基于LAI测试的精确人造果树模型

精确人造果树为叶面积指数LAI和生物量测试提供固定、标准的参数,能避免真树受环境时空变化而参数改变的弊端。通过3D数字化仪(Polhemus Fastrak)采集真树的坐标(枝叶的位置、方向等空间结构参数),用独特的工艺,进行人造树模型的构建。根据多种方法的对照(图片、三维可视化、坐标误差分析)进行了经过多次、长时间多阶段(粗调、微调和整体精调3个阶段)的枝、干、叶调试,以达到仿真的效果。利用虚拟果树技术,与真树坐标、高度、叶面积、投影面积分布进行对比分析,人造树高度-累积叶面积(LAI)线性回归的决定系数R2为0.9892,人造树阴影面积-叶累积面积线性回归的决定系数R2为0.9973。人造树与真树轮廓外观尺寸相对误差在小于3%,叶子坐标误差服从正态分布。真树-人造树随高度变化的投影面积累积面积误差小于5%,累积投影面积误差为20%,它们在高度为0～65cm范围段稳定。

果树生物量的间接测量方法

以番石榴树为例,通过直接方法和虚拟果树技术相结合,探索地面果树生物量间接测量的方法.对果树的叶子和枝干编号后,利用3D数字化仪,采集果树在田间生长状态下的空间结构坐标,利用VC++并调用OpenGL 3D图形库,建立虚拟果树模型和虚拟环境,实现果树的树叶可视化、树枝可视化;用直接方法对果树的叶长、叶面积、叶干重、枝长、枝直径、枝干重等参数进行测量和统计;融合真果树生物量相关的参数到虚拟果树,进行分层截取,获取不同高度截面上果树的累积面积、投影面积、累积生物量等信息并进行统计分析.研究结果表明:直接测量与虚拟果树切割得到的面积-干重回归方程近似同一公式:Y=0.01X,R2均在0.988 6以上.直接测量的叶面积-叶干重线性回归R2大于0.946 5;枝干D2H-枝干干重Bb回归的R2为0.974 7;叶干重-枝干重线性回归的R2为0.894 1.