CN111948734A - 一种作物冠层表型及微气象参数测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种作物冠层表型及微气象参数测量装置及方法，该装置包括：VR相机拍摄实时视频图像，并将实时视频图像发送给VR设备；VR设备接收实时视频图像，并将实时视频图像展示给用户，以使得用户根据所述实时视频图像，通过控制手柄，向移动机器人发送控制指令；移动机器人根据控制指令，移动到作物冠层的预设位置；表型参数测量模块测量预设位置处作物冠层的表型参数；微气象参数测量模块测量预设位置处作物冠层的微气象参数。本发明实施例摆脱了人工测量方式效率低、人为误差大、侵入式测量对冠层微环境的扰动等缺点。测量过程自动化程度高，测量指标包涵范围广，数据自动存储并能上传到云端，便于后续处理和进一步整合。
Description
技术领域
本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种作物冠层表型及微气象参数测量装置及方法。
背景技术
作物冠层内部表型及微气象参数，影响作物的光合有效辐射截获量，潜热和感热通量，地表生态系统与大气的CO2交换。是植被生长发育模型和遥感数据同化中重要输入参数和条件变量。
能够自动化连续在线监测冠层内部表型及微气象参数变化规律，有助于理解环境参数、栽培手段、品种特性等诸多因素在冠层营养生长和生殖生长阶段的不同作用，有助于促进作物精准栽培、商业化育种、作物种质资源保护的进一步发展。
现有技术中常用的作物冠层内部表型及微气象获取手段主要分为以下2种：(1)手持作物表型获取设备，进入冠层人工测量。设置冠层内气象站，定点测量冠层内部微气象参数；(2)使用无人机或者表型平台从冠层顶部获取冠层外部表型参数，近似代替内部表型参数。
现有技术中自动化程度不够，测量过程中需要人工大量参与，导致数据获取的时空分辨率不够精细，对冠层内部表型及微气象产生干扰，破坏作物冠层结构，破坏冠层温度、二氧化碳浓度、光合有效辐射等参数在冠层垂直方向上垂直分布规律。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种作物冠层表型及微气象参数测量装置及方法。
第一方面，本发明实施例提供一种作物冠层表型及微气象参数测量装置，包括：移动机器人、VR相机、支架、VR设备、控制手柄、表型参数测量模块和微气象参数测量模块，其中，所述支架安装在所述移动机器人顶部，所述VR相机安装在所述支架顶部，所述表型参数测量模块和所述微气象参数测量模块安装在所述移动机器人上；
所述VR相机用于拍摄实时视频图像，并将所述实时视频图像发送给所述VR设备；
所述VR设备用于接收所述实时视频图像，并将所述实时视频图像展示给用户，以使得所述用户根据所述实时视频图像，通过所述控制手柄，向所述移动机器人发送控制指令；
所述移动机器人用于根据所述控制指令，移动到作物冠层的预设位置；
所述表型参数测量模块用于测量所述预设位置处所述作物冠层的表型参数；
所述微气象参数测量模块用于测量所述预设位置处所述作物冠层的微气象参数。
优选地，还包括可折叠机械支撑臂，所述可折叠机械支撑臂固定在所述移动机器人顶部，相应地：
所述表型参数测量模块为多个，分别固定在所述可折叠机械支撑臂的不同位置，以测量不同高度处所述作物冠层的表型参数；
所述微气象参数测量模块为多个，分别固定在所述可折叠机械支撑臂的不同位置，以测量不同高度处所述作物冠层的微气象参数。
优选地，还包括：半球图像传感器，所述半球图像传感器安装在所述移动机器人上，用于获取所述作物冠层的半球图像。
优选地，对于任一高度处的表型参数测量模块，所述表型参数测量模块包括3D点云传感器、多光谱传感器、叶绿素荧光传感器、可见光传感器和红外热成像传感器中的一种或多种，具体地：
所述3D点云传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层的叶片3D点云、茎秆3D点云、雄穗的3D点云，以计算所述任一高度处所述作物冠层的叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎秆节间长度、茎秆直径、雄穗分支数、雄穗分支角度和雄穗体积中的一种或多种；
所述多光谱传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层的叶片的光谱数据、茎秆的光谱数据和雄穗的光谱数据，以计算所述任一高度处所述作物冠层中各器官含水量和氮素含量，其中，所述光谱数据包括红光谱反射数据、绿光谱反射数据、蓝光谱反射数据和近红外波段光谱反射数据中的一种或多种；
所述叶绿素荧光传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的瞬时荧光强度、茎秆的瞬时荧光强度和雄穗的瞬时荧光强度，以计算所述任一高度处所述作物冠层的叶片和非叶器官光合速率强弱；
