地理信息系统( Geograp hic information system ,简称GIS ) 为图形管理系统和数据管理系统的有机结合体, 是现实世界在计算机中的缩影,而空间分析则是其核心和灵魂。在矢量结构下,面状对象面积量算采用几何交叉处理方法;对于栅格结构,多边形面积计算则是统计具有相同属性值的格网数目,专业叶面积仪器工作原理也基于此———方格近似积分法,即将被测叶片划分成许多小格(仪器精度越高,小格面积越小) ,然后将小格总数乘以小格面积即得到被测叶面积。由于GIS 集成了数据库管理、高效图形算法、插值和网络分析等多学科的最新技术与手段,为空间分析提供了强大的工具。从而使得过去复杂困难的空间分析任务变得简单易行。

      叶片既是植物重要的光合器官,又是植物蒸腾的主要途径,因此叶片特征信息尤其是叶面积常被作为衡量植物生长发育和群体结构是否合理的主要观测指标。目前测定叶面积的方法主要有叶面积仪法、求积仪法、方格法、重量法和长宽系数法等,在获取植物特征信息方面具有一定的优势,但手工测定受人为影响存在低效率、高误差;专业叶面积仪价高易损、野外操作局限性大,且对叶片卷曲、破损所造成的面积损失无法弥补等,使得叶面积信息快速准确获取相当困难。苜蓿( Medica go sat i v a) 多为三出羽状复叶,也有多叶变异株丛,特别是各小叶片大小不均、品种间叶片形态各异等特点,更为叶面积的准确快速测定增加了很大难度。鉴于此,本研究借助GIS 空间分析技术获取苜蓿叶片信息,以探求简捷准确的叶面积测定方法。植物叶面积测定时用到的仪器有植物叶面积仪或手持叶面积仪。

      用GIS空间分析功能量算叶面积操作简单,单叶片或批量处理可根据需要自由选择。利用GIS 空间分析技术提取图像(周长、面积) 信息与图形实际信息相对误差极低( ≤1. 08 %) ,说明GIS 空间分析技术完全可以用于苜蓿等不规则叶片的特征信息提取。。与传统叶面积测定方法相比,GIS 空间分析技术应用于叶面积量算具有明显的优越性:1) 精度高,叶片图像的矢量化和空间信息提取全过程均由软件自动进行,人为影响几乎不存在,因此在叶片形态、叶缘及叶面积信息的提取与解析方面精确度高;2) 高效,GIS 强大的空间分析工具和日益发达的计算机技术使得巨量的叶片信息提取与分析轻而易举,对于细碎或者不规则叶片特征信息(周长、面积等) 的提取更显其神速;3)选择余地大,通过加设参照物的方法实现叶片图像在GIS 中实现空间分析的问题。