sunscan冠層分析系統(tǒng)說明書

第一部分SunScan介紹SunScan冠層分析系統(tǒng)通過測量作物冠層PAR值提供了關(guān)于影響田間作物生長的限制因素的有價(jià)值的信息；SunScan探測器也可被用來描繪作物冠層PAR的分布圖。植物的光照吸收和單位體積內(nèi)生物數(shù)量的增加有著直接的關(guān)系。不同類型植物將光子轉(zhuǎn)化成生命物質(zhì)的能力不同。SunScan系統(tǒng)提供了便利的工具來計(jì)算和分析植物冠層截獲和穿透的光合有效輻射（PAR：Photo-syntheticallyActiveRadiation）。它提供了關(guān)于作物穿透的光合有效輻射的重要信息，SunScan探測器SunScan探測器是一支1米長，內(nèi)嵌64個(gè)光合有效輻射傳感器的的探測器。它通過RS-232串行接口與PC或DCT1型手持式掌上電腦相連。無論何時(shí)進(jìn)行讀數(shù)，所有的傳感器都會(huì)被掃描并將讀數(shù)傳到終端或PC上。沿著探測器，平均光照水平會(huì)被計(jì)算出來，如果要繪制詳細(xì)的PAR分布圖，所有分布的傳感器的讀數(shù)都可被逐一讀出。在探測器手柄上有一個(gè)操作按鈕可被用來便捷地按需要來測得讀數(shù)；或者將讀數(shù)通過掌上電腦或PC的程序控制一次傳送到掌上電腦或PC。讀數(shù)單位是PAR通量（μmolm-2s-1）。探測器有一個(gè)舒適的，平衡性很好的手柄來降低手臂的疲勞。探測器上有一個(gè)氣泡水平儀來指示探測器的水平。漫射系數(shù)傳感器（BFS）BF3型漫射系數(shù)傳感器綜合了直射和漫射PAR傳感器，能很容易地計(jì)算出作物冠層的PAR以及直射光與漫射光（thebeamfraction）的比例關(guān)系，無論陽光從哪一個(gè)方向射來，總有暴露在直射光下的PAR傳感器和被遮蔽的同時(shí)存在。因此可以同時(shí)測量出直射光總截獲PAR和遮蔽直射光束時(shí)漫射光PAR。BFS內(nèi)置一個(gè)氣泡水平儀和微型羅盤來校正其排列的準(zhǔn)確性。BFS用一根10米長的電纜與SunScan探測器相連，電纜最長可延伸到100米。三腳架可用來安放BF3。數(shù)據(jù)分析和儲(chǔ)存掌上電腦：PDA是一種從SunScan探測器采集和分析讀數(shù)的高效、輕便的掌上電腦。在野外，原始數(shù)據(jù)和諸如傳輸分?jǐn)?shù)（transmissionfraction）、葉面積指數(shù)(LAI)等原始函數(shù)能被SunData軟件顯示、回顧和保存。如果需要，批量的數(shù)據(jù)可以取平均值。采集終端的觸摸式鍵盤很容易識(shí)別，上面有數(shù)據(jù)顯示和儲(chǔ)存格式的選擇。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在內(nèi)存卡上。采集終端內(nèi)置2M貯存器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。收集到的數(shù)據(jù)能被傳送到PC機(jī)作進(jìn)一步分析。在基于Windows系統(tǒng)的PC機(jī)上，Activesyne操作軟件提供了便利的文件傳輸和數(shù)據(jù)管理。SunData軟件通過均勻冠層傳輸光的高級(jí)模型被發(fā)展并用在分析軟件中。這種模型由Campbell(1985)、Norman和Jarvis(1975)建立，并對(duì)下列因素進(jìn)行了說明：直射和漫射的截獲光天頂角冠層的葉面積系數(shù)冠層的葉角分布葉面PAR吸收傳輸系數(shù)天頂角是通過當(dāng)時(shí)的時(shí)間、經(jīng)度和緯度來計(jì)算的；冠層葉面角度分布和葉面吸收由用戶估算；其余計(jì)算LAI所須的變量可直接測定。由于直射和漫射截獲光的作用關(guān)系是在相同時(shí)間內(nèi)作為被傳輸?shù)腜AR由物理方法測量的，數(shù)據(jù)可以在相對(duì)與早先的設(shè)備寬許多的日光條件下取得。這種傳輸模型在天頂角過大的情況下精確計(jì)算LAI是比較困難的，因此我們建議在陽光很強(qiáng)且接近太陽較低時(shí)不要進(jìn)行測量。SunData軟件能夠自動(dòng)讀取由用戶定義的間隔從1秒到24小時(shí)的讀數(shù)和平均數(shù)。這種方式可被用來獲取一段時(shí)間內(nèi)冠層PAR的整體讀數(shù)。