一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法及系统，涉及数据处理技术领域，通过基于生态数据集进行目标区块划分构建多区块集群；对多区块集群各生态数据集进行多层级数据特征提取；基于生态系统的层级设定根据多层级数据构建各区块模拟生态系统；根据气象影响因子信息对层级设定进行影响程度分析，将气象因子影响关系嵌入各区块模拟生态系统中；根据各区块模拟生态系统对各区块进行碳储量分析获得各区块碳储量；根据多区块集群的划分信息进行整合获得目标区域的碳汇量测算结果。解决碳汇量存在测算精度不足的技术问题，达到对生态系统进行模拟，利用各层级数据量化关系对生态系统的碳汇量的变化关系进行预测，提高测算精度的技术效果。测算精度的技术效果。测算精度的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法及系统


[0001]本专利技术涉及数据处理
，具体涉及一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法及系统。

技术介绍

[0002]碳循环是一个动态的变化系统，包括土壤、植被、残体、木产品等，森林对于碳循环的动态变化起到决定性作用，近些年，国内外对森林碳储量已展开研究，不仅说明碳循环的重要性，而且说明了量化、管理碳循环的必要性。除了增加节能环保的措施外，对于森林等生态系统的碳汇量的测算也为其提供了保证，碳汇量的测算是指计算出森林能够吸收和储存多少二氧化碳，通过对森林碳汇量的可靠运算，结合针对性的节能环保措施，提供生态环境。
[0003]现有技术主要利用样方调查法、站点观测法、自下而上方法、自上而下方法进行测算，样方调查法是通过样地得到植被的平均碳密度，然后用不同植被碳密度和对应的面积进行相乘得到的碳含量，这种方法计算精度差，依靠当下采集到的实时数据；站点观测法利用涡度相关原理对碳进行地基观测，通过高精度仪器站点分布的制约，存在不完全覆盖，从而影响到计算结果，若为了提供计算精度则需要增大观测的范围，自下而上方法，利用检测到的数据，利用生态系统模型模拟区域或全球的碳通量，生态模型包括统计模型、利用效率模型、生理过程模型。他通过生态模型对运算处理预估碳通量，但生态模型过于复杂，很多参数难以确定，从而影响到测算的结果；自上而下是以大气传输模型为正演模型，采用贝叶斯优化算法对先验碳通量持续调整优化，从大气角度发出通过分析大气中的碳含量的变化来计算和反演碳汇量，并非直接对森林植被进行采集和测算，也会影响到测算的精度。综上可见，现有技术中的各测算方法均存在一些弊端和不足，存在测算精度不足、使用范围局限的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请通过提供了一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法及系统，解决了现有技术中碳汇量测算需要阶段性对森林植被状态进行数据采集，存在测算精度不足的技术问题。达到了对生态系统进行模拟，利用各层级数据量化关系对生态系统的碳汇量的变化关系进行预测，通过各区块集群进行分区测算，以贴合各植被的具体碳储量，避免利用样方碳含量进行统一计算造成的误差大的问题，从而实现目标区域的碳汇量测算，确保了测算的精准度的技术效果。
[0005]鉴于上述问题，本申请提供了一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法及系统。
[0006]一方面，本申请提供了一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法，所述方法包括：对选定目标区域的生态系统进行数据采集得到生态数据集；基于所述生态数据集进行目标区块划分，构建多区块集群；获得生态系统的层级设定，基于所述生态系统的层级设定对所述多区块集群各生态数据集进行多层级数据特征提取，得到多层级数据；基于生态系统的
层级设定，根据所述多层级数据构建各区块模拟生态系统；获得气象影响因子信息，并根据所述气象影响因子信息对所述层级设定进行影响程度分析，确定气象因子影响关系，将所述气象因子影响关系嵌入所述各区块模拟生态系统中；根据所述各区块模拟生态系统对各区块进行碳储量分析，获得各区块碳储量；根据所述多区块集群的划分信息、所述各区块碳储量进行整合计算，获得目标区域的碳汇量测算结果。
[0007]优选的，基于所述生态数据集进行目标区块划分，构建多区块集群，包括：根据所述生态数据集中的遥感信息对目标区域进行植被提取，基于植被识别提取数据确定目标区域植被密度分布信息；根据所述目标区域植被密度分布信息，进行密度跨度均值计算，确定密度分区跨度要求，并按照所述密度分区跨度要求对目标区域进行分组，构建所述多区块集群。
[0008]优选的，获得生态系统的层级设定，基于所述生态系统的层级设定对所述多区块集群各生态数据集进行多层级数据特征提取，得到多层级数据，包括：对所述多区块集群的生态数据集进行分别进行土壤层特征提取、亚冠层特征提取、冠层上层特征提取，获得土壤层特征数据、亚冠层特征数据、冠层上层特征数据；将所述土壤层特征数据、亚冠层特征数据、冠层上层特征数据作为所述多层级数据。
[0009]优选的，基于生态系统的层级设定，根据所述多层级数据构建各区块模拟生态系统，包括：设定各区块集群的样本区，对各区块进行样本区信息采集，获得样本区信息集；基于生态系统的层级设定，根据所述样本区信息集对样本区各层级的碳储量关系进行分析，确定碳储量参数关系；根据所述样本区信息集、碳储量参数关系，建立碳储量分析模型，将各层的碳储量分析模型添加至所述各区块模拟生态系统对应层级中。