所述可见光传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的投影面积、茎秆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓扑连接关系、雄穗花粉计数；
所述红外热成像传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的表面温度、茎秆的表面温度、雄穗的表面温度，以表示植株器官生理反应进程的强弱。
优选地，对于任一高度处的微气象参数测量模块，所述微气象参数测量模块包括光合有效辐射传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器和二氧化碳浓度传感器中的一种或多种；
所述光合有效辐射传感器用于测量所述任一高度处的光合有效辐射量；
所述空气温度传感器用于测量所述任一高度处的空气温度；
所述空气湿度传感器用于测量所述任一高度处的空气湿度；
所述二氧化碳浓度传感器用于测量所述任一高度处的二氧化碳浓度。
优选地，所述支架为旋转支架，以调节所述VR相机的拍摄角度。
优选地，所述可折叠机械支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，所述第一支撑臂的一端固定在所述移动机器人上，所述第二支撑臂的一端与所述第一支撑臂的另一端可活动连接，所述第二支撑臂的另一端与所述第三支撑臂的一端可活动连接，所述第一支撑臂、所述第二支撑臂和所述第三支撑臂上均安装一个表型参数测量模块和一个微气象参数测量模块。
第二方面，本发明实施例提供一种作物冠层表型及微气象参数测量方法，包括：根据每一高度处的叶片的3D点云、茎秆的3D点云、雄穗的3D点云，获取每一高度处的叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎秆节间长度、茎秆直径、雄穗分支数、雄穗分支角度和雄穗体积；
根据每一高度处叶片的光谱数据、茎秆的光谱数据、雄穗的的光谱数据，获取每一器官含水量和氮素含量；
根据每一高度处叶片的瞬时荧光强度、茎秆的瞬时荧光强度、雄穗的瞬时荧光强度，获取叶片和非叶器官光合速率；
获取每一高度处叶片的投影面积、茎秆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓扑连接关系、雄穗花粉计数；
根据每一高度处叶片的表面温度、茎秆的表面温度、雄穗的表面温度，获取植株器官生理反应进程的强度。
优选地，还包括：
根据微气象参数，获取每一高度处微气象参数梯度变化量，以计算冠层群体光合有效辐射截获量、群体光合速率、群体蒸腾速率，所述微气象参数包括光合有效辐射量、空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度。
优选地，还包括：
根据所述半球图像，计算冠层孔隙度、叶面积指数、平均叶倾角、丛生指数。
本发明实施例提供的一种作物冠层表型及微气象参数测量装置及方法，通过远程实时运动控制能够在作物冠层内自由移动，在冠层内部自动连续测量冠层表型参数和微气象参数，为作物长势长相研判提供必要的表型和环境数据支撑。摆脱了人工测量方式效率低、人为误差大、侵入式测量对冠层微环境的扰动等缺点。测量过程自动化程度高，测量指标包涵范围广，数据自动存储并能上传到云端，便于后续处理和进一步整合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种作物冠层表型及微气象参数测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种作物冠层表型及微气象参数测量方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种作物冠层表型及微气象参数测量装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种一种作物冠层表型及微气象参数测量装置，包括：
移动机器人101、VR相机102、支架103、VR设备104、控制手柄105、表型参数测量模块106和微气象参数测量模块107，其中，所述支架安装在所述移动机器人顶部，所述VR相机安装在所述支架顶部，所述表型参数测量模块和所述微气象参数测量模块安装在所述移动机器人上；
所述VR相机用于拍摄实时视频图像，并将所述实时视频图像发送给所述VR设备；
所述VR设备用于接收所述实时视频图像，并将所述实时视频图像展示给用户，以使得所述用户根据所述实时视频图像，通过所述控制手柄，向所述移动机器人发送控制指令；
所述移动机器人用于根据所述控制指令，移动到作物冠层的预设位置；
