一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置及光谱反演方法制造方法及图纸

本发明专利技术公布了一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置及光谱反演方法，属于叶片等效水厚度测量技术领域，它包括野外光谱辐射仪、叶面积测量仪、分析天平、叶片保鲜装置和叶片烘干及快速冷却装置，叶片保鲜装置包括保鲜盒体，保鲜盒体内活动设置有叶片保存盒、水海绵及水槽；烘干及快速冷却装置包括烘干箱体，烘干箱体内横向设置有隔板，隔板上设置有步进电机，步进电机竖直向上的输出轴顶端连接有叶片放置组件，烘干箱体的顶盖上设置有出气口，出气口通过除湿进气管与除湿装置相连，除湿出气管与热风机和冷风机相连，热风机和冷风机的出气管均与第二连接管相连，第二连接管上设置有若干排气管穿过隔板上的通孔对烘干箱体内进行排气。

【技术实现步骤摘要】
一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置及光谱反演方法
本专利技术涉及叶片等效水厚度测量
，尤其是涉及一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置及光谱反演方法。
技术介绍
香樟树原产于越南、日本、中国南方等地，国内樟树主要分布于长江流域以南区域，以江西、浙江、台湾、广东、福建、湖南等南方地区最多。多生于低山的向阳山坡、丘陵、谷地，垂直分布多在海拔500~600m以下，是我国亚热带常绿阔叶林的重要树种。樟树属于常绿乔木，树高可达40米，散发樟树的特有清香气息。香樟树作为生长速度快，常年绿色，枝叶繁茂且外形美观的树木，通常是绿化的首选树种，如南方公路两旁经常种植有樟树作为绿化树种，为城市环境美化、空气净化等做出了巨大贡献。公路路域环境由大气、上壤、生物、水环境等共同组成并相互影响，其中生物组分中的植被在路域环境组成中最为敏感。公路的建设过程中进行的土地的填挖会破坏大面积的植被导致地表裸露，同时也可能造成地下水露出，引起地面土壤含水量的变化。施工过程中的扬尘也会影响植被的光合作用。运营期间也会因汽车的行驶而产生空气污染，土壤质地改变，植被的光合作用效果降低等危害。植被作为陆地生态系统的主体，是人生生产活动的重要生态资源，因此保护植被是公路路域环境的研究与保护中重要的一环。对于高等级公路路域植被环境的监测评价，路域植被冠层含水量是反应植被健康程度的一个重要评价指标，它能在一定程度上反映植被的长势和生理生化过程，是衡量植被形态结构和生理状态的重要参数。作物缺水会引起叶片在空间的伸展姿态、内部的形态结构、颜色、厚度等发生一系列的变化，从而引起叶片及冠层光谱反射率特性的变化。植物的叶片水含量有多种表示方法，其中常用的表达方式有相对含水量（RelativeWaterContent）、等效水厚度（EquivalentWaterThickness）和叶片水含量(GravimetricWaterContent)。三种表达方法的主要区别在于对不同植被水分指数的灵敏度不同，故适用于不同的反演模型，本质上无优劣之分。等效水厚度(EWT)又称为等价水厚度或者等水分厚度，表征单位叶面积的叶片含水量，其计算公式为：式中FW、DW、A分别表示叶片鲜重、叶片干重、叶片叶面面积，单位常为g/cm2。目前在测量过程中由于需要去到室外甚至野外等地进行采摘叶片样本，在将叶片样本带回实验室的过程中只是通过普通的塑料盒进行临时保存，在转运过程中时间越长对叶片的鲜重影响越大，对测量计算造成的误差也越大；另外，由于叶片需要进行烘干操作，目前测量过程中的叶片烘干后通常采用自然冷却至室温，所需冷却的时间较长且冷却过程中容易吸收空气中的水分使得叶片干重的最终测量数据误差加大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置及光谱反演方法，通过采用针对性设计的叶片保鲜装置保证叶片样本的状态维持基本一致，同时采用叶片烘干及快速冷却装置将烘干的叶片进行快速冷却，有利于及时测量叶片的干重，从而保证叶片测量关键数据的精度；本方案在测量方法上采用直接反演等效水厚度的方法，即植被反射率的波段组合植被指数法，目标是找出植被等效水厚度对波段反射率的直接影响关系，建立起植被指数与植被等效水厚度间关系模型，利用植被指数直接反演出植被等效水厚度。