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多角度植被冠層葉綠素?zé)晒膺b感觀測系統(tǒng)

簡要描述:多角度植被冠層葉綠素?zé)晒膺b感觀測系統(tǒng)
Sun-induced chlorophyll fluorescence, SIF)植物發(fā)出的一種電磁信號:葉綠素 a 吸收的太陽光的部分能量未用于光合作用,而是在較長的波長上發(fā)射出大致覆蓋 650-800 nm 光譜范圍的雙峰(紅光690 nm和近紅外740 nm)光譜。SIF 信號可對光和水脅迫等環(huán)境條件的擾動做出瞬時反應(yīng),因此是光合作用活性的直接代表

  • 更新日期:2025-03-11
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詳細(xì)介紹

多角度植被冠層葉綠素?zé)晒膺b感觀測系統(tǒng)

一、儀器原理:

太陽誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓⊿un-induced chlorophyll fluorescence, SIF)植物發(fā)出的一種電磁信號:葉綠素 a 吸收的太陽光的部分能量未用于光合作用,而是在較長的波長上發(fā)射出大致覆蓋 650-800 nm 光譜范圍的雙峰(紅光690 nm和近紅外740 nm)光譜。SIF 信號可對光和水脅迫等環(huán)境條件的擾動做出瞬時反應(yīng),因此是光合作用活性的直接代表。然而,SIF輻射只占植被冠層頂部反射輻射的一小部分(通常為 0.5%-2%),是一種十分微弱的信號,因此要通過光譜儀對其進(jìn)行觀測,需要高光譜分辨率和優(yōu)良的觀測方案。

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二、核心優(yōu)勢:

1)支持主被動協(xié)同葉綠素?zé)晒庥^測

2)自定義多角度熒光觀測,支持植被冠層多角度熒光研究,如冠層結(jié)構(gòu)、觀測幾何、觀測角度等影響

3)基于物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺,支持遠(yuǎn)程監(jiān)控,數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程下載,多設(shè)備集中管理

4)系統(tǒng)便攜式設(shè)計,防雨防塵,堅固耐用,工作溫度范圍廣,適用于野外長期觀測

三、主要技術(shù)性能參數(shù):

1. 高分辨率熒光光譜儀

1)光譜范圍:650nm-800nm (730nm-780nm)

2)光譜分辨率: ≤0.3nm (≤0.17)

3)信噪比:≥1000:1

4)A/D 轉(zhuǎn)換:18bit

2. 光路切換系統(tǒng)

1)光路透過率≥80%

2)通道數(shù):2

3)全部采用高通量 600μm 光纖,不銹鋼 304 鎧裝外包層,防雨防塵,長度和數(shù)量支持定制

3. 系統(tǒng)軟硬件參數(shù)及功能

1)工作溫度:-20℃-50℃

2)溫控系統(tǒng):采用半導(dǎo)體 TEC 制冷及加熱功能,自由切換,溫度可自由設(shè)定,溫度區(qū)間為 0℃-30℃(±1℃)

3)主板功耗不大于 4W,整機(jī)功耗不大于 80W

4)設(shè)備基于物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)在線采集、遠(yuǎn)程控制、無線傳輸、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)可視化等功能,實現(xiàn)多臺設(shè)備集中管理,多設(shè)備界面實時顯示

5)支持入射輻照度、反射輻亮度、反射率曲線和熒光曲線實時可視化,并顯示恒溫箱內(nèi)外溫濕度,上下光路的積分時間等信息

多角度植被冠層葉綠素?zé)晒膺b感觀測系統(tǒng)

四、應(yīng)用案例

太陽誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓⊿IF)為監(jiān)測總初級生產(chǎn)力(GPP)提供了遙感信號,但 SIF-GPP 關(guān)系會受到觀測角度影響。通過對小麥和玉米冠層上方的紅光和遠(yuǎn)紅外 SIF 進(jìn)行地基多角度觀測,以研究觀測幾何對 SIF 的影響。利用這些新的測量結(jié)果,改進(jìn)并應(yīng)用了為紅光和遠(yuǎn)紅外 SIF 測量的角度歸一化而開發(fā)的算法。根據(jù)對 6 個晴天的分析,角度歸一化提高了 SIF 與瞬時尺度(1 分鐘)渦度協(xié)方差測量得出的 GPP 的相關(guān)性。遠(yuǎn)紅光 SIF 的提高幅度略小于紅光 SIF,原因是由于冠層中紅光波段的多重散射較弱,因此觀測到的紅光波段 SIF 的角度變化大于遠(yuǎn)紅光波段。此外,在小時時間尺度上,遠(yuǎn)紅光 SIF 在跟蹤異質(zhì)冠層的 GPP 方面顯示出優(yōu)勢,而紅色 SIF 的角度歸一化則對同質(zhì)冠層有效。

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