SunData軟件也可用在筆記本電腦上。有些人可能偏向于使用筆記本電腦，而筆記本電腦在電池壽命等方面遠(yuǎn)比不上掌上電腦。PC為數(shù)據(jù)采集設(shè)備一般來說，SunScan探頭可由PC來操作，最小配置要求：MS-DOS3.3,或更高；512kRAM；80X25字節(jié)顯示；；3.5英寸軟驅(qū)。校準(zhǔn)(Calibration)SunScan的探測器和散射系數(shù)可用精確的PAR量子傳感器在模擬自然狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)日光燈下校準(zhǔn)。傳感器的光譜和余弦響應(yīng)接近于理想響應(yīng)，在末期大幅下落。一些在正常日光條件下發(fā)生的錯(cuò)誤可能是由于部分光譜響應(yīng)很小，在人造光條件下，測量值的絕對(duì)值有較大的偏差也是可能的。然而，由于漫射系數(shù)傳感器和SunScan探測器是相互匹配的，且計(jì)算都是基于傳送光和截獲光的比率，實(shí)際上，這就不是問題。SunScan的探測器必要時(shí)能夠針對(duì)漫射系數(shù)傳感器由用戶自己校準(zhǔn)，探測器中的每個(gè)傳感器的校準(zhǔn)值都被儲(chǔ)存到固態(tài)存儲(chǔ)器中。第二部分SunScan系統(tǒng)的相關(guān)理論§2-1葉面積系數(shù)理論（LAItheory）在這一章我們會(huì)盡可能詳細(xì)地解釋SunScan是如何計(jì)算葉面積系數(shù)的，并將說明在真實(shí)冠層應(yīng)用中的限制和附加條件。葉面積系數(shù)計(jì)算方法中的因素（IngredientsoftheLAIcomputationmethod）以下是影響結(jié)果的三個(gè)主要部分：幾何分析（Geometricanalysis）首先我們要分析光線穿過冠層后會(huì)發(fā)生什么情況。因此，我們需要對(duì)冠層的狀況，例如是否整齊、冠層的隨意性及冠層的總吸收等做一些假設(shè)。對(duì)此Campbell于1986年提出了通過冠層的單一直射光束（theDirectsolarbeam）的橢圓葉角分布函數(shù)。這個(gè)函數(shù)通過單一參數(shù)，即橢圓葉角分布參數(shù)（ELADP），可以描述很多不同類型的冠層。Wood接著對(duì)的Campbell的在整個(gè)天空中通過相同冠層的散射光的分布函數(shù)進(jìn)行了積分描述，由于傳輸?shù)纳⑸涔馐遣煌模以趯?shí)際中直射光和散射光通常都結(jié)合在一齊，因此進(jìn)行積分描述是很重要的。實(shí)踐中的分析表明葉角分布對(duì)散射光有直接的影響，而這一點(diǎn)通常不被重視。對(duì)沒有直接解析結(jié)果的函數(shù)進(jìn)行積分運(yùn)算必須建立合適的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算函數(shù)，這改進(jìn)了Campbell最初的模型并能提供很高的精度。二、不完全吸收（Incompleteabsorption–moreelaborateanalysis）上述分析是基于“黑葉”的，而實(shí)際的葉片要反射或散射掉一部分照在它上面的光。一般來說，僅有大約85%的截獲光會(huì)被吸收。這就意味著在實(shí)際中，冠層葉片在吸收光的同時(shí)，也在反射光，這就使得情況變得很復(fù)雜。由于在實(shí)際中被截獲光中任何部分的光線都會(huì)由于反射或散射而發(fā)生改變，這也就意味著穿過冠層的光線的空間分布會(huì)發(fā)生變化。因此僅考慮光線中的垂直部分是不夠的（象余玄校正傳感器測量一樣），還必須考慮光線中的水平部分。這也是Wood的分析系統(tǒng)中考慮半球反映傳感器（可同時(shí)測量光線中的水平和垂直部分）的原因。隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，以前不可能模擬的狀況現(xiàn)在已是可行的。Wood使用計(jì)算機(jī)模型對(duì)“黑葉”進(jìn)行積分分析并計(jì)算出了通過整個(gè)冠層范圍的光強(qiáng)和截獲光參數(shù)。方程的使用性和可逆性（Equationfittingandinversion）計(jì)算機(jī)模型的結(jié)果相當(dāng)精確，但并不適用于在野外操作。