一种对森林生态系统蒸散量拆分的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于对森林生态系统蒸散量拆分技术领域，公开了一种对森林生态系统蒸散量拆分的装置，所述对森林生态系统蒸散量拆分的装置包括：土壤湿度采集模块、植被湿度采集模块、中央控制模块、蒸散量计算模块、拆分模块、湿度变化统计模块、森林生态健康评价模块、显示模块。本发明专利技术通过蒸散量计算模块在利用可见光波段遥感数据计算森林能量平衡方程所需要的关键参数，结合得到的子像元温度数据计算得到森林尺度的森林蒸散量；本发明专利技术可以将森林蒸散量由低空间分辨率提高到森林尺度，从而能够准确表达蒸散量的空间连续变化情况；同时，通过拆分模块采用了基于同位素标记的方法计算蒸散量并进行拆分，拆分结果准确，实现简单。实现简单。实现简单。

【技术实现步骤摘要】
一种对森林生态系统蒸散量拆分的装置


[0001]本专利技术属于对森林生态系统蒸散量的拆分
，尤其涉及一种对森林生态系统蒸散量拆分的装置。

技术介绍

[0002]森林生态系统是森林生物与环境之间、森林生物之间相互作用，并产生能量转换和物质循环的统一体系。可分为天然林生态系统和人工林生态系统。森林具有调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙等方面的功能；蒸散是森林生态系统中水分循环的重要组成部分，同时与植物的生理活动密切相关，研究森林蒸散对理解森林水文规律具有重要意义。一般来说，森林生态系统蒸散量包括土壤蒸发量和植被蒸腾量，提高对蒸散组分的认识非常重要，因为其不仅蕴含着丰富的关于土壤
‑
植被
‑
大气系统(SPAC)水，热，碳交换的信息，而且有助于更好地理解水平衡和植物与水的反馈机制；然而，现有对森林生态系统蒸散量拆分的装置不能准确计算森林生态系统蒸散量；同时，现有的基于稳定同位素技术对森林生态系统蒸散量进行定量拆分的结果不够准确，受干扰因素多。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对森林生态系统蒸散量拆分的装置，其特征在于，所述对森林生态系统蒸散量拆分的装置包括：土壤湿度采集模块、植被湿度采集模块、中央控制模块、蒸散量计算模块、拆分模块、湿度变化统计模块、森林生态健康评价模块、显示模块；土壤湿度采集模块，与中央控制模块连接，用于通过湿度传感器采集森林土壤湿度数据；植被湿度采集模块，与中央控制模块连接，用于通过湿度传感器采集森林植被湿度数据；中央控制模块，与土壤湿度采集模块、植被湿度采集模块、蒸散量计算模块、拆分模块、湿度变化统计模块、森林生态健康评价模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；蒸散量计算模块，与中央控制模块连接，用于计算森林生态系统蒸散量；拆分模块，与中央控制模块连接，用于通过森林生态系统蒸散水汽氧同位素组成、土壤蒸发水汽氧同位素组成和植被蒸腾水汽氧同位素组成对森林生态系统植被蒸腾量占总的蒸散量的比例、土壤蒸发量占总的蒸散量的比例进行拆分；湿度变化统计模块，与中央控制模块连接，用于通过统计程序统计蒸散后湿度的变化；所述湿度变化统计模块统计方法：通过在森林多位置布置湿度传感器，实时记录森林蒸散前后的湿度数据；通过统计程序将获取的湿度数据进行统计，并绘制湿度变化曲线，反应蒸散后湿度的变化；森林生态健康评价模块，与中央控制模块连接，用于通过评价程序根据蒸散量的变化对森林生态健康程度进行评价；所述森林生态健康评价模块评价方法：统计历史森林生态蒸散量数据；提取森林生态健康状态对应的健康蒸散量数据；并归纳确定健康蒸散量区间；如果当前森林生态蒸散量数值不在健康蒸散量区间，评价森林生态健康程度差；如果当前森林生态蒸散量数值在健康蒸散量区间，评价森林生态健康程度良好；显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示土壤湿度、植被湿度、森林生态系统蒸散量、湿度变化统计结果、森林生态健康评价结果。