[發明專利]一種多尺度植物生長節律野外自動觀測系統

在審

• 申請號: 201711104111.7
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN108152223A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 張琳;宋創業;吳冬秀
• 申請（專利權）人: 中國科學院植物研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 李娜

本發明一種多尺度植物生長節律野外自動觀測系統，包括：野外多尺度生長節律觀測模塊、數據采集和遠程無線傳輸模塊、野外太陽能供電及支撐附件、數據接收終端；野外多尺度生長節律觀測模塊分為5個不同子模塊，為森林、草地、荒漠、濕地、農田子模塊；數據采集和遠程無線傳輸模塊，包括多個含圖像存儲SD卡的CR6數據采集器、多個3G/4G無線傳輸模塊、和多個網絡適配器；野外太陽能供電及支撐附件模塊包括：太陽能板和蓄電池、野外支撐附件；數據接收終端為可上網的計算機組。本發明可實現對多站點植物生長節律多源信息的快速、準確、實時地系統采集、傳輸與儲存，提高了效率和自動化水平，更好的滿足生態學以及農業科學研究需要。

技術領域

本發明涉及一種多尺度植物生長節律野外自動觀測系統，尤其涉及一種用于典型生態系統(森林、草地、荒漠、濕地、農田)多尺度植物生長節律野外自動觀測系統,屬于生態學或農學等植物野外監測研究技術領域,特別涉及到生態系統監測、植物生長發育與全球變化等研究領域。

背景技術

植物生長節律觀測不僅有利于了解植物自身生長規律和生理變化，還可用于研究植物對外界環境的響應和適應，對揭示生物學基本規律和全球變化背景下植物的響應對策均具有重要的理論和實踐意義。目前，對各個生態系統中植物生長節律觀測還停留在人工觀測，人員依賴性大，一年或多年觀測一次，觀測頻率低，誤差大，且無法追溯，遠遠不能滿足服務生態學以及農業科學研究的需要。借助數字成像和物聯網技術的發展，對植物生長節律進行自動、實時、高頻觀測已經成為當前生態學研究的重要趨勢，也是生態系統長期監測探索的自動化新技術手段之一。目前國內外雖然已有個別案例利用數碼相機對個體植物物候進行自動觀測，但對植物群落不同層級，不同尺度的多個生長節律參數進行同步組網自動觀測還沒有。我們建立的植物生長節律多尺度野外自動觀測系統主要從群落尺度、樣方尺度和個體尺度3個尺度，對不同生態系統類型的多個關鍵植物生長節律指標進行長期定位自動觀測：森林生態系統觀測群落季相、植被指數、優勢種喬木樣株的徑向生長節律和主要物候期；草地生態系統觀測群落季相、蓋度、優勢種草本關鍵物候期和高度；荒漠生態系統觀測群落季相、蓋度、優勢種灌木樣株高度、冠幅和關鍵物候期；濕地生態系統觀測群落季相、蓋度、優勢種關鍵物候期和高度；農田生態系統觀測作物群落生育動態、植株密度、樣株的關鍵生育期和高度。基于可見光和多光譜成像，通過野外自動高頻圖像采集和無線傳輸，將不同區域不同尺度植物生長節律數據實時遠程傳輸到計算機終端，實現對多站點植物生長節律多源信息的快速、準確、實時地系統采集、傳輸與儲存，提升生態系統長期監測數據現勢性、系統性和適用性，提高生態系統監測服務科學研究和國家需求的能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多尺度植物生長節律野外自動觀測系統，以主要針對分布于全國不同區域典型生態系統(森林、草地、荒漠、濕地、農田)的植物群落、樣方層次，以及優勢種/作物的個體3個尺度水平的生長發育情況進行長期定位、自動、高頻采集，通過物聯網技術，無線遠程傳輸到數據終端，從而實現對植物生長節律野外多尺度自動觀測。本發明不僅可以實現野外無人值守的多站點植物生長節律信息自動遠程無線高頻獲取、并可對野外工作狀態異常報警，還可以通過對各站點數據的對比、整合、分析表征植物生長相關關鍵參數，且原始圖片保存使得數據可追溯，對研究植物生長節律的全球變化響應，及其生物學基本規律具有重要的理論和實踐意義。

一種多尺度植物生長節律野外自動觀測系統，主要包括：野外多尺度生長節律觀測模塊、數據采集和遠程無線傳輸模塊、野外太陽能供電及支撐附件、數據接收終端4個部分。