物冠层仪呢？我们一起来看看吧！1、先安装传感器，将插针紧紧插入低下，再将立杆1和立杆2旋转锁紧，接着连接直杆和插针；2、将调节块放入直杆，并调节到合适的高度，拧紧螺丝锁紧；3、将传感器放入调节块，拧紧螺丝锁紧，即安装完成；4、按菜单键进入采集设置自动采集，也可手动采集，传感器也可手持使用采集。
据了解，托普云农TOP-1200植物冠层仪采用可见/近红外光反射光谱技术和多通道光谱信息扫描技术，可快速测定植被表面参数、植物冠层信息、植物养分信息、土壤养分信息、环境参数、植物病虫害程度等，目前该仪器在市场上得到了广泛的应用，且深受用户的好评！。
红富士苹果不同树形、冠层部位的果实品质评价分析
２ １ 确 定 研 究 对 象 和 研 究 指 标 ．
有果 实 品质 、 单位 面积 产 量等 ， 而果 实 品质 是获
得较 好 收益 的关 键 。本 文通过 对 高干 开心 形 与 自由 纺锤 形 两 种 树 形 、 冠 不 同部 位 的 果 实 品 树
质 的 比较 ， 清 了高 于开 心形 的苹 果 品质较 好 ． 搞
临 汾 市 区 内栽 种 的 苹果 树 树 形 ， 为果 农 提 供更
有价 值 的参考 。
２ 果实 品质 评价 与结 果 分析
数 人认 为 的标 准 ， 的满 意度 就可 以用 Ｏ 之 它 ～１ 间 的某 个 实 数 来 表 示 ； 之 ， 的满 意 度 就 为 反 它
１。
由于 高干 开心 形 和 自由纺锤 形 树体 树 冠不
果 实 的单 果 重 、 果实 体 积 、 分 含量 、 水 可溶 性 固
形 物含 量及 可滴 定酸 含量 指标 的测 定结 果表 明 （ １， 表 ） 在高 干 开心 形 中 ， 果 重 最 重 的是 第 ５ 单
层 ， 积最 大 的也是 第 ５层 ， 体 可溶性 固形 物含 量
试 验 于 ２１ ０ １年 １ Ｏ月 中旬 ， 侯 马市 张 村 在 乡 西里 村苹 果基 地 和 山西师 范大 学 园艺 系实 验 室进 行 。试 验 地 的灌 溉 、 肥 水 平 及 管理 水 平 施
不 同 ， 实 品质 和 营 养 成 分 有 所 不 同 。本 文 是 在 一 定 光 照 条 件 下 ， 择 不 同 树 形 （ 于 开 心 形 和 自 由纺 果 选 高 锤形） 的红 富 士 苹 果 树 ， 对其 树 冠 不 同 部 位 的果 实 进 行 品质 考 评 和 营 养 成 分 分 析 ， 用 综 合 指 标 法 ， 过 运 通
利用辐射度模型实现冠层光合有效辐射分布
利用辐射度模型实现冠层光合有效辐射分布段辉丽;王晶晶;王芳洁【摘要】提出基于辐射度模型模拟单株虚拟植物冠层光合有效辐射分布的技术流程,采用半立方体算法计算辐射度模型的形状因子,逐步求精迭代法解辐射度线性方程组,计算虚拟植物模型任意空间位置的辐射度值和能量值.通过对比基于光线跟踪模型和辐射度模型模拟冠层太阳直射光合有效辐射,不仅发现基于两种模型的模拟结果具有较好的一致性,而且基于辐射度模型的模拟更具合理性.最后,分析冠层净光合速率进一步验证基于辐射度模型模拟冠层光合有效辐射的有效性.%This paper proposes a method, which is based on radiosity simulating the 3D distribution of photosynthetic active radiation of virtual plant canopy. Firstly, the radiosity model is obtained by using the semi-cube algorithm of form factor. Then, linear equations are solved by incremental refinement radiosity iterative solution method. Finally, the value of radiosity and energy of virtual plant model at any spatial location are calculated. Compared with ray tracing model simulating direct sun canopy PAR, the results of the radiation model are not only good and consistent, but also more reasonable. Analysis on canopy net photosynthetic rate further validates the effectiveness of the proposed method.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2017(053)023【总页数】6页(P184-189)【关键词】光合有效辐射;虚拟植物;辐射度模型;三维空间分布;三维可视化【作者】段辉丽;王晶晶;王芳洁【作者单位】宜昌市测绘大队,湖北宜昌 443000;军事经济学院襄阳士官学校基础部,湖北襄阳 441118;宜昌市测绘大队,湖北宜昌 443000【正文语种】中文【中图分类】TP391.9随着虚拟植物解释功能越来越强大，光合有效辐射（Photosynthetic Active Radiation，PAR）已成为植物生理生态学研究的热点。