所述表型参数测量模块用于测量所述预设位置处所述作物冠层的表型参数；
所述微气象参数测量模块用于测量所述预设位置处所述作物冠层的微气象参数。
具体地，本发明实施例中作物冠层表型及微气象参数测量装置由移动机器人、VR相机、支架、VR设备、控制手柄、表型参数测量模块和微气象参数测量模块组成。移动机器人内部安装有供电模块、转向模块、数据采集存储模块、远程通讯模块，能够被远程遥控自主在作物冠层中行走，是整个装置的关键支撑模块。
支架安装在移动机器人的顶部，VR相机安装在支架顶部，表型参数测量模块和微气象参数测量模块安装在移动机器人上。
VR相机用来获取移动机器人所在位置的3D实时视频图像，并将该实时视频图像发送给VR设备，VR设备接收该实时视频图像，VR设备内安装有左右眼3D显示装置，为控制者提供3D实时视频图像，用户戴上VR设备能实时看到实时视频图像，让用户沉浸式远程观察到该测量装置当前的运动状态和外界冠层实景。
用户根据看到的实时视频图像，判断此时是否为作物冠层测量的最佳位置，如果不是，通过控制手柄远程遥控移动机器人，控制者可以通过运动控制器操作移动机器人前进、后退、转向、停留。用户通过控制手柄向移动机器人发送控制指令，移动机器人根据该控制指令向相应的方向进行移动，以达到符合冠层测量的预设位置。
表型参数测量模块内部安装有多种不同类型的传感器，用来测量该作物冠层的表型参数，微气象参数测量模块内部安装有多种不同类型的传感器，用来测量该作物冠层的微气象参数。
本发明实施例公开了一种作物冠层表型及微气象参数测量装置，该装置通过远程实时运动控制能够在作物冠层内自由移动，在冠层内部自动连续测量冠层表型参数和微气象参数，为作物长势长相研判提供必要的表型和环境数据支撑。
在上述实施例的基础上，优选地，还包括可折叠机械支撑臂108，所述可折叠机械支撑臂固定在所述移动机器人顶部，相应地：
所述表型参数测量模块为多个，分别固定在所述可折叠机械支撑臂的不同位置，以测量不同高度处所述作物冠层的表型参数；
所述微气象参数测量模块为多个，分别固定在所述可折叠机械支撑臂的不同位置，以测量不同高度处所述作物冠层的微气象参数。
具体地，该作物冠层表型及微气象参数测量装置还包括可折叠机械支撑臂，该可折叠机械支撑臂安装在移动机器人顶部。该参数测量装置包括多个表型参数测量模块和微气象参数测量模块，表型参数测量模块分别固定在可折叠机械支撑臂的不同位置处，可以分别测量不同高度处作物冠层的表型参数。微气象参数测量模块也分别固定在可折叠机械支撑臂的不同位置处，可以分别测量不同高度处作物冠层的微气象参数。
在上述实施例的基础上，优选地，还包括：半球图像传感器109，所述半球图像传感器安装在所述移动机器人上，用于获取所述作物冠层的半球图像。
该参数测量装置包括半球图像传感器，半球图像传感器安装在移动机器人上，以用来拍摄作物冠层的半球图像。
在上述实施例的基础上，优选地，对于任一高度处的表型参数测量模块，所述表型参数测量模块包括3D点云传感器、多光谱传感器、叶绿素荧光传感器、可见光传感器和红外热成像传感器中的一种或多种，具体地：
所述3D点云传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层的叶片3D点云、茎秆3D点云、雄穗的3D点云，以计算所述任一高度处所述作物冠层的叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎秆节间长度、茎秆直径、雄穗分支数、雄穗分支角度和雄穗体积中的一种或多种；
所述多光谱传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层的叶片的光谱数据、茎秆的光谱数据和雄穗的光谱数据，以计算所述任一高度处所述作物冠层中各器官含水量和氮素含量，其中，所述光谱数据包括红光谱反射数据、绿光谱反射数据、蓝光谱反射数据和近红外波段光谱反射数据中的一种或多种；
所述叶绿素荧光传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的瞬时荧光强度、茎秆的瞬时荧光强度和雄穗的瞬时荧光强度，以计算所述任一高度处所述作物冠层的叶片和非叶器官光合速率强弱；
所述可见光传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的投影面积、茎秆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓扑连接关系、雄穗花粉计数；
所述红外热成像传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的表面温度、茎秆的表面温度、雄穗的表面温度，以表示植株器官生理反应进程的强弱。