一臺(tái)運(yùn)行速度很快的計(jì)算機(jī)來處理計(jì)算模型中任何給定條件下的傳送光都需要一段時(shí)間，而Psion的掌上終端并不是一臺(tái)快速的計(jì)算機(jī)。模型是通過給定的LAI來計(jì)算光的傳輸值，而SunScan系統(tǒng)是用來測量光的傳輸值的，，這就是說，函數(shù)需要通過逆運(yùn)算推出LAI，而這一過程是相當(dāng)麻煩的。注意：Wood的SunScan方程是有版權(quán)的，他們允許你在科技研究和學(xué)術(shù)出版物中應(yīng)用，但在其余方面，你必須與他們簽署許可協(xié)議。理論與實(shí)踐（Theoryversusreality）我們認(rèn)為Wood的SunScan方程精確地反映了基于假象條件下的模型，但其會(huì)受限于許多不明確的因素，如：在進(jìn)行基礎(chǔ)分析時(shí)，真實(shí)冠層結(jié)構(gòu)與假象的簡化模型匹配不當(dāng)。在估算冠層的橢圓葉角分布參數(shù)（ELADP）數(shù)值時(shí)小范圍的不確定因素。有了以上的提示，冠層LAI的計(jì)算值，即便不是很精確，也可提供冠層的有效趨勢（例如冠層在一個(gè)季度的生長），也可有效比較不同冠層的相似結(jié)構(gòu)（例如相同類型的不同作物的試驗(yàn)田）。如果你能經(jīng)常比較對(duì)SunScan系統(tǒng)的測算值與實(shí)際收割的樣品做比較，就可以校正真實(shí)冠層類型與SunScan假象模型間的系統(tǒng)誤差。如果你愿意，你能夠通過設(shè)定一些相應(yīng)的參數(shù)值將SunScan方程演化成便于逆運(yùn)算的簡化方程，例如，設(shè)置ELADP為1024（水平葉片），吸收率為1.0，就可以進(jìn)行簡化的Beer法則（Beer’slaw）的逆運(yùn)算。Wood的SunScan冠層分析方程（DerivationofWood’sSunScancanopyanalysisequations）主要假定（Themajorassumptions）Campbell假象的冠層是這樣的：無限大、均勻的水平板，葉面隨機(jī)地均勻分布在橢球體表面。截獲光包括來自頂角的點(diǎn)光源（直射光）和相當(dāng)強(qiáng)度的天空中每一點(diǎn)的散射光（完全陰天）。冠層有足夠大的LAI，從冠層下方地面的反射光可以忽略不計(jì)或地面與冠層有相似的反射系數(shù)。對(duì)于葉片截獲的光線，總吸收部分為a。剩余部分被以相同的趨勢整齊地反射掉。冠層吸收的Beer法則（Beer’slawforcanopyabsorption）Beer法則適用很多情況，光線被冠層吸收，Beer法則表達(dá)了截獲光子或光線的吸收狀況，對(duì)于均勻、無限大、隨機(jī)分布的以全吸收葉片構(gòu)成的冠層，冠層上部水平平面上的輻射通量密度IO、太陽輻射通過葉面積指數(shù)L的冠層后的輻射通量密度I間的關(guān)系為：I=IO·exp(-K·L)其中，K是消光系數(shù)，它與葉角分布和截獲光有關(guān)，K=1表示完全水平的葉片。Campbell的橢圓葉面角度分布方程(Campbell’sEllipsoidalLADequations)Campbell提出了一個(gè)用于計(jì)算以相同的比例和對(duì)稱面，分布在以縱軸為軸心的橢圓旋轉(zhuǎn)體表面的葉片的消光系數(shù)K的方法，橢圓旋轉(zhuǎn)體的垂直半軸為a，水平半軸為b，橢圓葉角分布參數(shù)x=b/a,消光系數(shù)可用下式表示：√x2+tan2(θ)x+1.702(x+1.12)-0.708K（x,θ）=其中，x為ELADPθ為直射光束的天頂角。(1.47+0.450x+0.1223x2(1.47+0.450x+0.1223x2–0.0130x3+0.000509x4)（x2+1/tan2(φ)）1/2K=其中，x為ELADPφ為入射光的傾角。漫射光的傳播（TransmissionofDiffuseLight）Campbell的分析只是基于諸如直射光等特殊光照情況。即使在很強(qiáng)的陽光下，直射部分占總截獲光線的比例也很少超過80%，因此截獲光中穿透的漫射組分也很重要。有人誤認(rèn)為漫射光的消光系數(shù)與冠層的葉面角度分布無關(guān)，事實(shí)上并非如此，下面的圖形顯示，漫射光的傳輸并不遵循簡單的Beer法則曲線，因此不能被描述成簡單消光系數(shù)，特別是在LAD為水平時(shí)。