一种精细时空尺度二氧化碳排放要素间影响的空间分析方法技术

本发明专利技术公开了一种精细时空尺度二氧化碳排放要素间影响的空间分析方法，该方法包括：通过二氧化碳通量观测点确定二氧化碳排放空间范围；核算在所述二氧化碳排放空间范围内的二氧化碳通量；将所述二氧化碳排放空间范围进行网格化分割；在所述二氧化碳排放空间范围内进行二氧化碳固排要素逐个核算；识别每个网格单元的二氧化碳固排要素主属性，根据所述二氧化碳通量、所述核算数据，采用多元回归分析方法，求得所述各二氧化碳固排要素，对二氧化碳通量的影响因子；结合该影响因子，对网格单元进行缓冲区分析，确定各二氧化碳排固要素间的影响及对整个目标区域二氧化碳通量的影响。

A spatial analysis method for the influence of carbon dioxide emission factors on fine temporal and spatial scales

The present invention discloses a spatial analysis method for determining the influence of carbon dioxide emission factors in a fine time and space scale. The method includes: determining the space range of carbon dioxide emission through a carbon dioxide flux observation point; accounting for the amount of carbon dioxide in the space range of the carbon dioxide emissions; the space model of the carbon dioxide emissions. The carbon dioxide sequestration elements are calculated in the space range of the carbon dioxide emissions, and the main attributes of the carbon dioxide sequestration elements of each grid unit are identified. According to the carbon dioxide flux and the accounting data, the carbon dioxide solid arrangement is obtained by the multiple regression analysis method. Factor, the influence factor of carbon dioxide flux, combined with the influence factor, to analyze the grid unit, determine the influence of the carbon dioxide emission factors and the effect on the carbon dioxide flux in the whole target area.