农林作物三维重建方法研究进展-农业机械学报
与可视 化 模 型 结 合 方 面 取 得 了 卓 有 成 效 的 进 展。 Ａ ＭＡ Ｐ系统用于模拟植物生长的软件包 括两个核 心 部分。第一部分是 如 何 表 达 植 物 的 拓 扑 结 构， 它包 含了植物器官在空 间 中 定 位 的 几 何 信 息、 植物生长 原理、 外界环境对植物生长的影响、 植物之间竞争以 及互利机制对植物群落生长的影响等。第二部分是 植物 的 各 个 器 官 的 建 模 （ 例 如 根、 茎、 叶、 花瓣和果
第 ６期 ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ 刘刚 化规律等研究建立的。根据所测的大量植物信息来 提取植物的生长规则， 建立植物的生长模型， 来模拟 植物的真实生 长 过 程。 对 于 某 种 特 定 的 植 物， 可通 过改变模型参数得到该植物的多种形态结构。当前 最著名的动态结构模型有 Ｌ 系统和自动机模型 等
。
根 据 三 维 重 建 的 对 象， 可分为果树的三维重建 和农业作物三维 重 建。 树 木 枝 干 大 小、 枝干密度和 冠层大小等属性， 对于林业管理， 尤其是收获前管理
５ ］ 非常重要 ［ 。此外， 果树的三维重建对于自动采摘
１ ㊀ 基于规则的作物三维重建
农业 是 一 个 复 杂 的 大 型 系 统， 其研究对象仅仅 依靠实地的研究实验是不够的。为了使研究更加广 泛深入， 在农业研 究 中 采 用 模 型 机 制 就 显 得 十 分 必
２ ８ ］ ２ ９ ］ 。Ｇ ｏ ｄ ｉ ｎ等 ［ 在此基础上提 物的生长 发 育 过 程 ［
。 此 后， 由 Ｓ ｚ ｉ ｌ ａ ｒ ｄ等
［ １ ４ ］
提出 并 由 Ｐ ｒ ｕ ｓ ｉ ｎ ｋ ｉ ｅ ｗ ｉ ｃ ｚ等
林下冠层结构对大灰藓的生长影响分析
林下冠层结构对大灰藓的生长影响分析作者：戚甫友谢伟文董晨露丁丽君谭广文来源：《广东园林》2024年第02期摘要大灰藓Calohypnum plumiforme广泛用于园艺园林产业。
为了探究营造近热带雨林林下苔藓景观方法，通过评价大灰藓生长情况、测定林下环境与冠层结构指标，研究林下冠层结构对大灰藓的生长影响。
结果表明：1）林下照度、温度、湿度对大灰藓的生长都有较大的影响，其中最适平均照度为50～70×100lx，最适温度为23.2℃～24.2℃，最适湿度为68%rh～70%rh；2）冠层结构主要通过影响林下环境间接影响苔藓的生长，平均叶面积指数、平均林隙分数、平均叶倾角、平均冠层表观聚集度因子均与林下平均照度、平均温度有显著的相关性，与平均湿度则无显著相关性；3）冠层结构的叶面积指数为2.5～3.5、平均林隙分数为0.08～0.1、平均叶倾角为35～45、平均冠层表现聚集度因子为0.8～1时更适合大灰藓的生长。
群落模式可总结为：上层为叶片大小中等且叶片不太密集的树种，中下层为大叶灌木或者草本，下层为低矮蕨类，进而营造出多层次的近热带雨林苔藓景观。
AbstractCalohypnum plumiform is widely used in the horticultural and landscape industry. In order to explore the methods of creating a bryophyte landscape under near-tropical rainforests， this paper studied the impact of understory canopy structure on the growth of Calohypnum plumiform by evaluating its growth status and measuring the understory environment and canopy structure indicators. The results showed that： 1） The understory illumination， temperature， and humidity all have a significant