LAI-2000植物冠层仪使用说明书

1LAI-2000植物冠层仪使用说明书LAI-2000PLANTCANOPYANALYZERINSTRUTIONMANUAL产地：美国厂家：LI-COR,Inc手册简介第一章、二章了解仪器的基本知识。第三章指导简单测量的步骤。第四、五章详细介绍叶面积指数和叶片密度的测量。第六章数据传输–––将数据由仪器传输到打印机或电脑中。第七章详细介绍操作原理。第八章仪器维护。第九章控制台软件功能介绍。第十章故障诊断。本手册中的附录很重要，是正确使用和操作仪器的关键摘要。具体操作在各章中均有详细介绍，手册的最后还提供了简易的摘要。2目录第一章简介…………………………………………………………1第二章基础知识……………………………………………………21.原理简介………………………………………………………………22.假设条件………………………………………………………………23.操作方式………………………………………………………………34.一个简单数据文件格式………………………………………………4第三章认识仪器……………………………………………………61.连接……………………………………………………………………62.软件……………………………………………………………………6第四章测量…………………………………………………………91.探头校正………………………………………………………………92.两个探头的使用………………………………………………………93.错误数值………………………………………………………………94.实践注意事项…………………………………………………………10孤立树还是灌木……………………………………………………10B值数量……………………………………………………………10测量位置……………………………………………………………11视区内的异物………………………………………………………11直射阳光……………………………………………………………11分散云………………………………………………………………11变幻的阴天…………………………………………………………12小测量面积…………………………………………………………12斜坡…………………………………………………………………12冠层中的间隙………………………………………………………12条播作物……………………………………………………………13雨、雾及露…………………………………………………………13针叶植物……………………………………………………………13高大冠层及森林……………………………………………………14第五章测量单株植物…………………………………………………141.叶面积指数还是叶片密度……………………………………………152.距离矢量………………………………………………………………153.一个简单例子…………………………………………………………154.孤立树…………………………………………………………………155.C2000程序例子………………………………………………………16第六章数据传输……………………………………………………161.设置端口………………………………………………………………1632.应用计算机……………………………………………………………163.文件格式………………………………………………………………174.1000-90和2000-90软件……………………………………………17第七章原理…………………………………………………………181.叶片数量………………………………………………………………182.叶片倾斜………………………………………………………………193.非截取散射……………………………………………………………20第八章维护……………………………………………………………201.LAI-2050光学探头……………………………………………………202.LAI-2070控制台………………………………………………………203.电池……………………………………………………………………204.重启按钮………………………………………………………………20第九章功能设置说明…………………………………………………21第十章故障诊断………………………………………………………25附录………………………………………………………………………26A参考文献………………………………………………………………26B操作摘要………………………………………………………………26C匹配探头………………………………………………………………26D间隙测试………………………………………………………………26EB值数量………………………………………………………………27F叶片大小………………………………………………………………27G镜盖……………………………………………………………………28H符号摘要………………………………………………………………28第一章简介LAI-2070控制台包括测量、记录和计算最终结果的必要电子元件。由电池提供能源，64K贮存空间。