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，包括野外光谱辐射仪、叶面积测量仪、分析天平、叶片保鲜装置和叶片烘干及快速冷却装置，所述野外光谱辐射仪采用AvaField-3便携式高光谱地物波谱仪，所述叶面积测量仪采用YMJ-B叶面积测量仪，所述叶片保鲜装置包括保鲜盒体，保鲜盒体内阵列布置有多组网状板，每组网状板之间形成放置腔，放置腔内活动设置有叶片保存盒，各组网状板间设置有吸水海绵，吸水海绵底部相连；所述保鲜盒体内设置有水槽壁与保鲜盒体内壁形成水槽，水槽底部的水槽底板的厚度比吸水海绵厚，水槽通过虹吸管与吸水海绵相连；所述叶片烘干及快速冷却装置包括烘干箱体，烘干箱体内横向设置有隔板，隔板上设置有步进电机，步进电机竖直向上的输出轴顶端连接有叶片放置组件，所述叶片放置组件包括多层的置物盘，最底层的置物盘的底部通过第三连接柱与步进电机的输出轴相连，所述烘干箱体的顶盖上设置有出气口，出气口通过除湿进气管与除湿装置相连，除湿装置的除湿出气管与第一连接管相连，第一连接管尾端分叉并分别与热风机和冷风机相连，热风机和冷风机的出气管均与第二连接管相连，第二连接管穿过烘干箱体侧壁并布置于隔板下方，第二连接管上设置有若干排气管穿过隔板上的通孔对烘干箱体内进行排气。进一步的，所述叶片保存盒顶端由软塞进行密封，所述软塞为橡胶塞；所述放置腔的底板与叶片保存盒的底板之间设置有缓冲装置。进一步的，所述缓冲装置包括弹簧，弹簧底端连接在放置腔底板上，弹簧上端设置有支撑板，支撑板将叶片保存盒进行支撑。由于设置有缓冲装置和软塞，使得叶片保存盒静置时顶部软塞突出于保鲜盒体侧壁顶端，当保鲜顶盖往下盖住时，可将叶片保存盒往下压并将软塞压紧，使得叶片保存盒更加紧固不易晃动。进一步的，所述保鲜盒体的侧壁顶部开设有若干密封槽，保鲜盒体的保鲜顶盖上设置有若干密封板与所述密封槽相配合，所述保鲜顶盖四周设置有侧板，侧板与保鲜盒体的侧壁外表面相贴合，侧板与保鲜盒体的侧壁上均开设有对应的螺孔，并通过蝶形螺栓将侧板与保鲜盒体的侧壁相连接。其中蝶形螺栓使得保鲜顶盖的安装与拆卸可方便手动实现。进一步的，所述步进电机外设置有罩壳，所述第三连接柱穿过罩壳顶板上的密封轴承与步进电机的输出轴相连；所述罩壳与烘干箱体的侧壁均由隔热板制成。进一步的，所述各层置物盘之间通过连接柱组件活动连接，所述连接柱组件包括设置在置物盘上表面的第一连接柱和置物盘底面的第二连接柱，第一连接柱和第二连接柱之间进行卡位活动连接。进一步的，所述第一连接柱顶端设置有十字卡块，第二连接柱底端开设有十字槽，所述十字卡块与十字槽相配合；所述置物盘上表面四周设置有挡板。十字卡块与十字槽使得多层的置物盘的加装与拆卸十分简便，可视叶片数量进行灵活增减。进一步的，所述除湿装置包括除湿箱体，除湿箱体内活动设置有除湿剂颗粒盒，除湿剂颗粒盒的除湿顶盖与除湿箱体的侧壁之间通过螺栓连接，且除湿箱体的侧壁顶端设置有密封橡胶垫。进一步的，所述热风机和冷风机设置于烘干箱体外侧并均通过安装板进行支撑；所述第一连接管分叉段上均设置有进气阀，所述热风机和冷风机的出气管上均设置有单向通气阀。另外，本专利技术还公布了一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置的光谱反演方法，包括以下步骤：A、测区选择样本点：选择樟树密度较高的区域为测量样本区，选择若干个样本点；B、植被冠层光谱测量：利用AvaField-3便携式高光谱地物波谱仪（野外光谱辐射仪）对各个样点的植被进行光谱测量，波长范围为0nm-2500nm。每一个样方点进行三次光谱的测量，筛除异常的曲线，采用移动窗口最小二乘多项式平滑模型（SG平滑）对实测光谱进行平滑处理，最后取光谱曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，包括野外光谱辐射仪、叶面积测量仪、分析天平、叶片保鲜装置和叶片烘干及快速冷却装置，其特征在于，所述野外光谱辐射仪采用AvaField-3便携式高光谱地物波谱仪，所述叶面积测量仪采用YMJ-B叶面积测量仪，所述叶片保鲜装置包括保鲜盒体(1)，保鲜盒体(1)内阵列布置有多组网状板(8)，每组网状板(8)之间形成放置腔(13)，放置腔(13)内活动设置有叶片保存盒(18)，各组网状板(8)间设置有吸水海绵(16)，吸水海绵(16)底部相连；所述保鲜盒体(1)内设置有水槽壁(7)与保鲜盒体(1)内壁形成水槽(2)，水槽(2)底部的水槽底板(12)的厚度比吸水海绵(16)厚，水槽(2)通过虹吸管(6)与吸水海绵(16)相连；所述叶片烘干及快速冷却装置包括烘干箱体(19)，烘干箱体(19)内横向设置有隔板(20)，隔板(20)上设置有步进电机(25)，步进电机(25)竖直向上的输出轴顶端连接有叶片放置组件，所述叶片放置组件包括多层的置物盘(23)，最底层的置物盘(23)的底部通过第三连接柱(40)与步进电机(25)的输出轴相连，所述烘干箱体(19)的顶盖上设置有出气口(30)，出气口(30)通过除湿进气管(31)与除湿装置(32)相连，除湿装置(32)的除湿出气管(33)与第一连接管(34)相连，第一连接管(34)尾端分叉并分别与热风机(35)和冷风机(37)相连，热风机(35)和冷风机(37)的出气管均与第二连接管(39)相连，第二连接管(39)穿过烘干箱体(19)侧壁并布置于隔板(20)下方，第二连接管(39)上设置有若干排气管(21)穿过隔板(20)上的通孔对烘干箱体(19)内进行排气。/n...

