(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210507470.1 (22)申请日 2022.05.10 (71)申请人 中国科学院地理科 学与资源研究所 地址 100000 北京市朝阳区大屯路甲1 1号 (72)发明人 陈敬华　王绍强　朱锴　 (74)专利代理 机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212 专利代理师 厉洋洋 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/55(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系 统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种植被日光诱导叶绿素荧 光垂直分层观测系统及方法， 系统包括： 安装于 通量塔位于植被冠层顶上方的用于监测植被冠 层SIF信号的SIF林上观测装置和位于林下植被 层上方的用于监测林下植被层SIF信号的SIF林 下观测装置； SIF林上观测装置和SIF林下观测装 置均包括控制器、 用于进行远程通信的通信装 置、 光谱仪、 Y型分叉光纤组件、 光路切换开关、 上 视光纤探头和下视光纤探头。 本发 明可实现植被 冠层和林下植被层SIF数据的长期同步连续自动 观测， 能够用于解释和分析荧光在森 林植被中的 垂直分布以及和植被生理状态的关系； 该系统具 备良好的稳定性和便捷的远程操作功能， 能够实 现长时间序列的SIF垂直观测。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114910458 A 2022.08.16 CN 114910458 A 1.一种植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特征在于， 包括： 安装于通量塔 位于植被冠层顶上方的用于监测植被冠层SIF信号的SIF林上观测装置和位于林下植被层 上方的用于监测林 下植被层SIF信号的SIF 林下观测装置； SIF林上观测装置和SIF林下观测装置均包括控制器、 用于进行远程通信的通信装置、 光谱仪、 Y型分叉光纤组件、 光路切换开关、 上视光纤探头和下视光纤探头； 所述控制器 分别 与所述通信装置和所述光谱仪连接， 所述光谱仪与所述Y型分叉光纤组件的单通道端连接， Y型分叉光纤组件的双通道上安装光路切换开关， Y型分叉光纤组件的双通道末端分别连接 上视光纤探 头和下视光纤探 头， 上视光纤探 头垂直向上固定， 下视光纤探 头垂直向下固定 。 2.根据权利要求1所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特征在于， SIF林上观测装置和SIF林下观测装置的仪器箱 固定于通量塔上， 控制器、 光谱仪和光路切 换开关置于仪器箱内， Y型分叉光纤组件的双通道固定于横杆上， 横杆垂直固定于通量塔 上， SIF林上观测装置的Y型分叉光纤组件的双通道末端延伸至植被冠层顶上方， SIF林下观 测装置的Y型分叉光纤组件的双通道末端延伸至林 下植被层上 方。 3.根据权利要求1所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特征在于， SIF林上观测装置的上视光纤探头用于采集太阳入照光谱信号， SIF林上观测装置的下视光 纤探头用于采集植被冠层的地物反射光谱信号； SIF林下观测装置的上视光纤探头用于采 集林下入照光谱信号， SIF林下观测装置的下视光纤探头用于采集林下植被层的地物反射 光谱信号。 4.根据权利要求1所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特征在于， 所 述控制器用于控制光路切换开关打开上视光路， 关闭下视光路， 确定第一积分时间、 记录第 一暗电流和第一入射光谱信号； 随后切断上视光路， 打开下视光路， 确定第二积分时间、 记 录第二暗电流和反射光谱信号； 最后再次切断下视光路， 打开上视光路， 确定第三积分时 间、 记录第三暗电流和第二入射光谱信号， 完成一组观测数据的记录； 间隔预设时间后重复 上述操作进行 下一组观测数据的记录 。 5.根据权利要求4所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特征在于， 控 制器用于根据观测数据分别计算植被冠层反射率和SIF值， 以及林下植被层反射率和SIF 值。 6.根据权利要求1至5任一项所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特 征在于， SIF林上观测装置的上视光纤探头、 SIF林下观测装置的上视光纤探头和SIF林下观 测装置的下视光纤探 头均安装有余弦校正器。 7.根据权利要求1至5任一项所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特 征在于， 所述 通信装置包括： W IFI发射器和SIM卡， 通过W IFI发射器和SIM卡实现网络连接 。 8.根据权利要求1至5任一项所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特 征在于， 还包括温控装置， 所述温控装置与所述控制器连接， 用于控制仪器箱中的温度恒 定。 9.根据权利要求8所述的植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统， 其特征在于， 所 述温控装置包括热电冷却器。 10.一种植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测方法， 其特征在于， 利用要求1至9任一 项所述的植被日光 诱导叶绿素荧 光垂直分层观测系统实现， 包括如下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114910458 A 2控制光路切换开关切断下视光路， 打开上视光路， 确定第 一积分时间、 记录第 一暗电流 和第一入射 光谱信号； 随后切断上视光路， 打开下视光路， 确定第二积分时间、 记录第二暗电流和反射光谱信 号； 最后再次切断下视光路， 打开上视光路， 确定第 三积分时间、 记录第 三暗电流和第二入 射光谱信号， 完成一组观测数据的记录； 间隔预设时间后重复上述操作进行 下一组观测数据的记录； 根据所述观测数据分别计算植被冠层反射率和SIF值， 以及林下植被层反射率和SIF 值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114910458 A 3