以任意一个高度处的表型参数测量模块为例进行说明，该表型参数测量模块中包括多种传感器，分别为3D点云传感器、多光谱传感器、叶绿素荧光传感器、可见光传感器和红外热成像传感器中的一种或多种的组合。
该3D点云传感器可以获取到该高度处作物冠层的叶片3D点云、茎杆3D点云、雄穗的3D点云，用来计算该高度处作物冠层的叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎杆节间长度、茎杆直径、雄穗分枝数、雄穗分支角度和雄穗体积这些参数，当然也可以根据实际需要选择其中需要的几个参数进行计算。
多光谱传感器用来测量该高度处作物冠层的叶片的光谱数据、茎杆的光谱数据和雄穗的光谱数据，以计算该高度处作物冠层中每个器官的含水量和氮素含量，具体地，该光谱数据是包括红光谱反射数据、绿光谱反射数据、蓝光谱反射数据和近红外光谱反射数据中的一种或多种，本发明实施例中光谱数据包括红光谱反射数据、滤光谱反射数据、蓝光盘反射数据和近红外光谱反射数据这四种光谱数据。
叶绿素荧光传感器用来测量该高度处作物冠层叶片的瞬时荧光强度、茎杆的瞬时荧光强度和雄穗的瞬时荧光强度，根据这些参数，测量该高度处作物冠层的叶片和非叶器官的光合速率强弱。
可见光传感器可以用来计算该高度处作物冠层叶片的投影面积、茎杆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓补连接关系和雄穗花粉计数。
红外热成像传感器用来获取该高度处作物冠层叶片的表面温度、茎杆的表面温度、雄穗的表面温度，用这些参数来表示植株器官生理反应进程的强弱。
以上为某一个高度处的表型参数测量模块的具体结构，其它高度处的表型参数测量模块的结构相同。
在上述实施例的基础上，优选地，对于任一高度处的微气象参数测量模块，所述微气象参数测量模块包括光合有效辐射传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器和二氧化碳浓度传感器中的一种或多种；
所述光合有效辐射传感器用于测量所述任一高度处的光合有效辐射量；
所述空气温度传感器用于测量所述任一高度处的空气温度；
所述空气湿度传感器用于测量所述任一高度处的空气湿度；
所述二氧化碳浓度传感器用于测量所述任一高度处的二氧化碳浓度。
以其中任意一个高度处的微气象参数测量模块为例进行说明，该微气象参数测量模块中包括光合有效辐射传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器和二氧化碳传感器中的一种或多种，本发明实施例中包括所有的传感器。
具体地，光合有效辐射传感器用来测量该高度处的光合有效辐射量，空气温度传感器用来测量该高度处的空气温度，空气湿度传感器用来测量该高度处的空气湿度，二氧化碳浓度传感器用来测量该高度处的二氧化碳浓度。
在上述实施例的基础上，优选地，所述支架为旋转支架，以调节所述VR相机的拍摄角度。
具体地，该支架为旋转支架，该旋转支架可以提供水平360°的旋转功能，使VR相机能够获取360°实时视频图像。
在上述实施例的基础上，优选地，所述可折叠机械支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，所述第一支撑臂的一端固定在所述移动机器人上，所述第二支撑臂的一端与所述第一支撑臂的另一端可活动连接，所述第二支撑臂的另一端与所述第三支撑臂的一端可活动连接，所述第一支撑臂、所述第二支撑臂和所述第三支撑臂上均安装一个表型参数测量模块和一个微气象参数测量模块。
具体地，该可折叠机械支撑臂有第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂三部分组成，第一支撑臂的一端固定在移动机器人上，第二支撑臂的一端与第一支撑臂的另一端可活动连接，可活动连接是指第二支撑臂的一端可以绕着第一支撑臂的另一端转动。
第二支撑臂的另一端与第三支撑臂的一端可活动连接，每个支持臂上均安装一个表型参数测量模块和一个气象参数测量模块，在移动机器人移动的过程中，可折叠机械支撑臂处于折叠状态，第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂折叠在一起，在进行参数测量的过程中，第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂在竖直方向上展开，这样就可以测量不同高度处的表型参数和微气象参数。
图2为本发明实施例提供的一种作物冠层表型及微气象参数测量方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
S1，根据每一高度处的叶片的3D点云、茎秆的3D点云、雄穗的3D点云，获取每一高度处的叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎秆节间长度、茎秆直径、雄穗分支数、雄穗分支角度和雄穗体积；
