地理信息系統(tǒng)( Geograp hic information system ,簡(jiǎn)稱GIS ) 為圖形管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體, 是現(xiàn)實(shí)世界在計(jì)算機(jī)中的縮影,而空間分析則是其核心和靈魂。在矢量結(jié)構(gòu)下,面狀對(duì)象面積量算采用幾何交叉處理方法;對(duì)于柵格結(jié)構(gòu),多邊形面積計(jì)算則是統(tǒng)計(jì)具有相同屬性值的格網(wǎng)數(shù)目,專業(yè)葉面積儀器工作原理也基于此———方格近似積分法,即將被測(cè)葉片劃分成許多小格(儀器精度越高,小格面積越小) ,然后將小格總數(shù)乘以小格面積即得到被測(cè)葉面積。由于GIS 集成了數(shù)據(jù)庫(kù)管理、高效圖形算法、插值和網(wǎng)絡(luò)分析等多學(xué)科的最新技術(shù)與手段,為空間分析提供了強(qiáng)大的工具。從而使得過(guò)去復(fù)雜困難的空間分析任務(wù)變得簡(jiǎn)單易行。

      葉片既是植物重要的光合器官,又是植物蒸騰的主要途徑,因此葉片特征信息尤其是葉面積常被作為衡量植物生長(zhǎng)發(fā)育和群體結(jié)構(gòu)是否合理的主要觀測(cè)指標(biāo)。目前測(cè)定葉面積的方法主要有葉面積儀法、求積儀法、方格法、重量法和長(zhǎng)寬系數(shù)法等,在獲取植物特征信息方面具有一定的優(yōu)勢(shì),但手工測(cè)定受人為影響存在低效率、高誤差;專業(yè)葉面積儀價(jià)高易損、野外操作局限性大,且對(duì)葉片卷曲、破損所造成的面積損失無(wú)法彌補(bǔ)等,使得葉面積信息快速準(zhǔn)確獲取相當(dāng)困難。苜蓿( Medica go sat i v a) 多為三出羽狀復(fù)葉,也有多葉變異株叢,特別是各小葉片大小不均、品種間葉片形態(tài)各異等特點(diǎn),更為葉面積的準(zhǔn)確快速測(cè)定增加了很大難度。鑒于此,本研究借助GIS 空間分析技術(shù)獲取苜蓿葉片信息,以探求簡(jiǎn)捷準(zhǔn)確的葉面積測(cè)定方法。植物葉面積測(cè)定時(shí)用到的儀器有植物葉面積儀或手持葉面積儀。

      用GIS空間分析功能量算葉面積操作簡(jiǎn)單,單葉片或批量處理可根據(jù)需要自由選擇。利用GIS 空間分析技術(shù)提取圖像(周長(zhǎng)、面積) 信息與圖形實(shí)際信息相對(duì)誤差極低( ≤1. 08 %) ,說(shuō)明GIS 空間分析技術(shù)完全可以用于苜蓿等不規(guī)則葉片的特征信息提取。。與傳統(tǒng)葉面積測(cè)定方法相比,GIS 空間分析技術(shù)應(yīng)用于葉面積量算具有明顯的優(yōu)越性:1) 精度高,葉片圖像的矢量化和空間信息提取全過(guò)程均由軟件自動(dòng)進(jìn)行,人為影響幾乎不存在,因此在葉片形態(tài)、葉緣及葉面積信息的提取與解析方面精確度高;2) 高效,GIS 強(qiáng)大的空間分析工具和日益發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)技術(shù)使得巨量的葉片信息提取與分析輕而易舉,對(duì)于細(xì)碎或者不規(guī)則葉片特征信息(周長(zhǎng)、面積等) 的提取更顯其神速;3)選擇余地大,通過(guò)加設(shè)參照物的方法實(shí)現(xiàn)葉片圖像在GIS 中實(shí)現(xiàn)空間分析的問(wèn)題。