設(shè)天空在半球的每一弧度上光線均勻，天空中在角θ的輻射由下式給出：R=2·π·sin(θ)·dθ在水平表面上的光線可用下式表示：IO=2·π·sin(θ)·cos(θ)·dθ對(duì)半球積分可以得到總的輻射：IO=∫0π/22π·sin(θ)·cos(θ)·dθ=π對(duì)于天空中的每一條帶，傳輸輻射可由下式表示：I=IO·exp(-K·L)其中，K表示Campbell方程中的消光系數(shù)。于是，總傳輸輻射可表示為：I=∫0π/22π·sin(θ)·cos(θ)·exp(-K（x,θ）·L)dθ傳輸分?jǐn)?shù)τ可由I/IO給出：τdiff(x,L)=(1/π)·∫0π/22π·sin(θ)·cos(θ)·exp(-K（x,θ）·L)dθ葉面積指數(shù)傳輸分?jǐn)?shù)該積分運(yùn)算x的范圍在0到1000之間；L的范圍在0到10之間，三種不同x葉面積指數(shù)傳輸分?jǐn)?shù)LAI的計(jì)算精度（AccuracyofLAIcalculations）通常我們使用傳輸光來測算LAI時(shí)，SunData軟件函數(shù)計(jì)算值在LAI小于10且天頂角小于60°時(shí)與全模擬計(jì)算出的LAI值的差距在±10%±0.1。在太陽很低且光線很強(qiáng)的時(shí)候?qū)Ω叽怪比~片進(jìn)行測量會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，使用者應(yīng)盡量避免在這種條件下進(jìn)行測量。事實(shí)上，最大的誤差來自于真實(shí)冠層與理想化的模型之間的差別。天頂角的計(jì)算（Calculationzenithangles）天頂角通過經(jīng)度、緯度、由當(dāng)?shù)亍皩?shí)踐天文學(xué)”給出的等同于標(biāo)準(zhǔn)天文學(xué)的時(shí)間。這些給出的天頂角的精度要高于0.1°，日出和日落時(shí)間不超過幾秒鐘。小結(jié)（Summary）基于假象的冠層下方傳輸光的精確計(jì)算的計(jì)算機(jī)模型已被設(shè)計(jì)出來，這個(gè)模型可用來全方位計(jì)算諸如直射光角度、直射光強(qiáng)度、葉面角度分布、葉面吸收、葉面積指數(shù)等各種參數(shù)。經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)小時(shí)的運(yùn)算后，運(yùn)算結(jié)果被收集并找出合適的函數(shù)。SunData軟件使用近似函數(shù)通過野外測量的數(shù)據(jù)來計(jì)算LAI。由SunData軟件計(jì)算出的LAI值與全模擬計(jì)算出的LAI值的差距在±10%±0.1。§2-2吸收率和ELADP值（AdviceonabsorptionandELADPvalues）吸收率(Absorption)吸收率為被葉面吸收的截獲PAR的百分比。大多數(shù)葉片吸收率值在0.8~0.9之間，通常以0.85作為默認(rèn)值僅必需時(shí)，才調(diào)整吸收值，比如，你在測量較厚的葉片或較薄的透明葉片。ELADPELADP是橢圓葉面角度分布參數(shù)ELADP是描述冠層葉片水平與垂直趨勢的一種方法冠層的葉片被假定以相同的趨勢和比例分布一個(gè)以縱軸為對(duì)稱軸的橢圓旋轉(zhuǎn)體的表面。葉面角度分布可被描述成一個(gè)單一參數(shù)，即橢圓體的水平與垂直軸的比值：ELADP=H/V葉面角度分布也可被描述成橢圓球體水平投影面積與垂直投影面積的比值。ELADP為1.0時(shí)，表示葉面角度分布為球形，即所有的葉面角度均相同；很高的ELADP(如1024)表示一扁平的橢圓體，即所有的葉面均為水平；很低的ELADP(如0.0)表示一瘦高的橢圓體，即所有的葉面均為垂直的；大部分作物的ELADP在0.5-2.0之間。設(shè)置ELADP(SettingELADP)將默認(rèn)值設(shè)為1（球狀葉角分布）是一個(gè)好的起點(diǎn)如果你無論如何也不能估算出ELADP,可設(shè)ELADP為1.0。你可以采用不同的ELADP值在同一地點(diǎn)對(duì)同一冠層進(jìn)行測量來檢查在野外作業(yè)中ELADP對(duì)結(jié)果的影響有多大，并比較LAI的計(jì)算值。在田間估計(jì)ELADP（EstimatingELADPinthefield）如果冠層葉片在水平或垂直方向上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，那么選一具代表性的小的冠層區(qū)域。