S2，根据每一高度处叶片的光谱数据、茎秆的光谱数据、雄穗的的光谱数据，获取每一器官含水量和氮素含量；
S3，根据每一高度处叶片的瞬时荧光强度、茎秆的瞬时荧光强度、雄穗的瞬时荧光强度，获取叶片和非叶器官光合速率；
S4，获取每一高度处叶片的投影面积、茎秆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓扑连接关系、雄穗花粉计数；
S5，根据每一高度处叶片的表面温度、茎秆的表面温度、雄穗的表面温度，获取植株器官生理反应进程的强度。
本发明实施例中作物冠层内部表型及微气象信息高通量自动获取方法如下：
在一个测量过程中，控制者通过VR设备实时观察移动机器人所处的位置，通过控制手柄将移动机器人导航到测量展开位置。
可折叠机械支撑臂的3个部分在竖直方向上展开，构成作物冠层竖直方向上中下3测量点，以其中任意一个测量点为例进行说明：
该测量点的表型参数测量模块通过3D点云传感器获取植株上部叶片、茎秆、雄穗的3D点云，用于计算叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎秆节间长度、茎秆直径、雄穗分支数、雄穗分支角度、雄穗体积等表型参数。
通过多光谱传感器获取植株上部叶片的光谱反射数据、茎秆的反射数据、雄穗的光谱反射数据，用于计算器官含水量、氮素含量，光谱反射数据包括红光谱反射数据、绿光谱反射数据、蓝光谱反射数据和近红外光谱反射数据。
通过叶绿素荧光传感器获取植株上部叶片的瞬时荧光强度、茎秆的瞬时荧光强度、雄穗的瞬时荧光强度，用以表征叶片和非叶器官光合速率强弱。
通过可见光传感器获取植株上部叶片的投影面积、茎秆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓扑连接关系、雄穗花粉计数。
通过红外热成像传感器获取植株上部叶片的表面温度、茎秆的表面温度、雄穗的表面温度，用于表征植株器官的呼吸作用、蒸腾作用等生理反应进程的强弱。
在上述实施例的基础上，优选地，还包括：根据微气象参数，获取每一高度处微气象参数梯度变化量，以计算冠层群体光合有效辐射截获量、群体光合速率、群体蒸腾速率，所述微气象参数包括光合有效辐射量、空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度。
安装在上中下3个部分的微气参数测量模块获取3个位置的光合有效辐射量、空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度微气象参数，计算上中下3个部分微气象参数梯度变化量，用于计算冠层群体光合有效辐射截获量、群体光合速率、群体蒸腾速率等指标。
在上述实施例的基础上，优选地，还包括：根据所述半球图像，计算冠层孔隙度、叶面积指数、平均叶倾角、丛生指数。
通过半球图像传感器获取冠层半球图像，用于计算冠层孔隙度、叶面积指数、平均叶倾角、丛生指数等冠层群体结构参数。
上述测量获取的参数存储于移动机器人中，通过无线数据通讯功能传输到远程服务器中，便于后期展示、查询、计算。
完成一个测量点工作，控制移动机器人走向下一个测量点运动。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种作物冠层表型及微气象参数测量装置，其特征在于，包括：移动机器人、VR相机、支架、VR设备、控制手柄、表型参数测量模块和微气象参数测量模块，其中，所述支架安装在所述移动机器人顶部，所述VR相机安装在所述支架顶部，所述表型参数测量模块和所述微气象参数测量模块安装在所述移动机器人上；
所述VR相机用于拍摄实时视频图像，并将所述实时视频图像发送给所述VR设备；
所述VR设备用于接收所述实时视频图像，并将所述实时视频图像展示给用户，以使得所述用户根据所述实时视频图像，通过所述控制手柄，向所述移动机器人发送控制指令；
所述移动机器人用于根据所述控制指令，移动到作物冠层的预设位置；
所述表型参数测量模块用于测量所述预设位置处所述作物冠层的表型参数；
所述微气象参数测量模块用于测量所述预设位置处所述作物冠层的微气象参数。
2.根据权利要求1所述的作物冠层表型及微气象参数测量装置，其特征在于，还包括可折叠机械支撑臂，所述可折叠机械支撑臂固定在所述移动机器人顶部，相应地：
所述表型参数测量模块为多个，分别固定在所述可折叠机械支撑臂的不同位置，以测量不同高度处所述作物冠层的表型参数；
所述微气象参数测量模块为多个，分别固定在所述可折叠机械支撑臂的不同位置，以测量不同高度处所述作物冠层的微气象参数。
3.根据权利要求1所述的作物冠层表型及微气象参数测量装置，其特征在于，还包括：半球图像传感器，所述半球图像传感器安装在所述移动机器人上，用于获取所述作物冠层的半球图像。
