一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地面葉面積指數(shù)間接測量的驗證方法。該方法：首先，建立虛擬植物幾何模型庫和虛擬植被場景庫；設(shè)計觀測方案，在虛擬植被場景中依據(jù)各地面LAI間接測量方法原理及觀測方案開展模擬實現(xiàn)，形成模擬數(shù)據(jù)庫；統(tǒng)計場景內(nèi)木質(zhì)組分和樹葉三角面片面積總和，得到場景LAI、WAI、PAI、木質(zhì)總面積比參數(shù)、冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)真實值；計算各LAI測量方法模擬結(jié)果，并以場景真實值作為模擬計算結(jié)果驗證參考值，改進現(xiàn)有的地面LAI間接測量方法，并將其在虛擬植被場景庫中模擬實現(xiàn)，并多次循環(huán)，得到最終的地面LAI間接測量方法。本發(fā)明無需對植被破壞性采樣、人力物力投入小，大幅度提高驗證效率、精度及可擴展性。
【專利說明】一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葉面積指數(shù)(leaf area index, LAI)為無量綱,它控制著植被冠層的多種生物物理和生理過程，如光合、呼吸、蒸騰、碳循環(huán)、降水截獲和能量交換等，因此LAI廣泛應(yīng)用于植被生長及生產(chǎn)力模型、作物生長模型、凈初級生產(chǎn)力模型、大氣模型、水文模型等模型以及林學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)等領(lǐng)域，并在現(xiàn)實生產(chǎn)、科研活動中存在大量的應(yīng)用需求。鑒于傳統(tǒng)光學(xué)LAI測量方法其測量的冠層輻射截獲包含冠層木質(zhì)組分的貢獻，因此其測量結(jié)果為 PAI(plant area index,總面積指數(shù))。PAI 與 LAI 的差即為 WAI(woody area index,木質(zhì)面積指數(shù))。
[0003]植被冠層地面LAI測量方法主要分為兩類:直接測量方法、間接測量方法。直接測量方法具有歷史悠久、技術(shù)成熟、測量精度高等特點，但需要破壞性采樣，相當費時費力，因此僅適用于小范圍測量。間接測量方法則通過測量其它相關(guān)參數(shù)來間接推導(dǎo)葉面積指數(shù)，與直接測量方法相比，間接測量方法具有經(jīng)濟、高效等特點，因此大部分情況下目前外業(yè)測量均采用間接測量方法。目前廣泛采用的LAI間接測量方法主要包括LA1-2000、HemiView、TRAC、DHP, SunScan等方法。大量地面LAI測量研究發(fā)現(xiàn)，同直接測量方法相比，LAI間接測量方法通常會低估約20%-50%。影響LAI間接測量方法精度的主要因素可歸納為聚集效應(yīng)、非光合作用組分影響、觀測條件、地形效應(yīng)等，其中聚集效應(yīng)和非光合作用組分為地面LAI間接測量方法誤差的主要來源。地面驗證作為植被冠層LAI間接測量方法精度評估及可靠性檢驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它可為地面LAI間接測量方法的改進及發(fā)展提供指導(dǎo)方向。
[0004]傳統(tǒng)的地面LAI間接測量方法驗證以直接測量方法較為常見，如采用面積測量法、收割法、落葉收集法、分層裁剪法、三維數(shù)字化方法等開展驗證工作，此類方法它具有破壞性采樣、人力物力消耗大、執(zhí)行強度高、周期長等缺點。對于大區(qū)域樣地地面LAI間接測量驗證，直接測量方法通常無法適用，目前尚未有文獻報道采用直接測量方法開展冠層聚集效應(yīng)、非光合作用組分影響、地形效應(yīng)驗證。
[0005]傳統(tǒng)方法開展植被場景模擬常采用蒙特卡洛模型和隨機場模型表達植被冠層場景，且其植被場景內(nèi)都僅包含葉片單元，因而無法應(yīng)用于冠層非光合作用組分影響模擬驗證，此外其模擬的植被場景與真實植被環(huán)境的三維結(jié)構(gòu)差異巨大，因此導(dǎo)致地面LAI間接測量方法模擬驗證精度不高。虛擬植被環(huán)境是對現(xiàn)實植被環(huán)境在三維空間的仿真與模擬，其具有高度真實感且符合生物學(xué)基本規(guī)律。采用虛擬植被環(huán)境方法可模擬具有不同冠層聚集效應(yīng)、非光合作用組分影響及地形效應(yīng)的植被環(huán)境，因而可為地面LAI間接測量方法全方位驗證提供理想的驗證平臺?；谔摂M植被環(huán)境的地面LAI間接測量驗證方法具有人力物力消耗小、可重復(fù)多次驗證、無需破壞性采樣等優(yōu)點，同時與直接測量方法和傳統(tǒng)植被場景模擬方法相比，它還可用于非光合作用組分影響定量方法評估。