根系分析包括根长测量和根系分级等, 在不同灌溉
方式对作物生长影响的对比研究等方面具有重要意义。
目前常用的根长测量方法主要有直接测量法、网格交叉
法、根长测定仪法和图像分析法等, 根系分级以人工量
取根的直径为主。当根的形状规则且数量较少时直接测
量法比较有效, 而当根较细、形状不规则且根量很大时
则效率较低, 人为误差大。网格法在具有直接测量法不
足的同时, 测量精度还受网格单位选择的限制。根长测
定仪法虽然具有测量速度快的特点, 但其测量结果具有
较大的波动性。目前国内市场上销售的根系分析图像软
件, 都要借助于特殊的软硬件设备[ 1, 2 ] , 价格昂贵。
随着微型计算机成本的降低和处理器速度的提高,
以前仅能在图形工作站上运行的地理信息系统(Geo2
graph ic Info rm at ion System , 简称G IS) 软件, 目前大多
能够在微型计算机上运行, 而且已经比较普及。
利用现有地理信息系统软件(ARC? IN FO ) , 作者
提出了一种根长测量和根系分级方法, 利用扫描仪和微
型计算机, 就能简便、快速、准确的进行根系分析。
1　主要设备
硬件: 计算机, 主频100 Hz 以上, 内存64M 以上,
能够运行ARC? IN FO、Pho toShop 等软件; 扫描仪一台
(本研究使用紫光C700) ; 15 cm ×25 cm ×2 cm 玻璃平
盘一个。
软件: 操作系统,W indow N T?2000?X P; 图形处
理,ARC? IN FO 8. 02; 图像处理, Pho toShop 6. 0; 矢量
化处理, R2V 5. 5。
2　基本原理
    地理信息系统融计算机图形学、地理科学、数据库
科学、信息科学和管理科学于一体, 能够同时存储、分析
和表达各种图形信息与属性信息。在G IS 中, 图形数据
通常以(X , Y ) 坐标链方式存储在图形文件系统中, 属
性数据则以数据表形式存储在关系数据库中。G IS 一般
利用图形数据库与属性数据库中一个相同的ID ( Iden2
t ify) 字段将图形数据和属性数据联接起来, 从而实现从
图形到属性和从属性到图形的双向查询、检索与互动等
操作。
    ARC? IN FO 地理信息系统软件是美国环境系统研
究所(ESR I) 的著名产品, 该软件由描述图形特征和拓
扑关系的ARC 图形系统与记录属性数据的IN FO 数
据库系统二部分组成。ARC? IN FO 软件能够自动计算
其Coverage 数据格式中线状对象的长度, 并将长度值
存储在IN FO 数据表中。通过ARC? IN FO 软件的互动
操作功能, 可以方便地从ARC 图形系统中找到每一条
线状对象在IN FO 数据表中对应的长度值[ 3 ]。
    利用ARC? IN FO 软件对图形对象的长度、面积进
行量算的前提是图形应具备一定的空间投影方式, 而根
的扫描图像不具备任何投影方式。为了能够在不具备投
影方式的条件下对根进行准确测量, 可将一个已准确测
量出长度的线状物体(直径不要太大) 作为参照对象和
根一起扫描, 从而利用ARC? IN FO 软件同时获得根和
参照对象在不具备投影方式条件下的相对长度, 最后计
算出根的实际长度。因此, 只要将根的数字信息以线要
素形式输入到ARC? IN FO 软件的Coverage 数据文件
中, 就可以测量根长。
    根系分级方法建立在根长测量方法基础之上。利用
图像处理软件(Pho toShop ) , 计算出根扫描图像中每条
根的像素数, 进一步计算出每条根的面积[ 4- 7 ] , 然后根
据利用G IS 法测量的根长, 计算出每条根的平均直径,
从而实现根系分级。