對(duì)在垂直方向上超過45度角（即接近水平）和低于45度角的葉片進(jìn)行計(jì)數(shù)，如葉片為彎曲的，則取大部分葉片所代表的角度。ELADP可通過水平葉片的數(shù)量（Nh）除以垂直葉片的數(shù)量（Nv）再乘以π/2而估算出來出：ELADP=πNh/2Nv引入π/2是因?yàn)樵谑聦?shí)上，垂直葉片都分布在縱軸周圍，對(duì)于任何光線來說，一些葉片會(huì)被直接照射，而另一些葉片只會(huì)被小部分照射，在效果上，橢圓體分布有被近以步近似成圓柱體分布。如果你將ELADP設(shè)為1024，將吸收率設(shè)為1.0，LAI的計(jì)算將會(huì)等同于基于“黑葉”、水平葉片的簡化Beer’s法則的逆運(yùn)算式。平均葉角和ELADP的關(guān)系（RelationshipbetweenMeanLeafAngleandELADP）平均葉面角和ELADP的關(guān)系可如下描述（據(jù)Wang&Jarvis）,結(jié)果如圖：橢圓葉面角度分布參數(shù)橢圓葉面角度分布參數(shù)主葉角主葉角第三部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(Experimentdesign)本部分討論了測量目標(biāo)和因素，它可幫助你回答如下問題：所需的設(shè)備所需要采集的數(shù)據(jù)是否必須等待合適的測量的時(shí)間和合適的氣侯因素你計(jì)劃的研究類型，比如，生長時(shí)期截獲的太陽輻射，或者冠層結(jié)構(gòu)等決定了年中的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間。一些冠層類型（不整齊的冠層）使用SunScan系統(tǒng)不能直接獲得LAI讀數(shù)，但可以描述不同高度的冠層沿橫切面的三維光分布特性，在下面的討論中我們簡稱其為“PAR圖”?；卮鹕鲜龅膯栴}是比較復(fù)雜的，下面的內(nèi)容可作為主要相關(guān)問題的一個(gè)參考。上層冠層測量需求(Above-canopyreferencerequirements)本部分涉及測量冠層上截獲的PAR，同時(shí)也可對(duì)測量冠層下部進(jìn)行測量。問題焦點(diǎn)在于是否使用BFS。漫射系數(shù)傳感器（BeamFractionsensor）因?yàn)榭稍谧钌俚南拗葡逻M(jìn)行測量，BFS與SunScan探頭連接是最好的選項(xiàng)。然而對(duì)于某些類型的冠層來說，這種方法是不足取的。其次的選擇是在冠層上下使用SunScan探頭（不用BFS），但必須在光照水平不會(huì)快速變化時(shí)測量。獨(dú)立的PAR傳感器（independentPARsensor）如果上述方法不可行，你則必須依賴探頭上獨(dú)立的傳感器所截獲的PAR。除了緩慢的改變光照水平，你也可以在一地點(diǎn)定期對(duì)讀數(shù)平均，此外直接的LAI讀數(shù)是無效的。這是一種最麻煩的情況，在下面的分析中這種情況通常不采用。在這種狀況下，通常你不能使用SunData軟件來合并單獨(dú)傳感器上傳輸?shù)腜AR（transmittedPAR）和截獲的PAR（incidentPAR）以求得LAI。直射和漫射光的組分（DirectandDiffusecomponent）假如你使用SunScan在冠層上方進(jìn)行測量(使用或不使用BFS)，以下的表格概括了你是否需要測量截獲光中的直射部分和漫射部分。如果你不需要分別測量，可用BFS來快速設(shè)置是比較有益的（當(dāng)設(shè)置正確后，不用重新調(diào)整陰影環(huán)）。研究類型僅測量總截獲的PAR截獲光中直射和漫射部分組分?jǐn)r截系數(shù)是否LAI否是PAR繪圖是視情況而定冠層類型和BFS的應(yīng)用（CanopytypeandBFSpracticalities）冠層類型是下一個(gè)要求確認(rèn)的參數(shù)。一般來說，冠層上方測量的讀數(shù)會(huì)比較接近或高于SunScan探頭的位置的讀數(shù)。較高的冠層要達(dá)到此要求則需要一定的技巧。如果你想利用BFS來獲得LAI讀數(shù)，則必須將其置于冠層頂部并正確設(shè)置陰影環(huán)的位置。