因此，很有必要基于統(tǒng)一的高逼真度虛擬植被環(huán)境開展植被冠層非光合作用組分影響、聚集效應(yīng)(冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù))及地形效應(yīng)的定量評估方案驗證，以提高地面LAI間接測量方法精度，目前國內(nèi)外尚未有相關(guān)文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，以解決傳統(tǒng)的直接測量法驗證方案破壞性采樣、人力物力消耗大、執(zhí)行強度高、周期長等缺點，以及傳統(tǒng)模擬方案場景逼真度低、驗證精度不高，且無法開展非光合作用組分影響定量方法及冠層木質(zhì)組分聚集效應(yīng)驗證的不足。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，包括如下步驟，
步驟10:收集典型單株植被結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，開展樣地植被調(diào)查并形成植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫；采用植物場景建模軟件建立高逼真度、不同年齡、特征、物候期的單株植物幾何模型庫；結(jié)合植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫、植物幾何模型庫及植被場景建模軟件創(chuàng)建不同林分特征及地形條件的虛擬植被場景庫；
步驟20:根據(jù)需驗證的地面葉面積指數(shù)間接測量方法設(shè)計其觀測方案；
步驟30:結(jié)合所述步驟10得到的虛擬植被場景庫、所述步驟20得到的觀測方案及地面葉面積指數(shù)間接測量方法原理模擬各地面葉面積指數(shù)間接測量方法，形成模擬數(shù)據(jù)庫；步驟40:計算所述步驟10得到的各虛擬植被場景LA1、WA1、PA1、冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)和木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值；
步驟50:以所述步驟30得到的模擬數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，計算模擬的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法測量結(jié)果，得到測量值；
步驟60:對比分析所述步驟50得到的測量值與所述步驟40得到的真實值之間差異，驗證現(xiàn)有地面葉面積指數(shù)測量方法的精度，并改進現(xiàn)有的地面葉面積指數(shù)間接測量方法得到改進的觀測方案；
步驟70:結(jié)合所述步驟10得到的虛擬植被場景庫、所述步驟60得到的改進的觀測方案及地面葉面積指數(shù)間接測量方法原理模擬各地面葉面積指數(shù)間接測量方法，形成模擬數(shù)據(jù)庫；
步驟80:計算所述步驟70模擬的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法測量結(jié)果，得到測量值，對比分析該測量值與所述步驟40真實值之間的差異，驗證地面葉面積指數(shù)間接測量方法的精度，如果改進的地面葉面積指數(shù)間接測量方法未達到預(yù)期要求，則返回步驟70 ;否則認為此改進的地面葉面積指數(shù)間接測量方法即為最終的地面葉面積指數(shù)間接測量方法。
[0008]在本發(fā)明實施例中，所述步驟10所述的典型單株植被結(jié)構(gòu)特征參數(shù)包括單株植物葉器官參數(shù)和植物主體形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)；所述葉器官特征參數(shù)包括葉片傾角分布、方位角分布、展布面積的葉片幾何建模及分枝特征參數(shù)；所述主體形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括主干參數(shù)和枝條參數(shù)，所述主干參數(shù)包括樹高、冠幅、主干分節(jié)數(shù)、分節(jié)長度、樹干半徑變化及初始分枝角度，所述枝條參數(shù)包括枝條層數(shù)序號、分枝長度、枝條基徑、枝條直徑變化、初始分枝角度、角度變化、枝條分段數(shù)、枝條分布密度、下一枝條層數(shù)序號及葉片分布范圍。
[0009]在本發(fā)明實施例中，所述步驟10中的植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫，包括胸徑、植被高度、枝下高、幅寬及植被主干地理坐標的虛擬植被環(huán)境構(gòu)建所需的植被樣地數(shù)據(jù)。[0010]在本發(fā)明實施例中，所述步驟10中的植物場景建模軟件包括xfrog、ParaTree>SpeedTree及AMAP的軟件平臺；所述植物場景建模軟件構(gòu)建的植物幾何模型，采用包括mesh、三角面片、多邊形及標準幾何體基本圖形單元，能夠完整描述植物冠層各要素在冠層中的三維分布。