【技术实现步骤摘要】
一种精细时空尺度二氧化碳排放要素间影响的空间分析方法
本专利技术涉及城市与生态环境领域，特别涉及一种精细时空尺度二氧化碳排放要素间影响的空间分析方法。
技术介绍
城市地区贡献了全球70％以上的二氧化碳排放，已经对全球碳循环和气候变化产生了深远的影响。目前，国内外城市二氧化碳排放相关研究数据的时间尺度多为年尺度和日尺度，空间尺度多为城市尺度，时空精度较低，不能有效揭示大城市(此处指100万人口以上城市)内部二氧化碳排放过程，而大城市不同区域的道路交通、人口密度、植被和土壤等对城市二氧化碳排放影响差异大，如美国大城市内部10km×10km栅格空间尺度的二氧化碳通量变化范围达到20-160kgCm-2yr-1，因此，城市大幅削减二氧化碳排放迫切需要在更加精细的空间和时间尺度制定政策。现有生态学领域通量观测可以确定微观空间尺度二氧化碳通量，但不能有效辨析其来源；人文地理学通过入户调查、模型模拟等方法可以核算微观空间尺度上各主要碳源二氧化碳的排放量，但该空间二氧化碳排放是多少？各主要碳源贡献比例多大？空间分布情况如何？均存在不确定性，而对于大城市精细时空尺度二氧化碳排放的研究，多数集中在目标区域域的二氧化碳排放总量或交通、建筑物、植被、土壤等单一碳源的二氧化碳排放的时空变化过程上，而大城市是二氧化碳排放复杂区域，现有研究不能够客观揭示城市微观空间多碳源内在的二氧化碳排放过程特征。而目前各二氧化碳固排要素核算范围不统一、方法不一致，这导致二氧化碳排放各要素的核算结果差异大。此外，现有的二氧化碳排放核算只能针对区域内排放量进行统计，分析各要素对整个区域二氧化碳通量的影响，无法反映区域内二氧化碳排放的空间分布情况，更不可能根据空间分布状况进行二氧化碳排固要素间的相互空间影响分析，及对整个目标区域二氧化碳通量的影响程度的确定。针对上述问题，目前仍没有可行的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的上述问题，本专利技术在识别目标区域主要碳源的二氧化碳核算边界基础上，综合通量观测、遥感、入户调查、实地监测和模型模拟等技术方法，确定可被第三方证实的大城市微观时空尺度目标区域主要碳源二氧化碳排放量核算方法。以二氧化碳排放源空间范围为基础，采用“自上而下”二氧化碳通量观测与“自下而上”主要碳源二氧化碳排放核算相结合的大城市精细时空尺度二氧化碳排放研究方法，采用多元回归分析方法分析目标区域二氧化碳固排要素动态影响因子，通过网格化分割研究区域，结合所述影响因子，利用空间分析手段，确定各二氧化碳固排要素间的空间影响及对二氧化碳通量的影响机制，该方法还可达到量化影响的程度。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种精细时空尺度二氧化碳排放要素间影响的空间分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域遥感图像，设定目标区域二氧化碳通量观测点，识别目标区域二氧化碳排放空间范围，设定时间分辨率、时间尺度；核算在所述二氧化碳排放空间范围内所述设定时间分辨率、时间尺度内的二氧化碳通量；将所述二氧化碳排放空间范围进行网格化分割；在所述二氧化碳排放空间范围内，所述设定时间分辨率、时间尺度进行二氧化碳固排要素逐个核算，包括：交通二氧化碳排放核算、居民生活用能直接二氧化碳排放核算、植被光合固碳核算、土壤呼吸二氧化碳排放核算、植被呼吸二氧化碳排放核算；通过遥感图像光谱分析结合目视解译，确定所述二氧化碳排放空间范围网格化分割后每个网格单元的二氧化碳固排要素主属性，所述主属性包括：交通二氧化碳排放属性、居民生活用能直接二氧化碳排放属性、植被土壤排固碳属性；根据所述二氧化碳通量、所述核算数据，采用多元回归分析方法，求得所述不同时间分辨率、时间尺度内的所述各二氧化碳固排要素，对二氧化碳通量的影响因子；以所有格网单元中相同主属性的为一个独立缓冲中心，进行缓冲区分析，计算各缓冲区交叉部分的面积，以及未交叉部分的面积，并根据各缓冲区之间的相互位置关系及缓冲区交叉关系，及交叉、未交叉面积之间的量化比值，确定不同时间分辨率、时间尺度内各二氧化碳排固要素间的影响程度及对整个目标区域二氧化碳通量的影响程度。进一步地，采用KM通量贡献区方法，定量识别以所述二氧化碳通量观测点为中心的所述目标区域二氧化碳排放空间范围，所述时间分辨率为30分钟，所述时间尺度分别为昼夜、月度、季度、年度；利用CO2/H2O通量观测系统，获取所述时间分辨率、时间尺度的二氧化碳通量数据。进一步地，所述交通二氧化碳排放核算，采用如下步骤进行：首先对目标区域交通车辆四大类型：载客汽车、载重汽车、公交车和其他进行细分，建立针对目标区域的道路交通二氧化碳排放核算的车辆分类体系；其次，根据目标区域的温度、湿度、气压，及所述车辆分类体系，进行MOVES模型修正，获得符合所述目标区域的车辆二氧化碳排放因子清单，进行交通二氧化碳排放核算；所述居民生活用能直接二氧化碳排放核算，采用如下计算公式进行计算：CO2＝∑i(CIi*Xi)*N其中，CO2为研究区内居民生活直接二氧化碳排放总量；CIi为第i类生活用能的能源消耗量；Xi为IPCC公布的该能源的生活用能排放因子；N为研究区总户数，建立目标区域工作日及周末居民生活用能直接二氧化碳排放数据库；所述植被光合固碳核算，采用如下方法进行：以被测植被的树冠上、中、下层活体枝条为测定单位，以光合仪器测定目标区域植被的光合固碳效应，用冠层分析仪测量被测植被的总叶片有效面积，用以在植被冠层水平上测算总的净二氧化碳吸收速率，获取目标区域内主要树种类型的树冠面积，将单株植被树种的光合固碳速率扩展到目标区域整个植被光合固碳速率，据此速率进行植被光合固碳核算；所述土壤呼吸二氧化碳排放核算，采用如下方法进行：用土壤呼吸仪测定目标区域典型绿地土壤呼吸和指定土深处温湿度进行观测，以得出二氧化碳排放速率，获得目标区域内土壤总面积，将土壤呼吸仪监测的二氧化碳排放速率，扩展到目标区域整个土壤二氧化碳排放速率，据此速率进行土壤呼吸二氧化碳排放核算；所述植被呼吸二氧化碳排放核算，采用如下方法进行：以被测植被树冠上、中、下层活体枝条为测定单位，用光合仪测定目标区域典型植被的光合呼吸二氧化碳排放效应，同时，使用冠层分析仪测量相应类型植被的总叶片有效面积，用以在植被冠层水平上测算总的CO2排放速率，获得目标区域内主要树种类型的树冠面积，将单株植被树种的CO2排放速率扩展到目标区域整个植被二氧化碳排放速率，据此速率进行植被呼吸二氧化碳排放核算。进一步地，通过对所述二氧化碳固排要素取对数形式，做所述多元回归分析，回归分析的方程为：ln(Yi)＝β0+β1x1i+β2x2i+β3x3i+β4x4i+β5x5i+εi；其中，Yi为所述时间尺度内第i次解算中的目标区域二氧化碳通量；x1i-x5i分别为ln(交通二氧化碳排放核算量)、ln(居民生活用能直接二氧化碳排放核算量)、ln(植被光合固碳核算量)、ln(土壤呼吸二氧化碳排放核算量)、ln(植被呼吸二氧化碳排放核算量)；β0-β5为对应核算量的影响因子，εi为第i次解算中随机因素对Yi的影响；其中，分别用4种不同时间尺度对目标区域进行多元回归分析，得出不同时间尺度下各二氧化碳固排要素，对二氧化碳通量的影响因子。进一步地，所述进行缓冲区分析，所设定的缓冲区缓冲半径为各二氧化碳固排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精细时空尺度二氧化碳排放要素间影响的空间分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域遥感图像，设定目标区域二氧化碳通量观测点，识别目标区域二氧化碳排放空间范围，设定时间分辨率、时间尺度；核算在所述二氧化碳排放空间范围内所述设定时间分辨率、时间尺度内的二氧化碳通量；将所述二氧化碳排放空间范围进行网格化分割；在所述二氧化碳排放空间范围内，所述设定时间分辨率、时间尺度进行二氧化碳固排要素逐个核算，包括：交通二氧化碳排放核算、居民生活用能直接二氧化碳排放核算、植被光合固碳核算、土壤呼吸二氧化碳排放核算、植被呼吸二氧化碳排放核算；通过遥感图像光谱分析结合目视解译，确定所述二氧化碳排放空间范围网格化分割后每个网格单元的二氧化碳固排要素主属性，所述主属性包括：交通二氧化碳排放属性、居民生活用能直接二氧化碳排放属性、植被土壤排固碳属性；根据所述二氧化碳通量、所述核算数据，采用多元回归分析方法，求得所述不同时间分辨率、时间尺度内的所述各二氧化碳固排要素，对二氧化碳通量的影响因子；以所有格网单元中相同主属性的为一个独立缓冲中心，进行缓冲区分析，计算各缓冲区交叉部分的面积，以及未交叉部分的面积，并根据各缓冲区之间的相互位置关系及缓冲区交叉关系，及交叉、未交叉面积之间的量化比值，确定不同时间分辨率、时间尺度内各二氧化碳排固要素间的影响程度及对整个目标区域二氧化碳通量的影响程度。...