impact on the growth of Calohypnum plumiform， of which the optimal average illumination was 50～70×100lx， the optimal temperature was 23.2℃～24.2℃， and the optimal humidity was 68%rh～70%rh; 2） The canopy structure mainly indirectly affects the growth of bryophyte by affecting the understory environment. The average leaf area index， the average diffuse non-intercepting， the mean tilt angle， and average apparent clumping factor have a significant correlation with understory average illumination and average temperature， but no significant correlation with average humidity; 3） A canopy structure with a leaf area index of 2.5～3.5，average diffuse non-intercepting of 0.08～0.1， mean tilt angle of 35～45， and average apparent clumping factor of 0.8～1 is more suitable for the growth of Calohypnum plumiform. The community pattern can be summarized as follows： the upper layer is composed of tree species with medium leaf size and low density， the lower middle layer is large-leaved shrubs or herbs， and the lower layer is low ferns， thus creating a multi-layered near-tropical rainforest bryophyte landscape.中圖分类号：S158.3 文献标志码： A DOI：10.12233/j.gdyl.2024.02.014Analysis of the Influence of Understory Canopy Structure on the Growth of Calohypnum plumiformeQI Fuyou，XIE Weiwen，DONG Chenlu，DING Lijun，TAN Guangwen*文章亮点1）用冠层分析仪量化林冠结构指标；2）冠层结构通过影响林下环境间接影响苔藓的生长；3）探究了营造近热带雨林苔藓景观的方法。
三种人工林分的冠层结构参数与林下光照条件
三种人工林分的冠层结构参数与林下光照条件贾小容;苏志尧;区余端;解丹丹【摘要】Canopy parameters and understory light regimes of three artificial forest stands in South China,I. E. ,Eucalyptus, slash pine and mixed forest stands .were estimated using hemispherical photography based on quadrat method together with plant census,and the relationship between canopy structure and understory light regimes was analyzed. Leaf area indexes(LAI)of the 3 artificial forest stands were 1. 9,2. 7,and 2.6,respectively,and their CV(coefficient of variation)was 11. 3%,14. 4% ,and 19. 3% ,respectively. Canopy Openness( CO) was 18. 1% ,10. 4% and11.0%,and their CV was 13. 9%, 17. 7%and 26. 