[0011]在本發(fā)明實施例中，所述步驟10中的不同林分特征及地形條件，其中所述林分特征包括林分密度、LAI真實值、PAI真實值、冠層聚集效應(yīng)、非光合作用組分影響及樹木分布模式的特征，所述地形條件指的是地形坡度不同。
[0012]在本發(fā)明實施例中，所述步驟20中的觀測方案，包括觀測點采樣方案、測量高度、測量路線及測量分辨率。
[0013]在本發(fā)明實施例中，所述步驟30中的地面葉面積指數(shù)間接測量方法，包括光學(xué)測量方法、冠層聚集效應(yīng)定量評估算法、地形效應(yīng)修正模型及木質(zhì)總面積比參數(shù)地面間接測量法；所述冠層聚集效應(yīng)定量評估算法包括間隙大小分布算法、有限長度平均算法、偏析系數(shù)法及聯(lián)合法。
[0014]在本發(fā)明實施例中，所述步驟30中的模擬各種地面葉面積指數(shù)間接測量方法，其主要指以觀測方案和葉面積指數(shù)間接測量方法原理為基礎(chǔ)開展各葉面積指數(shù)間接測量方法模擬，而各測量方法原理及觀測方案間則各不相同。
[0015]在本發(fā)明實施例中，所述步驟40中的各虛擬植被場景LA1、WA1、PA1、冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)和木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值，其中，所述LAI和WAI分別為通過統(tǒng)計場景內(nèi)所有葉子和木質(zhì)組分三角面片面積之和除以樣地總面積得到，PAI為WAI和LAI之和，WAI與PAI比值得到所述木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值，所述冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)真實值通過結(jié)合DHP模擬影像間隙率計算結(jié)果及虛擬植被場景LA1、WAI得到。
[0016]在本發(fā)明實施例中，所述步驟50中的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法模擬結(jié)果的計算過程是以模擬數(shù)據(jù)和各葉面積指數(shù)間接測量方法原理為基礎(chǔ)計算。
[0017]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:采用虛擬植被場景作為地面LAI間接測量方法及相關(guān)算法驗證的手段，其具有無需對植被破壞性采樣、人力物力投入小、可重復(fù)多次驗證、可驗證多種植被冠層條件(不同聚集效應(yīng)、地形條件、木質(zhì)總面積比參數(shù)、LAI及PAI等)等優(yōu)點，并可同時開展冠層聚集效應(yīng)(冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù))、非光合作用組分影響、地形效應(yīng)定量方法評估，因此可克服傳統(tǒng)驗證方法破壞性采樣、人力物力消耗大、執(zhí)行強度聞、周期長等缺點，大幅度提聞驗證效率、精度及可擴展性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明基于Kdtree和啟發(fā)式排序法的單樹幾何模型和虛擬植被場景數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建流程圖。
[0019]圖2為本發(fā)明一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法總體流程圖。
[0020]圖3為MCI測量方法模擬結(jié)果示意圖。
[0021]圖4為DHP測量方法模擬結(jié)果示意圖。
[0022]圖5為LA1-2000測量方法模擬結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】[0023]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體說明。
[0024]如圖2所示，本發(fā)明一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，包括如下步驟，
步驟10:收集典型單株植被結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，開展樣地植被調(diào)查并形成植被調(diào)查數(shù)據(jù)
庫；采用植物場景建模軟件建立高逼真度、不同年齡、特征、物候期的單株植物幾何模型庫；結(jié)合植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫、植物幾何模型庫及植被場景建模軟件創(chuàng)建不同林分特征及地形條件的虛擬植被場景庫；
步驟20:根據(jù)需驗證的地面葉面積指數(shù)間接測量方法設(shè)計其觀測方案；
