数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统技术方案

本发明专利技术公开了数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统，包括气象传感器，所述气象传感器采集空气中二氧化碳浓度；红外叶片温度传感器，所述红外叶片温度传感器采集植株叶面冠层温度；便携式野外光谱仪，所述便携式野外光谱仪完成植株冠层反射光谱数据的采集；作物光合作用传感器，所述作物光合作用传感器用来测量400

【技术实现步骤摘要】
数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统


[0001]本专利技术属于植株冠层光合生长量数据挖掘
，具体涉及数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统。

技术介绍

[0002]光合有效辐射PAR是指能被绿色植物吸收并用于光合作用的辐射能量，其通常定义于400
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700nm波段间的太阳辐射能量”，PAR为植物光合作用的主要能量来源，植物的生长、发育及生产力与冠层PAR截获能力密切相关，自太阳入射于植物冠层的PA可分为太阳直射PAR、天空散射PAR及叶片多次散射PAR，其中太阳直射及天空散射PAR是冠层内PAR的主要组成部分，植物叶片在PAR波段具有高吸收率、低反射及透射率的特点，因而植物冠层内的叶片多次散射辐射较小.研究发现，植物叶器官多次散射辐射占冠层总辐射的比例小于10％，植物冠层PAR分布模拟时常忽略植物冠层的多次散射辐射效应。
[0003]现有的植株冠层光合有效辐射PAR测量采用数学模型法，在对植株冠层三维结构及光谱特性若干假设的基础上建立冠层PAR分布模型，数学模型法仅能计算一维方向的PAR分布结果，由于实际植株冠层与其假设偏差较大，因此其计算精度不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统，提高数据挖掘的精准。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统，包括
[0006]气象传感器，所述气象传感器采集空气中二氧化碳浓度；
[0007]红外叶片温度传感器，所述红外叶片温度传感器采集植株叶面冠层温度；
[0008]便携式野外光谱仪，所述便携式野外光谱仪完成植株冠层反射光谱数据的采集；
[0009]作物光合作用传感器，所述作物光合作用传感器用来测量400
‑
700nm波长范围内的太阳光的光合有效辐射波段数据；
[0010]细胞间二氧化碳浓度传感器，所述细胞间二氧化碳浓度传感器采集细胞间的二氧化碳浓度；
[0011]处理模块，所述处理模块分别与气象传感器红、外叶片温度传感器、便携式野外光谱仪、作物光合作用传感器、细胞间二氧化碳浓度传感器连接，通过处理模块对采集的数据进行清理、转换、整合；
[0012]挖掘模块，所述挖掘模块和处理模块连接，通过挖掘模块对整合后的植株冠层光合生长量数据进行后续挖掘。
[0013]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述光谱采样间隔为0.8
‑
1.6nm。
[0014]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述便携式野外光谱仪使用如下：测量时将光谐仪探头置于长势均匀,冠层整齐的区域正上面,距冠层垂直高度lm处进行；每次采集目
标光谱前后都用参考板校正；每小时重复测量5次,取平均值作为该小时的光谐测量值；分别对植株冠层上方的入射PAR、冠层的反射PAR,到达地表的PAR及地表的反射PAR进行观测；每次测定时要使水平球居于水平泡的中心。
[0015]作为本专利技术的一种优选的技术方案，冠层吸收的光合有效辐射APAP公式为：
[0016]APAP＝S
‑
T
‑
R+U
[0017]T为透过作物冠层到达地表的PAR；S为作物冠层上方的入射PAR；R为作物冠层对入射PAR的反射,U为地表对透过冠层的PAR的反射。
[0018]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述光合作用P的计算公式为：
[0019][0020]J为电子传输速率，CO2stom为胞间二氧化碳浓度，Γ为CO2补偿点。
[0021]作为本专利技术的一种优选的技术方案，还包括可视化模块，通过可视化模块对数据进行可视化操作。