2%, respectively (Transmitted direct gap light(TransDir)was 6. 5,4. 0 and 3. 9 mol·m-2· d-1 ,respectively,and their CV was 22. 1%,22. 9%and 30. 8%,respectively. Transmitted diffuse gap light(TransDif)was 5. 5,3.2 and 3.3 mol · m-2 · d-1 .respectively,and their CV was 15. 2% ,14. 8% and 19. 2% ,respectively. High spatial heterogeneity in understory light regimes was found in the mixed forest stand. Correlation a-nalysis indicated that in all the 3 forest stands TransDif was significantly correlated with LAI or CO, while TransDir was significantly correlated with LAI or CO in the mixed forest stand. Canopy structure of the mixed forest stand exhibited higher spatial heterogeneity and had a direct impact on understory light regimes.%以样方法为基础,用半球面影像技术测定了桉树林、湿地松林和混交林（木荷+青冈+银木荷）3种人工林分的冠层结构(叶面积指数LAI和林冠孔隙度CO)和林下光照条件(林下直射光TransDir和林下散射光TransDif),并分析了冠层结构与林下光照条件之间的关系.测定结果表明,桉树林、湿地松林和混交林的LAI平均值分别是1.9、2.7和2.6,变异系数为11.3％,14.4％和19.3％;CO的平均值分别为18.1％,10.4％和11.0％,变异系数为13.9％,17.7％和26.2％；TransDir的平均值分别为6.5,4.0和3.9 mol· m-2·d-1,变异系数为22.1％,22.9％和30.8％.TransDif的平均值分别为5.5、3.2和3.3 mol· m-2·d-1,变异系数为15.2,14.8％和19.2％,以混交林林下光照的空间异质性最明显.相关分析表明,在3种林分中,TransDif 均与LAI或CO显著相关,而TransDir仅在混交林中与LAI或CO显著相关.混交林冠层结构具有较高的空间异质性,并直接影响林下光照条件.【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2011(031)004【总页数】7页(P473-478,544)【关键词】冠层结构;林冠孔隙度;叶面积指数;半球面影像技术【作者】贾小容;苏志尧;区余端;解丹丹【作者单位】华南农业大学林学院,广州510642; 华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室,广州510642;华南农业大学林学院,广州510642; 华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室,广州510642;华南农业大学林学院,广州510642;华南农业大学林学院,广州510642【正文语种】中文【中图分类】Q948森林冠层的结构不仅直接影响森林截获太阳辐射的程度以及截留大气降水的能力,还影响森林内部的小气候特征,如光环境、风速、空气温湿度、土壤有机质含量等,进而影响林下植被的生长和更新以及森林群落的演替动态(任海等,1996;张小全等, 1999;李德志等,2004;Norby等,2003)。
植物冠层结构参数测量中存在的问题及对策
植物冠层结构参数测量中存在的问题及对策作者：闫贺等来源：《绿色科技》2015年第08期摘要：测量冠层结构参数对生物量估算以及模拟植物生长的模型等有重要意义，但现有测量方法复杂且不够精确。
针对三维激光点云数据，探讨了冠层测量中遇到的问题，对这些问题，提出了基于半球摄影法的冠层参数计算方法，并验证了方法的正确性和可靠性。
关键词：冠层结构参数；点云数据；半球摄影法中图分类号：TP391.4文献标识码：A文章编号：16749944（2015）080027031引言植物冠层是植物与外界发生相互作用的主要场所，植物的许多生化物理过程都发生在冠层。
冠层结构参数是用来反映植物生长状况的重要指标。
在诸多冠层结构参数中，叶面积指数反映了单位地表上植物叶片面积的多少。