步驟30:結(jié)合所述步驟10得到的虛擬植被場景庫、所述步驟20得到的觀測方案及地面葉面積指數(shù)間接測量方法原理模擬各地面葉面積指數(shù)間接測量方法，形成模擬數(shù)據(jù)庫；步驟40:計算所述步驟10得到的各虛擬植被場景LA1、WA1、PA1、冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)和木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值；
步驟50:以所述步驟30得到的模擬數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，計算模擬的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法測量結(jié)果，得到測量值；
步驟60:對比分析所述步驟50得到的測量值與所述步驟40得到的真實值之間差異，驗證現(xiàn)有地面葉面積指數(shù)測量方法的精度，并改進現(xiàn)有的地面葉面積指數(shù)間接測量方法得到改進的觀測方案；
步驟70:結(jié)合所述步驟10得到的虛擬植被場景庫、所述步驟60得到的改進的觀測方案及地面葉面積指數(shù)間接測量方法原理模擬各地面葉面積指數(shù)間接測量方法，形成模擬數(shù)據(jù)庫；
步驟80:計算所述步驟70模擬的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法測量結(jié)果，得到測量值，對比分析該測量值與所述步驟40真實值之間的差異，驗證地面葉面積指數(shù)間接測量方法的精度，如果改進的地面葉面積指數(shù)間接測量方法未達到預(yù)期要求，則返回步驟70 ;否則認為此改進的地面葉面積指數(shù)間接測量方法即為最終的地面葉面積指數(shù)間接測量方法。
[0025]所述步驟10所述的典型單株植被結(jié)構(gòu)特征參數(shù)包括單株植物葉器官參數(shù)和植物主體形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)；所述葉器官特征參數(shù)包括葉片傾角分布、方位角分布、展布面積等葉片幾何建模及分枝特征參數(shù)；所述主體形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括主干參數(shù)和枝條參數(shù)，所述主干參數(shù)包括樹高、冠幅、主干分節(jié)數(shù)、分節(jié)長度、樹干半徑變化及初始分枝角度等，所述枝條參數(shù)包括枝條層數(shù)序號、分枝長度、枝條基徑、枝條直徑變化、初始分枝角度、角度變化、枝條分段數(shù)、枝條分布密度、下一枝條層數(shù)序號及葉片分布范圍等；所述步驟10中的植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫，包括胸徑、植被高度、枝下高、幅寬及植被主干地理坐標的虛擬植被環(huán)境構(gòu)建所需的植被樣地數(shù)據(jù)；所述步驟10中的植物場景建模軟件指的是xfrog、ParaTree、SpeedTree及AMAP等軟件平臺；所述植物場景建模軟件構(gòu)建的植物幾何模型，采用mesh、三角面片、多邊形及標準幾何體等基本圖形單元，能夠完整描述植物冠層各要素在冠層中的三維分布；所述步驟10中的不同林分特征及地形條件，其中所述林分特征指的是林分密度、LAI真實值、PAI真實值、冠層聚集效應(yīng)、非光合作用組分影響及樹木分布模式等特征，所述地形條件指的是地形坡度不同。
[0026]所述步驟20中的觀測方案，包括觀測點采樣方案、測量高度、測量路線及測量分
辨率等。
[0027]所述步驟30中的地面葉面積指數(shù)間接測量方法，包括光學(xué)測量方法(該光學(xué)測量方法包括LA1-2000、TRAC、MC1、SunScan、Demon、DHP)、冠層聚集效應(yīng)定量評估算法、地形效應(yīng)修正模型及木質(zhì)總面積比參數(shù)地面間接測量法；所述冠層聚集效應(yīng)定量評估算法包括間隙大小分布算法、有限長度平均算法、偏析系數(shù)法及聯(lián)合法。所述步驟30中的模擬各種地面葉面積指數(shù)間接測量方法，其主要指以觀測方案和葉面積指數(shù)間接測量方法原理為基礎(chǔ)開展各葉面積指數(shù)間接測量方法模擬，而各測量方法原理及觀測方案間則各不相同。
[0028]所述步驟40中的各虛擬植被場景LA1、WA1、PA1、冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)和木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值，其中，所述LAI和WAI分別為通過統(tǒng)計場景內(nèi)所有葉子和木質(zhì)組分三角面片面積之和除以樣地總面積得到，PAI為WAI和LAI之和，WAI與PAI比值得到所述木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值，所述冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)真實值通過結(jié)合DHP模擬影像間隙率計算結(jié)果及虛擬植被場景LA1、WAI得到。