4.根据权利要求1所述的作物冠层表型及微气象参数测量装置，其特征在于，对于任一高度处的表型参数测量模块，所述表型参数测量模块包括3D点云传感器、多光谱传感器、叶绿素荧光传感器、可见光传感器和红外热成像传感器中的一种或多种，具体地：
所述3D点云传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层的叶片3D点云、茎秆3D点云、雄穗的3D点云，以计算所述任一高度处所述作物冠层的叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎秆节间长度、茎秆直径、雄穗分支数、雄穗分支角度和雄穗体积中的一种或多种；
所述多光谱传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层的叶片的光谱数据、茎秆的光谱数据和雄穗的光谱数据，以计算所述任一高度处所述作物冠层中各器官含水量和氮素含量，其中，所述光谱数据包括红光谱反射数据、绿光谱反射数据、蓝光谱反射数据和近红外波段光谱反射数据中的一种或多种；
所述叶绿素荧光传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的瞬时荧光强度、茎秆的瞬时荧光强度和雄穗的瞬时荧光强度，以计算所述任一高度处所述作物冠层的叶片和非叶器官光合速率强弱；
所述可见光传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的投影面积、茎秆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓扑连接关系、雄穗花粉计数；
所述红外热成像传感器用于获取所述任一高度处所述作物冠层叶片的表面温度、茎秆的表面温度、雄穗的表面温度，以表示植株器官生理反应进程的强弱。
5.根据权利要求1所述的作物冠层表型及微气象参数测量装置，其特征在于，对于任一高度处的微气象参数测量模块，所述微气象参数测量模块包括光合有效辐射传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器和二氧化碳浓度传感器中的一种或多种；
所述光合有效辐射传感器用于测量所述任一高度处的光合有效辐射量；
所述空气温度传感器用于测量所述任一高度处的空气温度；
所述空气湿度传感器用于测量所述任一高度处的空气湿度；
所述二氧化碳浓度传感器用于测量所述任一高度处的二氧化碳浓度。
6.根据权利要求1所述的作物冠层表型及微气象参数测量装置，其特征在于，所述支架为旋转支架，以调节所述VR相机的拍摄角度。
7.根据权利要求2所述的作物冠层表型及微气象参数测量装置，其特征在于，所述可折叠机械支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，所述第一支撑臂的一端固定在所述移动机器人上，所述第二支撑臂的一端与所述第一支撑臂的另一端可活动连接，所述第二支撑臂的另一端与所述第三支撑臂的一端可活动连接，所述第一支撑臂、所述第二支撑臂和所述第三支撑臂上均安装一个表型参数测量模块和一个微气象参数测量模块。
8.一种基于权利要求3至7任一所述作物冠层表型及微气象参数测量装置的测量方法，其特征在于，包括：
根据每一高度处的叶片的3D点云、茎秆的3D点云、雄穗的3D点云，获取每一高度处的叶片长度、叶片宽度、叶片倾斜角度、叶片方位角、茎秆节间长度、茎秆直径、雄穗分支数、雄穗分支角度和雄穗体积；
根据每一高度处叶片的光谱数据、茎秆的光谱数据、雄穗的的光谱数据，获取每一器官含水量和氮素含量；
根据每一高度处叶片的瞬时荧光强度、茎秆的瞬时荧光强度、雄穗的瞬时荧光强度，获取叶片和非叶器官光合速率；
获取每一高度处叶片的投影面积、茎秆的投影面积、雄穗的投影面积、叶色纹理能量、植株各部分的拓扑连接关系、雄穗花粉计数；
根据每一高度处叶片的表面温度、茎秆的表面温度、雄穗的表面温度，获取植株器官生理反应进程的强度。
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，还包括：
根据微气象参数，获取每一高度处微气象参数梯度变化量，以计算冠层群体光合有效辐射截获量、群体光合速率、群体蒸腾速率，所述微气象参数包括光合有效辐射量、空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度。
10.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，还包括：
根据所述半球图像，计算冠层孔隙度、叶面积指数、平均叶倾角、丛生指数。
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