而平均叶倾角表达了冠层中叶片的空间取向。
这些冠层结构参数决定了植物管理光能和水分的能力。
传统的冠层结构参数测量方法是手动测量。
手动测量法原理简单，但需耗费大量时间和人力，测量时还会破坏植物，所以并不适用。
半球摄影法是一种测量冠层结构参数的快速可靠的新方法，它用有鱼眼镜头的数码照相机摄取冠层影像，从而研究植被的冠层结构。
半球摄影法没有破坏性、可重复采样、获取庞大的数据、操作简单快捷且结果准确，目前在生态学、森林培育学等学科上获得了一定的应用，但在获取植物冠层结构参数方面的应用还并不多见。
2植物冠层结构参数测量研究现状叶面积指数是分析植物群体和群落生长的一个重要参数，自1947 年被提出以来，叶面积指数已成为一个非常重要的植物学参数和评价指标，并得到了广泛应用。
近年来，学者们[1～3]越来越重视通过遥感反演计算叶面积指数，但在很大程度上，遥感反演计算叶面积指数的精度会受地面叶面积指数测量精度的影响。
叶面积指数的测量方法主要有两大类：直接接触法和间接非接触法。
直接法耗时耗力且会对植被造成破坏；间接法方便无破坏性，但测量结果有偏差。
现有的测量方法复杂且不精确，国内外学者为了获得更有效可靠的实验数据，进行了大量的研究[4，5]。
植物冠层数字图像分析仪的组成要素及操作步骤
植物冠层数字图像分析仪的组成要素及操作步骤托普云农植物冠层数字图像分析仪可广泛应用于农业生产和农业科研，为进行冠层光能资源调查，测量植物冠层中光线的拦截，研究作物的生长发育、产量品质与光能利用间的关系，本仪器用于400nm－700nm波段内的光合有效辐射（PAR）测量、记录,测量值的单位是平方米•秒上的微摩尔（μmols-1m-2）。
在现代农业中使用植物冠层数字图像分析仪来测量冠层截取的光合有效辐射量，其实是因为植物的累积生物量与冠层截获光合有效辐射量有很紧密的联系，光合有效辐射是植物在生长发育过程中需要的能量基础，所以利用托普云农植物冠层数字图像分析仪测量和记录光合有效辐射，可以有利于科研人员更好的研究作物的生长发育、产量品质与光能利用间的关系，实现更好的光能利用，为高效农业生产提供依据。
【实验步骤】一仪器使用基本模式和步骤1 TOP-1000的测量模式单传感器模式：目前国内较多使用的模式。
植被冠层上部数据（A）和植被冠层下部数据（B）由同一个传感器测得。
这种模式最适合测量可将传感器置于冠层之上的低矮植被类型，如低矮灌木、农作物和草本植物，但也可以用于高大森林植被类型的测定，测定可从测定林分周边或内部较大的空地开始，并作为乔木层之上的A值。
TOP-1000用最近的A值来计算透射率。
如果天空条件稳定，一个A值可以和几个B值相对应计算，如果天空情况变化较快，则在每次测B 值之前，应测量一个新的A值。
2 单传感器模式设置（1）sensor X （setup，FCT11）（2）set clock （oper，FCT05）（3）set prompt （oper，FCT12）（4）set seq＝0，重复次数为0，即转为人工模式3 TOP-1000的测量步骤ON →LOG →What →Where →Several A →Y （A 、B 测量转换）→Several B →按实际情况重复[Several A →Y （A 、B 测量转换）→Several B ]→LOG →FCT 094 LAI-2070的屏幕显示说明：实时显示行：*总是在该行。
基于高光谱的苹果果期冠层光谱特征及其果量估测
基于高光谱的苹果果期冠层光谱特征及其果量估测雷彤;赵庚星;朱西存;董超;孟岩;战冰【摘要】苹果冠层光谱特征是苹果树遥感生理监测和生产管理的重要依据.对栖霞市苹果果期的冠层反射光谱进行实测,结合数码照相技术探明了苹果果期的反射光谱特性和敏感波段,并通过敏感波段与果树比指标建立回归模型,实现了对苹果冠层果量(果树比)的无损估测.结果表明:苹果树果期冠层光谱曲线总体表现为对蓝光和红光的吸收及对绿光的反射,在近红外750-1300nm之间表现为强烈的反射,且在1650nm和2200nm附近呈现两个反射峰.选择435、670、730、940、1140nm 和1480nm等6个波段为苹果果期的敏感波段.利用这些波段分别构建了差值、比值及归一化植被指数,筛选了最佳光谱参数,进而构建了果量(果树比)估测模型,经筛选验证确定苹果果量的最佳估测模型为:y=0.0086[NDVI(940,730)]2-1.0934NDVI(940,730)+0.3209.模型为苹果果期果量的精确估测提供了比较快捷的方法途径.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)009【总页数】10页(P2276-2285)【关键词】高光谱;数码照片;苹果果期;光谱特征;估测模型【作者】雷彤;赵庚星;朱西存;董超;孟岩;战冰【作者单位】山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;栖霞市国土资源局,栖霞,265300【正文语种】中文近年来快速发展的高光谱遥感，以其数据量大、光谱信息和图像信息有机结合、波谱分辨率高等巨大优势，成为遥感发展的一项重大创新。