[0029]所述步驟50中的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法模擬結(jié)果的計算過程是以模擬數(shù)據(jù)和各葉面積指數(shù)間接測量方法原理為基礎(chǔ)計算。
[0030]下面以一個自然分布樺樹林植被場景和光學(xué)測量方法中的LA1-2000、DHP測量方法為例開展地面LAI間接測量方法驗證，并對本發(fā)明作進一步的詳細說明，其具體實施步驟如下:
(I)建立單株植物幾何模型庫和虛擬植被場景:
樺樹林樣地大小為100m* 100m，采用激光測高儀、胸徑尺、皮尺等方法對樣地內(nèi)所有樹木開展森林參數(shù)調(diào)查，包括胸徑、樹高、枝下高、幅寬等參數(shù)，采用GPS RTK測量樣地內(nèi)各單株樹木空間坐標，建 立虛擬植被環(huán)境構(gòu)建所需的森林調(diào)查數(shù)據(jù)庫。
[0031]分別從樣地內(nèi)每種樹木類型中選擇5-10棵典型樹木，每顆樹均詳細調(diào)查其樹高、冠幅，主干分節(jié)數(shù)、分節(jié)長度、樹干半徑變化、初始分枝角度等主干參數(shù)，以及枝條層數(shù)序號、分枝長度、枝條基徑、枝條直徑變化、初始分枝角度、角度變化、枝條分段數(shù)、枝條分布密度、下一枝條層數(shù)序號、葉片分布范圍等樹枝參數(shù)，總結(jié)其樹木幾何形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生態(tài)學(xué)一般特征，并形成量化參數(shù)，提取正常生長環(huán)境下樹木發(fā)育規(guī)則；從每株典型樹木中遴選5-10個典型葉片，詳細測量其葉片傾角分布、方位角分布、展布面積等參數(shù)，建立葉片模型；結(jié)合提取的樹木生長發(fā)育規(guī)則、葉片模型、森林調(diào)查數(shù)據(jù)庫和xfrog單株植物建模軟件建立不同樹齡、特征的單株樺樹幾何模型庫。以森林調(diào)查數(shù)據(jù)庫、樺樹幾何模型庫為基礎(chǔ)，采用VisForest建立與實地對應(yīng)的自然分布的樺樹林虛擬植被場景。
[0032](2)設(shè)計LA1-2000和DHP測量方法觀測方案:
LA1-2000和DHP測量方法觀測方案為:測量高度為lm，無掩帽，地形坡度水平，場景內(nèi)每隔IOm放置一個觀測點，共81個觀測點。
[0033]LA1-2000方法計算模型為:
【權(quán)利要求】
1.一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:包括如下步驟， 步驟10:收集典型單株植被結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，開展樣地植被調(diào)查并形成植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫；采用植物場景建模軟件建立高逼真度、不同年齡、特征、物候期的單株植物幾何模型庫；結(jié)合植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫、植物幾何模型庫及植被場景建模軟件創(chuàng)建不同林分特征及地形條件的虛擬植被場景庫； 步驟20:根據(jù)需驗證的地面葉面積指數(shù)間接測量方法設(shè)計其觀測方案； 步驟30:結(jié)合所述步驟10得到的虛擬植被場景庫、所述步驟20得到的觀測方案及地面葉面積指數(shù)間接測量方法原理模擬各地面葉面積指數(shù)間接測量方法，形成模擬數(shù)據(jù)庫； 步驟40:計算所述步驟10得到的各虛擬植被場景LA1、WA1、PA1、冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)和木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值； 步驟50:以所述步驟30得到的模擬數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，計算模擬的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法測量結(jié)果，得到測量值； 步驟60:對比分析所述步驟50得到的測量值與所述步驟40得到的真實值之間差異，驗證現(xiàn)有地面葉面積指數(shù)測量方法的精度，并改進現(xiàn)有的地面葉面積指數(shù)間接測量方法得到改進的觀測方案； 步驟70:結(jié)合所述步驟10得到的虛擬植被場景庫、所述步驟60及地面葉面積指數(shù)間接測量方法原理得到的改進的觀測方案模擬各地面葉面積指數(shù)間接測量方法，形成模擬數(shù)據(jù)庫； 