[0010]优选的，根据所述样本区信息集、碳储量参数关系，建立碳储量分析模型，包括：获得预设时间周期的样本区信息集，根据所述预设时间周期的样本区信息集，获得植被生长线，所述植被生长线为基于采集时间确定的植被数据时序链；基于所述植被生长线的时序关系、各时序节点的碳储量参数关系，构建马尔科夫链模型；基于所述马尔科夫链模型确定植被状态转移概率，根据所述植被状态转移概率、所述碳储量参数关系，确定节点碳储量分析结果，其中，所述碳储量分析模型包括所述马尔科夫链模型。
[0011]优选的，根据所述多区块集群的划分信息、所述各区块碳储量进行整合计算，获得目标区域的碳汇量测算结果，包括：根据样本区与区块集群的数量级关系、样本区碳储量，确定样本区对应的区块的碳储量；将所有区块的碳储量进行累加，获得所述目标区域的碳汇量测算结果。
[0012]优选的，所述方法包括：根据所述气象影响因子信息、所述气象因子影响关系确定对植被状态的影响关系，将气象影响因子对于植被状态的影响关系添加至所述马尔科夫链模型中；通过马尔科夫链模型对当前时间节点的植被生长状态概率进行确定，获得区块植被生长状态，基于所述区块植被生长状态，确定当前区块碳储量；基于所述区块植被生长状态，通过马尔科夫链模型获得下一节点的预测植被生长状态，并根据所述预测植被生长状态对区块进行碳储量进行预测。
[0013]优选的，根据所述气象影响因子信息对所述层级设定进行影响程度分析，确定气象因子影响关系，包括：根据所述预设时间周期的样本区信息集，进行样本区气象、样本区生长状态的提取，获得样本区气象信息、样本区生长状态信息；根据所述样本区气象信息、
样本区生长状态信息拟合回归线确定关系回归函数，获得气象因子对于植被状态的影响关系；将所述气象因子对于植被状态的影响关系作为气象因子影响关系。
[0014]另一方面，本申请提供了一种基于生态系统模拟的碳汇量测算系统，所述系统包括：数据采集单元，所述数据采集单元用于对选定目标区域的生态系统进行数据采集得到生态数据集；区块划分单元，所述区块划分单元用于基于所述生态数据集进行目标区块划分，构建多区块集群；层级数据提取单元，所述层级数据提取单元用于获得生态系统的层级设定，基于所述生态系统的层级设定对所述多区块集群各生态数据集进行多层级数据特征提取，获得多层级数据；生态系统模拟单元，所述生态系统模拟单元用于基于生态系统的层级设定，根据所述多层级数据构建各区块模拟生态系统；因子影响分析单元，所述因子影响分析单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生态系统模拟的碳汇量测算方法，其特征在于，所述方法包括：对选定目标区域的生态系统进行数据采集得到生态数据集；基于所述生态数据集进行目标区块划分，构建多区块集群；获得生态系统的层级设定，基于所述生态系统的层级设定对所述多区块集群各生态数据集进行多层级数据特征提取，得到多层级数据；基于生态系统的层级设定，根据所述多层级数据构建各区块模拟生态系统；获得气象影响因子信息，并根据所述气象影响因子信息对所述层级设定进行影响程度分析，确定气象因子影响关系，将所述气象因子影响关系嵌入所述各区块模拟生态系统中；根据所述各区块模拟生态系统对各区块进行碳储量分析，获得各区块碳储量；根据所述多区块集群的划分信息、所述各区块碳储量进行整合计算，获得目标区域的碳汇量测算结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述生态数据集进行目标区块划分，构建多区块集群，包括：根据所述生态数据集中的遥感信息对目标区域进行植被提取，基于植被识别提取数据确定目标区域植被密度分布信息；根据所述目标区域植被密度分布信息，进行密度跨度均值计算，确定密度分区跨度要求，并按照所述密度分区跨度要求对目标区域进行分组，构建所述多区块集群。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获得生态系统的层级设定，基于所述生态系统的层级设定对所述多区块集群各生态数据集进行多层级数据特征提取，得到多层级数据，包括：对所述多区块集群的生态数据集进行分别进行土壤层特征提取、亚冠层特征提取、冠层上层特征提取，获得土壤层特征数据、亚冠层特征数据、冠层上层特征数据；将所述土壤层特征数据、亚冠层特征数据、冠层上层特征数据作为所述多层级数据。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于生态系统的层级设定，根据所述多层级数据构建各区块模拟生态系统，包括：设定各区块集群的样本区，对各区块进行样本区信息采集，获得样本区信息集；基于生态系统的层级设定，根据所述样本区信息集对样本区各层级的碳储量关系进行分析，确定碳储量参数关系；根据所述样本区信息集、碳储量参数关系，建立碳储量分析模型，将各层的碳储量分析模型添加至所述各区块模拟生态系统对应层级中。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获得预设时间周期的样本区信息集，根据所述预设时间周期的样本区信息集，获得植被生长线，所述植被生长线为基于采集时间确定的植被数据时序链；基于所述植被生长线的时序关系、各时序节点的碳储量参数关系，构建马尔科夫链模型；基于所述马尔科夫链模型确定植被状态转移概率，根据所述植被状态转移概率、所述碳储量参数关系，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳平坚，谢辰龙，
申请(专利权)人：浙江智慧划云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：