冠層類型選項(xiàng)評(píng)述低BFS已連接，如必要時(shí)，使用延長電纜最優(yōu)，電纜較長則需要處理低沒有BFS較慢，需要緩慢改變的光照狀況高設(shè)計(jì)一輕便的BFS裝置，使用延長電纜有時(shí)較好，但檢查BFS陰影環(huán)較困難高使用脫離冠層的空曠地（不需要BFS）需要穩(wěn)定的光照狀況，光照可能被部分覆蓋高使用獨(dú)立的傳感器獲取冠層上方的PAR需要緩慢改變的光照，需要時(shí)對(duì)讀數(shù)平均，LAI讀數(shù)無效冠層類型和葉面積指數(shù)（CanopytypeandLAIestimates）許多冠層的類型在用SunScan計(jì)算LAI時(shí)與假定的冠層結(jié)構(gòu)并不一致，,下面的表格給你提出建議是否適合于你的冠層。，你可以閱讀LAI理論一章來更詳細(xì)的理解。下一章中將對(duì)冠層的葉角類型（ELAPD參數(shù)）和葉面吸收的意義做較詳細(xì)的說明。冠層類型評(píng)述低矮，均勻的（如谷物、實(shí)驗(yàn)田）對(duì)LAI較合適低的，有規(guī)律，但不均勻（如成行的農(nóng)作物）對(duì)LAI測試有疑問，顯示出無效的趨勢可進(jìn)行PAR繪圖獨(dú)立的樹或灌木（如果園中的果樹）僅可進(jìn)行PAR繪圖散落的植被（如灌木從）僅可進(jìn)行PAR繪圖高、不均勻、不叢生（如人造林）理論上適于LAI，但對(duì)冠層頂部參數(shù)測量有一定的難度高、叢生的植物（如天然叢林）僅可進(jìn)行PAR繪圖冠層取樣體積(CanopySamplingvolume)當(dāng)計(jì)算LAI時(shí),要清楚SunScan探頭所能監(jiān)測到的冠層體積，在進(jìn)行采樣設(shè)計(jì)時(shí)需用此值進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于直射光，SunSCan僅可監(jiān)測到探頭和和陽光之間一米寬的部分。對(duì)于漫射光，SunScan可監(jiān)測到更大的體積，包括以探頭為中心，與冠層有相同高度的體積，但在探頭上方的冠層對(duì)漫射光的作用最大。這兩種孑然不同的取樣體積在測量直射光和漫射光時(shí)要取相同的光照面積。這就意味著在強(qiáng)光下，冠層取樣的體積較小并要精確界定。隨著光強(qiáng)的降低，取樣體積增加，并且界定限制也會(huì)降低。首選的光照和氣象狀況（Preferredlightandweatherconditions）這將嚴(yán)重影響著你的田間操作。限制因素評(píng)述一天中的測量時(shí)間根據(jù)所處的地理位置和季節(jié)，最好的測量時(shí)段為正午前后各3小時(shí)，參考下面的兩種情況。天頂角當(dāng)太陽較高時(shí)測量較容易，如果過于接近垂直角度，Probe和BFS，特別是LAI會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤絕對(duì)的截獲光水平最好高于200umol-2s-1，低于此值時(shí)精確度會(huì)下降光照水平的變化率使用BFS時(shí)，盡僅須避免陰晴的劇烈變化；當(dāng)不使用BFS時(shí)，需要緩慢變化的光照條件；不使用BFS測量LAI時(shí)，需要直射光和漫射光組分變化緩慢的光照條件。完全陰天，或完全為晴天SunScan的LAI模式可處理這兩種狀況，通常晴天時(shí)結(jié)果較理想。多云的情況下也可達(dá)到滿意的效果。第四部分田間測量過程在田間測量前你必須檢查設(shè)備如電池的狀態(tài)、內(nèi)置干燥劑等，對(duì)此如要詳細(xì)了解，可參考儀器的維護(hù)這一章節(jié)。野外探頭操作（Probehandlinginthefield）在前面的章節(jié)（測量操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）中介紹了你所需要使用的設(shè)備（包含或不包含BFS）以及你所要測量的參數(shù)類型（LAI、PAR或全部），在此將涉及具體的操作。探頭的GO鍵（TheprobeGObutton）你可以用探頭手柄上的紅色按鍵反復(fù)讀取和儲(chǔ)藏?cái)?shù)據(jù)而無須對(duì)照工作記錄儀的顯示屏，通過工作記錄儀的蜂鳴聲可以了解自己所進(jìn)行的操作。一次蜂鳴—開始讀數(shù)READ二次蜂鳴—存貯讀數(shù)STORE探頭手柄上的Go鍵的功能就象工作記錄儀上的Enter鍵。