高光谱遥感技术已成功应用于实时、大范围、无破坏的植物生长状况与趋势探测，为田间管理提供及时的作物信息，并取得了明显的成效[1- 3]。
冠层图像分析仪
ECA-GG02植物冠层分析系统ECA-GG02是北京益康农科技有限公司最新推出的测量植物冠层参数的生理生态仪器。
本冠层分析仪性能卓越、携带轻便、测量快速、操作方便，能满足您不同工作环境的多种需求。
一．用途与适用范围：•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•可用于农作物、果树、森林内冠层受光状况的测量和分析•可用于不同植物群体结构的比较•可对农田作物群体生长过程进行动态监测•适用于生态学野外植物群体动态监测的研究与教学•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二．原理与方法：ECA-GG02植物冠层图象分析系统采用了冠层孔隙率与冠层结构相关的原理。
它是根据光线穿过介质减弱的比尔定律，在对植物冠层定义了一系列假设前提的条件下，采用半理论半经验的公式，通过冠层孔隙率的测定，计算出冠层结构参数。
这是目前世界上各种冠层仪一致采用的原理。
在上述原理下，ECA-GG02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。
三．结构特点：•专门为植物冠层结构测量设计的小型鱼眼摄像镜头安装在万向平衡接头上，可自动保持镜头处于水平状态。
•镜头安装在测杆一端，可以方便地水平向前或垂直向上伸入到茂密的冠层中，测杆一端的通迅线可联接在计算机上，方便取图操作•由于小巧和带有测杆，可伸入冠层不同高度处，快速地进行分层测量，测出群体内光透过率和叶面积指数垂直分布图•测杆上附带有线性PAR探头，同时可测量冠层内外的光量子通量密度（μmol/m2•s）值，该值可以做为冠层内能量分析的参考值四．功能特点：•非破坏性地测定冠层结构•可以测量冠层内外的光合有效辐射（PAR）•手持式万向接头自动水平调整探头，无需三角架•仪器使用不受阴天、刮风等条件的影响•随身携带的笔记本计算机可以帮助你正确选点取样，即时决定图像的取舍•由计算机电池提供电源极其轻便、便于观测，尤其适合完成野外繁重的观测任务•图像分析软件可以任意定义图像分析区域（天顶角可分10区，方位角可分10区）。
森林冠层结构与光环境及其对林下植被生长和格局的影响
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ５
文 章编号 ：１ ０ ０ ７ — ９ ８ ３ １（ ２ ０ １ ５ ）０ ７ — ０ ０ ５ ７ — ０ ６
森林 冠层 结构与光环境及其对林下
植 被 生 长 和格 局 的影 响
杨建宇 ，刘 晓娟 ，杨 晓杰
（ １ ． 齐 齐哈尔 大学 生命科 学 与农林 学 院 ，黑 龙江 齐 齐 哈尔 １ ６ １ ０ ０ ６ ；２ ．中国科学 院植 物研 究所 植 被与 环境 变化 国家 重点 实验 室 ，北京 １ ０ ０ ０ ９ ３）
森林 是地 球上储 存 生物 量最 大 的生 态 系统 ，林冠 是树 木 的主要 光合 层 ，是接受 太 阳能 的主体 ，是 森林 与外 界环 境相 互作 用最 直接 和最 活跃 的界 面．冠 层结 构 的特征 在一 定程度 上决 定 了森林 生态 系 统能量 循环
的过程和强度 ， 并对林下植被的生长和群落演替具有重要意义 ．不 同的冠层结构其叶面积指数和叶倾角 不 同 ，光合 作用 的面积 和效能 不 同 ，从 而形 成 了森林 生产力 的异 同．林冠 层通 过对 冠层 上方 光 照的截 获 、
空 气 和土壤 的温 湿度 等林 内 的小气 候 特征 以及林 下与 外界 环境 之 间的能量 交换 也 与冠 层 有关 ．此外 ，冠层 还 制约 着林下 植 物 的光 合作 用效率 及 其它生 物种 群 （ 如动 物和 微生 物 ）的构成 ，甚 至也影 响着该 区域森林
系统的食物链结构Ⅲ ” ，进而在很大程度上影 响了林下植物 的生长状况和分布格局．森林冠层结构也是植物 用 以适应 环境 和提 高群体 光合 效能 所采 取 的一种 生态对 策 ，是群 落长 期演 变过程 中的生理 生态特 征 加 ．
LAI-2000植物冠层分析仪安装
具体的测量方法是如下图所示进行实验设计以尽可能对B阅读进行平均。如 果行距过大，则应该减小视野范围来降低误差。
Who’s Minding the Planet?
