玉米冠层内太阳直接辐射三维空间分布的模拟

摘要

太阳直接辐射在植物冠层内的空间分布特征影响植物生理生态功能,是衡量植物群体结构是否合理的重要指标.利用田间实测的玉米冠层内植株各器官的三维空间坐标进行冠层结构分析,将冠层内的植株器官表面划分成小面元;根据几何光学中光的直线传播原理,利用面元沿太阳光线的平行投影和投影深度排序(Z-buffer)算法计算冠层内面元受太阳光直接照射的情况,建立了太阳直接辐射在玉米冠层内三维空间分布的模拟模型.模型可计算出作物冠层内任选植株的器官表面或冠层内地面上的太阳直射光斑(Sunflecks)分布,也可输出选定空间位置或范围上的太阳直接辐射的分布,同时可实现模拟结果的三维可视化.根据此模型的模拟结果可对太阳直接辐射在玉米冠层内的空间分布进行各种分析.利用玉米冠层内光斑的三维分布测定试验,在光合有效辐射(PAR)波段对模型进行了检验.模型适用于任意三维结构可测并可进行面元化划分的植物群体或个体.