【技术特征摘要】
1.一种精细时空尺度二氧化碳排放要素间影响的空间分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域遥感图像，设定目标区域二氧化碳通量观测点，识别目标区域二氧化碳排放空间范围，设定时间分辨率、时间尺度；核算在所述二氧化碳排放空间范围内所述设定时间分辨率、时间尺度内的二氧化碳通量；将所述二氧化碳排放空间范围进行网格化分割；在所述二氧化碳排放空间范围内，所述设定时间分辨率、时间尺度进行二氧化碳固排要素逐个核算，包括：交通二氧化碳排放核算、居民生活用能直接二氧化碳排放核算、植被光合固碳核算、土壤呼吸二氧化碳排放核算、植被呼吸二氧化碳排放核算；通过遥感图像光谱分析结合目视解译，确定所述二氧化碳排放空间范围网格化分割后每个网格单元的二氧化碳固排要素主属性，所述主属性包括：交通二氧化碳排放属性、居民生活用能直接二氧化碳排放属性、植被土壤排固碳属性；根据所述二氧化碳通量、所述核算数据，采用多元回归分析方法，求得所述不同时间分辨率、时间尺度内的所述各二氧化碳固排要素，对二氧化碳通量的影响因子；以所有格网单元中相同主属性的为一个独立缓冲中心，进行缓冲区分析，计算各缓冲区交叉部分的面积，以及未交叉部分的面积，并根据各缓冲区之间的相互位置关系及缓冲区交叉关系，及交叉、未交叉面积之间的量化比值，确定不同时间分辨率、时间尺度内各二氧化碳排固要素间的影响程度及对整个目标区域二氧化碳通量的影响程度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用KM通量贡献区方法，定量识别以所述二氧化碳通量观测点为中心的所述目标区域二氧化碳排放空间范围，所述时间分辨率为30分钟，所述时间尺度分别为昼夜、月度、季度、年度；利用CO2/H2O通量观测系统，获取所述时间分辨率、时间尺度的二氧化碳通量数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述交通二氧化碳排放核算，采用如下步骤进行：首先对目标区域交通车辆四大类型：载客汽车、载重汽车、公交车和其他进行细分，建立针对目标区域的道路交通二氧化碳排放核算的车辆分类体系；其次，根据目标区域的温度、湿度、气压，及所述车辆分类体系，进行MOVES模型修正，获得符合所述目标区域的车辆二氧化碳排放因子清单，进行交通二氧化碳排放核算；所述居民生活用能直接二氧化碳排放核算，采用如下计算公式进行计算：CO2=∑i(CIi*Xi)*N其中，CO2为研究区内居民生活直接二氧化碳排放总量；CIi为第i类生活用能的能源消耗量；Xi为IPCC公布的该能源的生活用能排放因子；N为研究区总户数，建立目标区域工作日及周末居民生活用能直接二氧化碳排放...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇，袁靓，石广义，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11