2.如权利要求1所述对森林生态系统蒸散量拆分的装置，其特征在于，所述蒸散量计算模块计算方法如下：1)通过遥感设备获取监测目标的遥感数据；对原始空间分辨率的热红外遥感数据与原始空间分辨率的可见光遥感数据进行空间配准；2)利用经过空间配准后的热红外遥感数据和可见光遥感数据计算子像元温度；利用原始空间分辨率的可见光遥感数据计算森林参数，所述森林参数包括反照率、比辐射率和植被覆盖度；3)根据所述反照率、比辐射率及子像元温度计算森林净辐射通量；利用所述森林净辐射通量和植被覆盖度计算土壤热通量；计算森林显热通量H，并根据所述森林显热通量、森林净辐射通量和土壤热通量以及森林能量平衡方程计算得到森林尺度的森林蒸散量。3.如权利要求2所述对森林生态系统蒸散量拆分的装置，其特征在于，所述利用经过空间配准后的热红外遥感数据和可见光遥感数据计算子像元温度具体包括：对原始空间分辨率的可见光遥感数据进行重采样，以使其空间分辨率与原始空间分辨
率的热红外遥感数据相同；利用重采样后的可见光遥感数据计算植被指数NDVIL，并建立该植被指数与原始空间分辨率的热红外遥感数据间的模型，即式(1)、(2)，并求解出模型系数a、b、c：T
′
＝a+bNDVIL+cNDVIL2(1)NDVIL＝(LBnir
‑
LBrd)(LBir+LBred)(2)T
′
指原始空间分辨率的热红外遥感数据对应的像元温度，LB
nir
和LB
red
分别代表原始空间分辨率的可见光遥感数据中的近红外波段和红光波段；利用原始空间分辨率的可见光遥感数据计算植被指数NDVI
L
，并将植被指数NDVI
L
代入公式(3)计算得到高分辨率温度Ts；计算热红外遥感温度Tr与T
′
之差，并将差值作为误差项补充到Ts中得到子像元温度Tsub，即根据式(3)计算子像元温度：Tsub＝Ts+(Tr
‑
T
′
)(3)其中，Tr为热红外遥感温度；T
′
指原始空间分辨率的热红外遥感数据对应的像元温度；Ts为土壤蒸发表面的温度；Tsub为子像元温度；得到子像元温度的空间分辨率与原始空间分辨率的可见光遥感数据的空间分辨率相同。4.如权利要求2所述对森林生态系统蒸散量拆分的装置，其特征在于，所述根据所述反照率、比辐射率及子像元温度计算森林净辐射通量具体为：根据所述反照率、比辐射率及子像元温度，计算森林净辐射通量Rn，所述净辐射通量包括森林入射和反射短波辐射、森林入射和反射长波辐射：R
n
＝R
s
↓‑
R
s
↑
+
R
L
↓‑
R
L
↑
＝(1
‑
a)Q+(1
‑
a)P
‑
εσ(Tsub)4ꢀꢀꢀ
(4)其中，R
s
↓
、R
s
↑
分别为森林入射和反射短波辐射；R
L
↓
、R
L
↑
分别为森林入射和反射长波辐射；a为利用可见光遥感数据计算的反照率；Q为太阳总下行短波辐射；P为大气热辐射；ε为利用原始空间分辨率的可见光遥感数据计算的比辐射率；σ为波尔兹曼常数。5.如权利要求2所述对森林生态系统蒸散量拆分的装置，其特征在于，所述对原始空间分辨率的热红外遥感数据与原始空间分辨率的可见光遥感数据的空间坐标进行转换，以使得这两种数据的像素在空间位置上一致；在原始空间分辨率的可见光遥感数据中选择图像控制点，并根据图像控制点求解热红外遥感数据与可见光遥感数据像素之间坐标转换的二次多项式系数，然后利用所述二次多项式系数将原始空间分辨率的热红外遥感数据像素进行空间坐标转换，转换到原始空间分辨率的可见光遥感数据的地理投影空间，得到经空间坐标转换后的热红外遥感数据Tr，转换公式如下：X＝a0+a1x+a2y+a3x2+a4y2+a5xy
ꢀꢀ
(5)Y＝b0+b1x+...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛晓敏，吴延庆，胡亚萍，丁晖，吴翼，周旭，陈水飞，郑笑，王艺霏，王乐，雍凡，张文文，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：