有两个BNC接口以连接其它LI-COR光传感器（配件），两个15pinD接口以连接一个或两个LAI-2050光学探头。RS-232接口用以传输已记录和计算的数据到计算机或打印机上。控制台由6D电池提供能量，可连续使用270小时（约连续使用一个月，每天使用8小时）。当电池能量降至15％时，屏幕将显示电量不足（详见第8章）。便携包将仪器挎于肩上或系于腰间。LAI-2050光探头可看做一昂贵的照像机镜头。探头包括一个过滤器和一些透镜，应避免突然撞击或剧烈震动。保持透镜外部洁净及无划痕。透镜的损坏不在保修范围内。见第8章的保修条款。透镜盖在某些环境下用来限制探头的方位角（见第4章，附录G中有摘要）。透镜实盖在仪器不用时用来保护透镜。用透镜刷、清洁液、透镜清洁纸来保持透镜清洁4及干燥。每个光探头都配有两个气泡水准器，其中一个是底部水平器，以便当探头置于操作者头部以上时进行调平。提供两条RS－232连线。有不同凹凸头的连线是用来连接控制台与数据终端设备（DTE）（如计算机），两头都凸的线是用来连接控制台与数据通信设备（DCE）（如另一个控制台）。校正单表明光学探头在等方位环境中不同角度的反应。将这五个值输入控制台中，见第3章。1000－90应用软件是一个将数据从LAI－2000中下载至计算机中的程序。2000－90LAI－2000DOS软件是用来进一步分析数据文件的另一程序（C2000）。C2000程序的应用贯穿在本手册中。第二章基础知识本章是LAI－2000原理及操作的简单介绍。1.原理简介植被冠层叶片的数量可通过测量光线透过冠层时被削弱的程度推导出来。从不同的天顶角角度来测量这种削弱，也可得到叶片倾斜的情况。LAI-2000同时测量5个角度上天空漫射线的削弱。LAI-2050光学探头将近半球的景象提供给位于同心环上的5个探测器上。这样，如果探头水平朝向天空，探测器1将测量正上方的亮度，探测器5将测量中心为天顶角68°弧度为13°的亮度（与地平线角度为22°）。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：叶片不透光且无反射。假设冠层下的读值不包括任何叶片反射或透射的光线。LAI-2050探头有一个光滤器，它不接受大于490nm的光线。而且叶片5也很少反射或透射光谱蓝区中的光线。叶片排列是随机的。不同的冠层有不同的形状，可能是平行管（条播作物）、椭圆体（孤植树）、很大的盒子（草地）或者是有洞的大盒子（有林隙的落叶森林）。在这些“器皿”中叶片分布是随机的。叶片面积相对于每环的观测范围是很小的。附录F量化了这种关系，也可大概估测：即探头与最近叶片的距离应至少为叶片宽度的4倍。叶片方位角随机。就是说，不管叶片如何倾斜，只要所有叶片不是朝向同一角度即可。用广视角进行测量时这种假设并不重要。没有任何一种冠层完全符合这些假设。叶片从不随机排列，而是在茎或枝条上丛生。许多植物都表现出向日性，这也减少了方位随机的假设。但是，这种必须有的假设实际上并不是非常重要。许多冠层可视为是随机分布的，而叶片确实对低于490nm的光线有相对低的反射和透射率。误差相互抵销是经常发生的，如当叶片丛生于枝条时（增加透射率），却又尽量排列地不相互遮挡（减少透射率）。还有与理想状态偏离很大的情况，如针叶树（第四章中讨论）叶片有很强的组织性，或衰老作物有细的反射性叶片。在这些情况下，LAI的绝对误差会很大，唯一的解决办法是看它们的相对差或以直接测量来校正仪器。3.操作方式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。4.一个简单数据文件测量后，数据存入主机中16K的存贮器中。当记录完最后一个数值后，开始计算LAI和其它参数，所有观测值和计算值以文件的形成存入64K的主存贮器中，可6在主机上显示文件或以标准格式或用户自定义的格式输出文件（RS-232）。FILEDATETIMECROPPLOTLAISELDIFNMTASEMSMP1914APR19:47:26WHEAT51.000.070.47264115ANGLES7.00023.0038.0053.0068.00CNTCT#0.3220.3670.4910.5430.510STDDEV0.2040.2140.2080.1550.092DISTS1.0081.0871.2701.6622.670GAPS0.7230.6710.5360.4060.256A119:47:364.1014.5075.4206.8428.058B219:47:463.7503.8813.8673.4042.352:文件有三部分：题头、统计值和观测值。文件的前两行为题头，包括文件号（系统设定）、文件产生时间、用户备注，还包括计算结果：叶面积指数（LAI）、叶面积指数标准误（SEL）、无截取散射（DIFN，探头可视天空的部分）、平均倾斜角度（MTA）、平均倾斜角标准误（SEM）和用于计算的A、B观测值组数。统计值组包括含有5个数的5组数据：ANGLES是五个环每环的中心角度值，CNTCT#是平均接触频率[log(gap/pathlength)]，STDDEV是接触频率标准误，DISTS是路径长（pathlength），GAPS是