探頭的水平（Levellingtheprobe）探頭安裝一個(gè)小小的氣泡水平儀可在測量時(shí)幫助調(diào)節(jié)水平。在很多冠層下方的的情況下，并不要求非常嚴(yán)格的水平在讀數(shù)時(shí)，最好不要讓自己的陰影對(duì)探頭產(chǎn)生影響。如果你在探頭的反應(yīng)范圍之內(nèi)，探頭會(huì)將你做為天空散射光的一部分。在探頭上一塊遮擋直射光的濃重的陰影會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重錯(cuò)誤。最好的方法是在每次讀數(shù)時(shí)盡量簡單和快捷，而不必去追求完美。這可以計(jì)算很多冠層空間的變化，而且在你不得不在不穩(wěn)定光照條件下工作時(shí)，這一點(diǎn)很有用。當(dāng)使用GO鍵時(shí)，集中注意在“讀”操作（一聲蜂鳴）時(shí)，盡量保持水平后再讀取數(shù)據(jù)。在你第二次次GO鍵來儲(chǔ)藏讀數(shù)時(shí)，探頭是否水平并不重要。在出現(xiàn)下面狀況時(shí)，水平氣泡的調(diào)節(jié)要求比較嚴(yán)格。在冠層上方截獲太陽輻射，并且直接太陽輻射較強(qiáng)，并且太陽較低使用三角架（Useofthetripod）探頭有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的相機(jī)位置槽與三角架相配。你也許不會(huì)用它，也許你會(huì)用它，例如，你將探頭安放在一個(gè)合適的位置以自動(dòng)模式來測量一天的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄儀(TheWorkabout)不論你是否測量，你總是將探通過線纜與你的數(shù)據(jù)記錄儀或數(shù)據(jù)采集器相連。終端的工具箱和背帶可使你單手來操作鍵盤。BFS的田間操作（BFShandlinginthefield）BFS可用來測量大多數(shù)的數(shù)據(jù)，然而使用線纜連接到SunScan的探頭額外增加了實(shí)踐操作的復(fù)雜性。如果你另外使用筆記本電腦來代替數(shù)據(jù)記錄儀，你會(huì)發(fā)現(xiàn)二人組合比一個(gè)人單獨(dú)工作能更好地操作和處理問題。三角架的使用（Usingthetripod）BFS有一三腳架來非常方便地安放它，在冠層較低的田間使用將非常方便（三腳架最高可伸至近1.8米）。如你要研究的冠層較高，則需要設(shè)計(jì)一種方法來安放BFS。找出北極，調(diào)節(jié)BFS的水平（LevellingtheBFS）BFS必須小心地設(shè)置為指向正北，同樣，此指令可應(yīng)用在南半球BFS上裝有一小小的氣泡水平儀，三腳架有三個(gè)軸可容易地調(diào)整水平。精確地調(diào)整BFS的水平要比調(diào)整探頭的水平重要。通常調(diào)節(jié)的方法為調(diào)節(jié)BFS面向正北方；調(diào)節(jié)BFS水平；擴(kuò)展電纜，定位BFS（Extensioncables,andthelocationtheBFS）用來連接BFS和探頭延長電纜的長度有10、25、50m等幾種，擴(kuò)展電纜可擴(kuò)大我們的測量范圍。測量范圍越大，需要重新定位BFS的時(shí)間越少，但對(duì)于電纜的操作則要求更多的時(shí)間。擴(kuò)展電纜可連接在一起，使用兩根連接的線纜可能要比使用一根長的線纜更可取。你應(yīng)該意識(shí)到SunScan系統(tǒng)會(huì)同時(shí)讀取BFS和探頭的讀數(shù)，如果不同的區(qū)域有很寬的空間部分，光照水平會(huì)發(fā)生突然變化（云的陰影能以20米/秒的速度移動(dòng)）。解決方法是避免在快速變化的條件下使用并避免在臨界狀態(tài)下進(jìn)行讀數(shù)。過長的纜線會(huì)在讀取BFS的數(shù)據(jù)時(shí)引入小的系統(tǒng)誤差。在纜線長度為100多米時(shí)，這種誤差并不重要（<10μmol.m-2.s-1），在線纜長度超過200米后，對(duì)讀數(shù)的累計(jì)誤差可以達(dá)到20μmol.m-2.s-1，此時(shí)需要對(duì)線纜進(jìn)行校正。使用擴(kuò)展可以擴(kuò)大監(jiān)測范圍，但電纜過長，則易造成系統(tǒng)誤差，因此電纜過長，則需對(duì)電纜校正。