[0022]作为本专利技术的一种优选的技术方案，还包括评估模块，所述评估模块用于将挖掘的结果与现实生活中发生的结果进行对比。
[0023]作为本专利技术的一种优选的技术方案，还包括数据库，所述数据库用于存储数据。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]通过处理模块对采集的数据进行清理、转换、整合；通过挖掘模块对整合后的植株冠层光合生长量数据进行后续挖掘，提高了植株冠层光合生长量数据挖掘的精准；
[0026]评估模块用于将挖掘的结果与现实生活中发生的结果进行对比，决定后续的数据挖掘的步骤并做出相应的调整。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的系统图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例1
[0030]请参阅图1，为本专利技术的第一个实施例，该实施例提供数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统，包括
[0031]气象传感器，气象传感器采集空气中二氧化碳浓度；
[0032]红外叶片温度传感器，红外叶片温度传感器采集植株叶面冠层温度；
[0033]便携式野外光谱仪，便携式野外光谱仪完成植株冠层反射光谱数据的采集；使用512阵元阵列PDA探测器,波长范围为325nm,扫描时间短至17ms,光谱采样间隔为0.8nm；
[0034]作物光合作用传感器，作物光合作用传感器用来测量400nm波长范围内的太阳光的光合有效辐射波段数据；具有使用使用简单、稳定性好、免维护的特点，可直接与数字电
压表或数据采集器相连，并能在全天候条件下使用；采用硅光探测器，通过高标准光学滤光器来检测；当有光照时，产生一个与入射辐射强度成正比的电压信号，且其灵敏度与入射光的直射角度的余弦成正比，每台光合有效辐射表都有固定的灵敏度；
[0035]细胞间二氧化碳浓度传感器，细胞间二氧化碳浓度传感器采集细胞间的二氧化碳浓度；
[0036]处理模块，处理模块分别与气象传感器红、外叶片温度传感器、便携式野外光谱仪、作物光合作用传感器、细胞间二氧化碳浓度传感器连接，通过处理模块对采集的数据进行清理、转换、整合；
[0037]挖掘模块，挖掘模块和处理模块连接，通过挖掘模块对整合后的植株冠层光合生长量数据进行后续挖掘。
[0038]本实施例中，优选的，便携式野外光谱仪使用如下：测量时将光谐仪探头置于长势均匀,冠层整齐的区域正上面,距冠层垂直高度lm处进行；每次采集目标光谱前后都用参考板校正；每小时重复测量5次,取平均值作为该小时的光谐测量值；分别对植株冠层上方的入射PAR、冠层的反射PAR,到达地表的PAR及地表的反射PAR进行观测；每次测定时要使水平球居于水平泡的中心。
[0039]本实施例中，优选的，冠层吸收的光合有效辐射APAP公式为：
[0040]APAP＝S
‑
T
‑
R+U
[0041]T为透过作物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统，其特征在于：包括气象传感器，所述气象传感器采集空气中二氧化碳浓度；红外叶片温度传感器，所述红外叶片温度传感器采集植株叶面冠层温度；便携式野外光谱仪，所述便携式野外光谱仪完成植株冠层反射光谱数据的采集；作物光合作用传感器，所述作物光合作用传感器用来测量400
‑
700nm波长范围内的太阳光的光合有效辐射波段数据；细胞间二氧化碳浓度传感器，所述细胞间二氧化碳浓度传感器采集细胞间的二氧化碳浓度；处理模块，所述处理模块分别与气象传感器红、外叶片温度传感器、便携式野外光谱仪、作物光合作用传感器、细胞间二氧化碳浓度传感器连接，通过处理模块对采集的数据进行清理、转换、整合；挖掘模块，所述挖掘模块和处理模块连接，通过挖掘模块对整合后的植株冠层光合生长量数据进行后续挖掘。2.根据权利要求1所述的数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统，其特征在于：所述光谱采样间隔为0.8
‑
1.6nm。3.根据权利要求1所述的数字化植株冠层光合生长量数据挖掘系统，其特征在于：所述便携式野外光谱仪使用如下：测量时将光谐仪探头置于长势均匀,冠层整齐的区域正上面,距冠层垂直高度lm处进行；每次采集目标光谱前后都用参考板校...

【专利技术属性】
技术研发人员：周波，王柟，康子秋，邴塬皓，费书朗，赵蕾，
申请(专利权)人：成都农业科技中心，
类型：发明
国别省市：