基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法及系统，涉及生态系统研究领域。本发明专利技术包括以下步骤：获取并预处理待计算区域的遥感影像和气象数据；基于预处理后的遥感影像计算植被净初级生产力数据NPP；基于预处理后的气象数据计算相对湿度RH，并导出年均降水量和年均气温图；在ArcGIs中分别导入土地覆盖数据、植被净初级生产力数据NPP和相对湿度RH，计算植被净生态系统生产力NEP。本发明专利技术围绕待计算区域陆地生态系统分布，以及植被指数变化、NPP变化趋势、NEP变化趋势、土地利用分类变化、气温变化、降水变化、人口与经济增长等多种维度计算待计算区域的陆地生态系统碳汇分布。碳汇分布。碳汇分布。

【技术实现步骤摘要】
基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及生态系统研究领域，更具体的说是涉及一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法及系统。

技术介绍

[0002]20世纪80年代以来，国内外对区域碳源和碳汇进行了广泛的研究，研究内容主要集中在以下三个方面：一是碳源和碳汇的测量研究，包括总初级生产力
‑
GPP、净初级生产力
‑
NPP和植被净生态系统生产力
‑
NEP的测量研究。其次，分析了导致该区域碳源和碳汇变化的主要影响因素或各种因素对其变化的响应，如气候变化、人类活动、自然环境等。第三，通过建立模型、调整参数或选择参数来对未来的形式进行预测。例如，将机器学习技术与遥感技术相结合，建立了一个数据集，然后，采用随机森林作为估计模型，在建模后，根据数据特征对模型进行调整，利用这些模型对碳排放进行估算，从而形成一种的观测新方法。通过分析某地区碳排放较大的行业的长期排放特征，预测该地区未来碳排放变化情景。此外，这些研究需要多种高精度数据、复杂的计算和大量的模型参数，并且研究范围大多集中在原始的生态区域，对经济快速发展的城市群中陆地生态系统碳汇空间分布格局的时间变化的研究较少，特别是不同土地覆盖类型(如林地、草地等)下的土地类型的变化。
[0003]因此，如何解决上述问题是本领域技术人员亟需研究的。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法及系统，以解决
技术介绍
中存在的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法，包括以下步骤：
[0007]获取并预处理待计算区域的遥感影像和气象数据；
[0008]基于预处理后的遥感影像计算植被净初级生产力数据NPP；
[0009]基于预处理后的气象数据计算相对湿度RH，并导出年均降水量和年均气温图；
[0010]在ArcGIs中分别导入土地覆盖数据、植被净初级生产力数据NPP和相对湿度RH，计算植被净生态系统生产力NEP。
[0011]可选的，还包括采用一元线性回归分析法来计算待计算区域的每个像元的NEP变化趋势，单个像元的趋势线由像元值用一元线性回归模拟出来。
[0012]可选的，植被净初级生产力数据NPP的计算公式如下：
[0013][0014]其中，RDI表示辐射干燥度，Rn表示年净辐射，R表示年降水量。
[0015]可选的，相对湿度RH的计算公式如下：
[0016]RH＝0.22
×
(e(0.0913T)+ln(0.3145R+1))
×
30
×
46.5％
[0017]式中，T表示气温，R表示降水。
[0018]可选的，计算植被净生态系统生产力NEP的具体公式如下：
[0019]NEP＝NPP
–
RH。
[0020]一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算系统，包括数据层，中间层和客户端；
[0021]所述数据层用于获取并预处理待计算区域的遥感影像和气象数据；基于预处理后的遥感影像计算植被净初级生产力数据NPP；基于预处理后的气象数据计算相对湿度RH，并导出年均降水量和年均气温图；
[0022]所述中间层用于在ArcGIs中分别导入土地覆盖数据、植被净初级生产力数据NPP和相对湿度RH，计算植被净生态系统生产力NEP；
[0023]所述客户端用于将数据实现地图呈现与空间分析。
[0024]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法及系统，通过获取MODIS数据产品、气象数据、土地覆盖数据等，对待计算区域的碳源、碳汇量的时间变化、空间分布格局及影响因素进行分析，围绕待计算区域陆地生态系统分布，以及植被指数变化、NPP变化趋势、NEP变化趋势、土地利用分类变化、气温变化、降水变化、人口与经济增长等多种维度计算待计算区域的陆地生态系统碳汇分布。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术的流程示意图；
[0027]图2为本专利技术的系统示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术实施例公开了一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0030]S1：获取并预处理待计算区域的遥感影像和气象数据；
[0031]S2：基于预处理后的遥感影像计算植被净初级生产力数据NPP；
[0032]S3：基于预处理后的气象数据计算相对湿度RH，并导出年均降水量和年均气温图；
[0033]S4：在ArcGIs中分别导入土地覆盖数据、植被净初级生产力数据NPP和相对湿度RH，计算植被净生态系统生产力NEP。
[0034]进一步的，在S1中，通过MRT软件处理MODIS影像配置JDK
‑
9.0.4的环境安装MRT软
件处理遥感影像。
①
选择需要处理的影像；
②
选择需要处理的波段；
③
选择输出文件夹、设置文件名和输出文件类型)；
④
选择重采样类型、输出投影的类型和输出像素；
⑤
点击run得转换图像并在ArcMap中打开。
[0035]进一步的，在S1中，还包括气象数据处理(计算Rh)：
①
数据来源：国家气象中心，在地面资料里面的数据和产品，按月、空间分辨率筛选，下载中国地面气候标准月值数据集。
②
数据处理：由于在网站上下载的数据为文本数据，我们将文本数据导入到Excel表格中得到长三角地区的208个站点的月平均气象信息表格，将12个月的气象数据相加除以12得到月平均气温和降水的具体结果。
③
计算Rh公式：Rh＝0.22
×
(e(0.0913T)+ln(0.1345R+1))
×
30
×
46.5％[9]，T为气温，R为降水。
④
处理步骤。导入shp数据和插值数据，使用克里金插值法：输入点要素，Z值字段及输出表面栅格，另外输出像元大小可根据实际需求；环境里处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取并预处理待计算区域的遥感影像和气象数据；基于预处理后的遥感影像计算植被净初级生产力数据NPP；基于预处理后的气象数据计算相对湿度RH，并导出年均降水量和年均气温图；在ArcGIs中分别导入土地覆盖数据、植被净初级生产力数据NPP和相对湿度RH，计算植被净生态系统生产力NEP。2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法，其特征在于，还包括采用一元线性回归分析法来计算待计算区域的每个像元的NEP变化趋势，单个像元的趋势线由像元值用一元线性回归模拟出来。3.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法，其特征在于，植被净初级生产力数据NPP的计算公式如下：其中，RDI表示辐射干燥度，Rn表示年净辐射，R表示年降水量。4.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的陆地生态系统碳汇分布计算方法，其特征在于，相对湿度RH的计...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬花，李铮，李虎，张乃明，刘赛赛，邹陈，叶李灶，许雪莲，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：