步驟80:計算所述步驟70模擬的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法測量結(jié)果，得到測量值，對比分析該測量值與所述步驟40真實值之間的差異，驗證地面葉面積指數(shù)間接測量方法的精度，如果改進的地面葉面積指數(shù)間接測量方法未達到預(yù)期要求，則返回步驟70 ;否則認為此改進的地面葉面積指數(shù)間接測量方法即為最終的地面葉面積指數(shù)間接測量方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟10所述的典型單株植被結(jié)構(gòu)特征參數(shù)包括單株植物葉器官參數(shù)和植物主體形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)；所述葉器官特征參數(shù)包括葉片傾角分布、方位角分布、展布面積的葉片幾何建模及分枝特征參數(shù)；所述主體形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括主干參數(shù)和枝條參數(shù)，所述主干參數(shù)包括樹高、冠幅、主干分節(jié)數(shù)、分節(jié)長度、樹干半徑變化及初始分枝角度，所述枝條參數(shù)包括枝條層數(shù)序號、分枝長度、枝條基徑、枝條直徑變化、初始分枝角度、角度變化、枝條分段數(shù)、枝條分布密度、下一枝條層數(shù)序號及葉片分布范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟10中的植被調(diào)查數(shù)據(jù)庫，包括胸徑、植被高度、枝下高、幅寬及植被主干地理坐標的虛擬植被環(huán)境構(gòu)建所需的植被樣地數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟10中的植物場景建模軟件包括xfrog、ParaTree> SpeedTree及AMAP的軟件平臺；所述植物場景建模軟件構(gòu)建的植物幾何模型，采用包括mesh、三角面片、多邊形及標準幾何體基本圖形單元，能夠完整描述植物冠層各要素在冠層中的三維分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟10中的不同林分特征及地形條件，其中所述林分特征包括林分密度、LAI真實值、PAI真實值、冠層聚集效應(yīng)、非光合作用組分影響及樹木分布模式的特征，所述地形條件指的是地形坡度不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟20中的觀測方案，包括觀測點采樣方案、測量高度、測量路線及測量分辨率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟30中的地面葉面積指數(shù)間接測量方法，包括光學(xué)測量方法、冠層聚集效應(yīng)定量評估算法、地形效應(yīng)修正模型及木質(zhì)總面積比參數(shù)地面間接測量法；所述冠層聚集效應(yīng)定量評估算法包括間隙大小分布算法、有限長度平均算法、偏析系數(shù)法及聯(lián)合法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟30中的模擬各種地面葉面積指數(shù)間接測量方法，其主要指以觀測方案和葉面積指數(shù)間接測量方法原理為基礎(chǔ)開展各葉面積指數(shù)間接測量方法模擬，而各測量方法原理及觀測方案間則各不相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟40中的各虛擬植被場景LA1、WA1、PA1、冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)和木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值，其中，所述LAI和WAI分別為通過統(tǒng)計場景內(nèi)所有葉子和木質(zhì)組分三角面片面積之和除以樣地總面積得到，PAI為WAI和LAI之和，WAI與PAI比值得到所述木質(zhì)總面積比參數(shù)真實值，所述冠層基本組分及木質(zhì)組分聚集指數(shù)真實值通過結(jié)合DHP模擬影像間隙率計算結(jié)果及虛擬植被場景LA1、WAI得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面葉面積指數(shù)間接測量驗證方法，其特征在于:所述步驟50中的各地面葉面積指數(shù)間接測量方法模擬結(jié)果的計算過程是以模擬數(shù)據(jù)和各葉面積指數(shù)間接測量方法 原理為基礎(chǔ)計算。
【文檔編號】G01B21/28GK103983230SQ201410231714
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】鄒杰 申請人:福州大學(xué)