【技术特征摘要】
1.一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，包括野外光谱辐射仪、叶面积测量仪、分析天平、叶片保鲜装置和叶片烘干及快速冷却装置，其特征在于，所述野外光谱辐射仪采用AvaField-3便携式高光谱地物波谱仪，所述叶面积测量仪采用YMJ-B叶面积测量仪，所述叶片保鲜装置包括保鲜盒体(1)，保鲜盒体(1)内阵列布置有多组网状板(8)，每组网状板(8)之间形成放置腔(13)，放置腔(13)内活动设置有叶片保存盒(18)，各组网状板(8)间设置有吸水海绵(16)，吸水海绵(16)底部相连；所述保鲜盒体(1)内设置有水槽壁(7)与保鲜盒体(1)内壁形成水槽(2)，水槽(2)底部的水槽底板(12)的厚度比吸水海绵(16)厚，水槽(2)通过虹吸管(6)与吸水海绵(16)相连；所述叶片烘干及快速冷却装置包括烘干箱体(19)，烘干箱体(19)内横向设置有隔板(20)，隔板(20)上设置有步进电机(25)，步进电机(25)竖直向上的输出轴顶端连接有叶片放置组件，所述叶片放置组件包括多层的置物盘(23)，最底层的置物盘(23)的底部通过第三连接柱(40)与步进电机(25)的输出轴相连，所述烘干箱体(19)的顶盖上设置有出气口(30)，出气口(30)通过除湿进气管(31)与除湿装置(32)相连，除湿装置(32)的除湿出气管(33)与第一连接管(34)相连，第一连接管(34)尾端分叉并分别与热风机(35)和冷风机(37)相连，热风机(35)和冷风机(37)的出气管均与第二连接管(39)相连，第二连接管(39)穿过烘干箱体(19)侧壁并布置于隔板(20)下方，第二连接管(39)上设置有若干排气管(21)穿过隔板(20)上的通孔对烘干箱体(19)内进行排气。


2.根据权利要求1所述的一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，其特征在于，所述叶片保存盒(18)的侧壁由多孔板(17)组成，叶片保存盒(18)顶端由软塞(9)进行密封，所述软塞(9)为橡胶塞；所述放置腔(13)的底板与叶片保存盒(18)的底板之间设置有缓冲装置。


3.根据权利要求2所述的一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，其特征在于，所述缓冲装置包括弹簧(14)，弹簧(14)底端连接在放置腔(13)底板上，弹簧(14)上端设置有支撑板(15)，支撑板(15)将叶片保存盒(18)进行支撑。


4.根据权利要求1所述的一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，其特征在于，所述保鲜盒体(1)的侧壁顶部开设有若干密封槽，保鲜盒体(1)的保鲜顶盖(5)上设置有若干密封板(11)与所述密封槽相配合，所述保鲜顶盖(5)四周设置有侧板(4)，侧板(4)与保鲜盒体(1)的侧壁外表面相贴合，侧板(4)与保鲜盒体(1)的侧壁上均开设有对应的螺孔，并通过蝶形螺栓(3)将侧板与保鲜盒体(1)的侧壁相连接。


5.根据权利要求1所述的一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，其特征在于，所述步进电机(25)外设置有罩壳(24)，所述第三连接柱(40)穿过罩壳(24)顶板上的密封轴承(26)与步进电机(25)的输出轴相连；所述罩壳(24)与烘干箱体(19)的侧壁均由隔热板制成。


6.根据权利要求1所述的一种南方樟树叶片等效水厚度的测量装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁美青，曾惠倩，向群，邓影，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43