森林的测量
1. 森林的测量由于植物冠层上部的数据测量的困难 而需要采取特殊的实验设计。我们可以在测量之 前踏查样地以寻找足够的间隙来测量冠层上部数 据以确定测量样线。
4 遮盖帽的用途？
1. 从传感器的视野中去除太阳； 2. 从视野中去除操作者的影响； 3. 天空的亮度不均匀； 4. 冠层内有明显的空隙； 5. 减小对测量样地尺寸的需要； 6. 减小了森林内必须的空地尺寸。
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5 光线的需求
直射的阳光：应尽可能避免直射的阳光，尽量在日出日落时或多云的天气进 行测量，如果避免不了，那么需要注意：
测量的上或下，用 • 来控制。）
6. 以上确认后即启动测量程序，如果Seq输入0的话，则需要按log键才可以启动。在连 续两次输入标记后，即可开始测量。注意在按手柄上的记录按钮之前注意保持传感器 水平。
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实验注意事项
Who’s Minding the Planet?
1.外接辐射传感器
LAI-2000有两个BNC接口，可以连接LI-COR的辐射传感器。连接后选择 “FCT08”后选择打开所连接的通道：1或2，选择关闭通道OFF、匹配A阅读 （A）和匹配B阅读（B）三个选项，最后输入校准系数。
使用180度或更小视野的遮盖帽（遮挡树干），传感器紧贴树干。下图 右显示了两种方法，但是要注意的是如果采用方法2的话，那么您需要利用 重计算程序把看不到叶片的第5环蒙蔽掉。
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第一章文献综述7
他树木折干断枝、枯朽、倒伏死亡等原因造成的林冠上层中的微小缝隙。
因此对林隙的不同定义是由于不同学者从不同的研究角度采取不同尺度而造成的。
但从现有的文献分析，多数学者将林隙限定在一个小尺度范围上[3, 65]。
林隙分数（群落冠层空隙度gap fraction）是半球照片应用下的一个林分概念，指一个区域的空隙度——位于天空区域的象素占此区域总象素的比例。
总空隙度指的是在整个半球照片中位于天空区域的象素数占整个照片象素的比例，它就等于没有加入权重的总开度(openness)，此定义也是小尺度范围定义[66]。
林隙分数是目前很多冠层间接测量仪器的基础，间接的测定方法常常涉及林冠内外的辐射，冠层结构与冠层内的辐射环境的相互作用是一个可定量化的关系，辐射交换和冠层结构的耦合关系非常明显，利用测定辐射的相关数据可推断冠层的结构特征，这种关系形成了间接测定技术的基础。
通过采用辐射测定方法取得的数据，结合合适的辐射转换理论，借助逆程序可获得冠层结构特征的估测值，但其数据的缩减要经过复杂的演算过程，因而往往需借助合适的计算机程序。
如美国CID公司生产的CI- 110型数字植物冠层图象分析仪，其理论基础就是林隙分数( gap fraction)逆程序，林隙分数方法提供了一个估测完全覆盖或单独的林冠、甚至是异质性冠层的叶面积指数和叶倾角的强大工具[65, 67, 68]。
1.1.6果树冠层及光照研究技术
获取有关植物冠层结构信息最直接的办法是测定植物的器官,包括面积、形状、角度和方位等。
虽然所有直接测定的手段对植物并非都是毁坏性的，但多多少少会干扰冠层，至少会干扰叶片角度的分布，从而影响数据的质量，而且野外工作量过大，多次测量不现实[67]。
果树冠层结构包括地上部枝条、树干、叶、果等要素的大小、形状、空间分布及方向等，它是动态变化的。
要完整描述其结构是相当复杂的，因此多数情况下应简化[69]。
直接测定果树冠层结构几乎是不可能的，目前主要用间接测定的方法，如测定与叶面积相关的茎截面积、冠层体积和光(或辐射)等，间接的测定方法常常涉及林冠内外的辐射。
冠层结构与冠层内的辐射环境的相互作用是一个可定量化的关系，辐射交换和冠层结构的藕合关系非常明显，利用测定辐射的相关数据可推断冠层的结构特征，这种关系形成了间接测定技术的基础[22,35,67]。