第五部分儀器的維護(hù)檢查電池SunScan系統(tǒng)要求在掌上電腦和探頭內(nèi)都有電池。探測器探頭的電量由安放在探測器中的4節(jié)AA堿性電池來提供，通常這些電池可以使用6到12個(gè)月。探測器上沒有電源開關(guān)鍵，當(dāng)不進(jìn)行測量操作時(shí)，探測器內(nèi)的電路會(huì)自動(dòng)切斷電源，進(jìn)入“休眠”狀態(tài)。當(dāng)讀數(shù)在5000mV以上時(shí)，表明電池狀態(tài)正常。當(dāng)電池電量過低時(shí)，掌上電腦的顯示屏將會(huì)出現(xiàn)警告，此時(shí)，請盡快更換電池。如果掌上電腦的顯示屏顯示電池讀數(shù)為0mV，表明探測器的電源線路沒有被激活，請將探測器重新與掌上電腦相連后，放在有光線處再試一次。在探測器中放入新電池后，您可以讀取30000個(gè)讀數(shù)。如果您不進(jìn)行任何測量，電池可以持續(xù)6到12個(gè)月。注意：如果您要長期存放探測器，或有很長一段時(shí)間不使用，請將電池取出。在更換或取出探測器中的電池時(shí)，需要將探測器拆開。將與探測器相連的所有設(shè)備從探測器上拔下來，小心地?cái)Q下探測器底盤上的4個(gè)十字頭螺絲，打開底盤后可以看見電池安放槽，取下或更換電池（此時(shí)，注意扶住探頭）后，將底盤擰上。當(dāng)電池電壓過低時(shí)，掌上電腦會(huì)提示您，請盡快更換電池。當(dāng)電池電量不足時(shí)，掌上電腦中的數(shù)據(jù)可能會(huì)遺失，建議請?jiān)诟鼡Q電池前，將數(shù)據(jù)下載到計(jì)算機(jī)上。檢查干燥劑在SunScan探測器和BFS中都內(nèi)置有干燥劑包，當(dāng)在野外使用時(shí)，它可以吸收儀器內(nèi)的水氣。在探測器和BFS上有顯色片來指示儀器內(nèi)的干濕程度：藍(lán)色表示干燥；粉紅色表示干燥劑需要更新。掌上電腦沒有內(nèi)置干燥劑。干燥劑包在加熱后可以再次使用，將探測器或BFS中的干燥劑包取出，在140℃下烘幾小時(shí)，在干燥環(huán)境（如在干燥器）中冷卻后可裝入儀器中使用。揭起面板上的紅色塑料帶，擰下螺絲，可以打開BFS。第六部分快速操作指南一、讀數(shù)操作打開PDA，點(diǎn)擊開始進(jìn)入SunData，點(diǎn)擊file/setting點(diǎn)擊sunscan選擇連接串口、點(diǎn)擊constant選擇葉片吸光率漫射傳感器類型(externalsensor)、數(shù)據(jù)保存路徑(leafabsorption)、葉角分布參數(shù)(ELADP)點(diǎn)擊site輸入所測地點(diǎn)名稱、經(jīng)緯度點(diǎn)擊display選擇所要測量的數(shù)據(jù)模式，同時(shí)可以點(diǎn)擊settime設(shè)置時(shí)間也可以輸入測量地點(diǎn)的信息，點(diǎn)擊OK完成設(shè)置所選測量模式可以選擇LAI、PAR或者AIIPAR。LAI模式可以測出葉面積指數(shù)和PAR平均值；PAR可以測出總輻射和漫射；AIIPAR可以測出每一個(gè)光合有效輻射傳感器的值(共64個(gè))點(diǎn)擊上步OK后即進(jìn)入此界面，點(diǎn)擊continue準(zhǔn)備測量點(diǎn)擊讀數(shù)或平均可以讀出所測地點(diǎn)即時(shí)值或所測地點(diǎn)各次測量平均值即時(shí)讀數(shù)界面可以保存或放棄平均值讀數(shù)界面保存或放棄二、數(shù)據(jù)回看打開軟件后點(diǎn)擊file/reviewdata所顯示即為所測的數(shù)據(jù)所顯示即為測得數(shù)據(jù)的界面三、與電腦連接使用所附帶的activesync同步軟件與電腦相連，在電腦上安裝并打開此軟件并連接PDA與電腦，軟件會(huì)自動(dòng)識(shí)別PDA，在我的電腦中查找移動(dòng)設(shè)備就可找到所需的文件。四、自動(dòng)采集儀器支持自動(dòng)采集功能，但由于儀器本身并不太適合無人堅(jiān)守模式，因此不建議使用此功能，詳細(xì)步驟見英文說明術(shù)語表漫射系數(shù)（BeamFraction）：直射光中，光合有效輻射波段光的比率漫射系數(shù)傳感器（BeamFractionSensor，BFS）：由一個(gè)陰影遮擋面罩和7個(gè)光敏二極管組成，用來測量冠層上方的直射光和漫射光。余弦響應(yīng)（Co