果树冠层结构及光照研究方法较多地参考了林木及作物等群体性冠层结构的研究方法[36]，Monsi于1953年最早将随机分布介质中的Beer-Lambert光传播定律应用到植物冠层内的光传输研究，假设作物冠层内叶片随机分布，按高度层切分成许多层，测定每一层中的叶面积和光强，从实际测定和理论推导两个方面建立了光强对叶面积的依赖关系，说明光强随着光线的穿过冠层内深度的增加呈指数递减[27]。
此后,基于植冠结构在空间上的异质性,建立了一系列复杂的植冠辐射传输模型,特别是处理特定冠层结构
8
WinsCanopy冠层分析仪对渭北地区苹果树冠层结构及光照分布的研究
的一些专门模型,例如，Jackson等有关作物的辐射传输模型[34]；Acock等有关叶片非随机空间分布的辐射传输模型[34]；Oker-Blom等关于不同植冠形状对辐射传输的影响研究[68]；Norman等有关作物和叶片规则排列的辐射模型[29,69]，以及Myneni等对半影效应的理论计算和应用等[11]。
这些辐射传输模型所取得的进步为冠层光合生产力的模拟计算奠定了基础,并广泛应用到各种作物的冠层光合生产力的模拟计算和产量预测中。
ROSS等对光在植冠中传输的数学描述作了详细的回顾和论述[3]。
我国研究者从80年代初开始对一些经济林树种的林冠结构和林内辐射分布进行了研究和探索[54,63,65,67,74]，苹果树冠层结构研究也有所涉及，如李伏生等利用林窗部分转换技术测定苹果树冠层结构的研究，程述汉等对苹果园光能截获率的数学模型的研究[36,69]。
关于林冠研究起步较晚，最初的研究都以描述性研究为主，随着技术进步及研究的深入，一些先进技术逐渐应用到林冠研究中来，使这一领域的研究有了大的发展[75]。
由于林冠直接测量比较困难，因此目前间接方法应用的比较广泛，现在已有的各种用于间接测定冠层结构的仪器分为两大类，线型传感器和半球型传感器。
线型传感器一次只能测定一个方向(太阳入射方向)，要求在测定时不断移动以取得有代表性的平均值，如线型量子传感器。
半球型传感器一次可从多方向观测，如LAI一2000叶片激光仪以及CI 一100植物冠层分析仪[69]。
所有这些方法都是通过测量光辐射变化及其它生态因子，根据特定的模型反演出植物冠层的特征，如LAI、林分密度等。
林冠测量的技术应用上有激光辅助扫描、鱼眼照相半球图像分析、遥感反演、荧光技术、3D模拟技术等，这些方法都各有其优缺点及适用范围，大部分仪器对于生长均匀的作物如小麦和森林的冠层结构描述结果较好，但对行植作物和果树的冠层结构的测定有一定困难[23,57,69,76-82]。
1.2 Winscanopy2004冠层分析仪
1.2.1仪器基本原理
WinsCanopy2004a冠层分析仪是一款通过测量叶面积指数（leaf area index）、林隙分数（gap fraction）、冠层开度（ canopy openness）、定点因子（ site factors）、光合有效辐射通量密度（PPFD）及其它指标来分析植物冠层和太阳辐射的数字图像分析系统，由加拿大REGENT INSTRUMENTS INC公司生产，主要组成部分包括：WINSCANOPY分析软件；XLSCANOPY 数据处理软件（For MS-EXCEL），高分辨率专业数码相机（Nikon Coolpix4500）及180o鱼眼镜头（Fish-eye ，3.3百万象素，分辨率：2048 x 1536，24位图象），野外便携式支架及附件，电脑（最低配置：Pentium III / 64 MB内存 / 17"显示器）。
WinsCanopy2004a是通过分析由数码相机和鱼眼镜头拍摄的半球图像或用狭窄视角的覆盖图像（cover images with a narrower view angle）实现分析的。
不是用测定光强的办法，而是通过鱼眼镜头获取图像(全天空照片)，计算机分析软件对被捕获的图像进。