本技術(shù)涉及遙感技術(shù)，尤其涉及一種兼顧地表類型和質(zhì)量的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量遙感測算方法。

背景技術(shù)：

1、溫室效應(yīng)與氣候變暖是人類所面臨的全球性生態(tài)問題。研究表明，全球平均氣溫升高2℃將導(dǎo)致極端氣候頻發(fā)、糧食產(chǎn)量減少、物種滅絕等一系列不可逆危害，嚴重威脅人類的生存和發(fā)展。wayne?s等的研究表明，未實現(xiàn)額外土地碳儲量潛力的前25位貢獻者占全球總量的近四分之三，中國排在第4位，潛力超過15pg?c。有效發(fā)揮森林、草原、濕地、海洋、土壤和凍土的固碳作用，提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量是有力舉措。隨著生態(tài)修復(fù)和保護的理念逐漸深入人心，制定了一系列法律法規(guī)來修復(fù)生態(tài)環(huán)境。在遭受人類活動損害的區(qū)域開展用地整治和林草植被種植等生態(tài)建設(shè)工作，植被覆蓋度勢必會得到顯著提高，生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力也會發(fā)生變化。因此，科學(xué)準確地進行碳儲量現(xiàn)狀評估，探明其空間分布及驅(qū)動因素的影響對于生態(tài)保護策略的制定以及碳增匯措施的實施具有一定的指導(dǎo)作用。當(dāng)前對碳儲量測算的研究主要集中在森林、草地等其他陸地生態(tài)系統(tǒng)以及與人類生存和發(fā)展更為密切的城市生態(tài)系統(tǒng)。就長遠發(fā)展來看，從碳儲量角度評估生態(tài)治理成效，對未來生態(tài)治理和決策提供參考是必要的。

2、隨著全球氣候變化問題的日益嚴重，已有多方面、多角度的研究聚焦碳儲量的測算與評估上。國外關(guān)于碳儲量的研究至今已經(jīng)經(jīng)歷了60年左右的時間。自上世紀50年代起，國際上就有學(xué)者對全球土壤碳儲量估算進行研究。國外對于碳儲量的研究，內(nèi)容上主要包括碳源、碳匯和碳儲量測算；研究方法主要包括樣地清查法、簿記模型、invest(integratedvaluation?of?ecosystem?services?and?trade-offs)模型等；研究尺度主要集中于長時間范圍內(nèi)土地利用變化對整體碳循環(huán)的影響。我國對碳儲量研究相對于國外起步較晚。自20世紀90年代起，我國學(xué)者根據(jù)土壤普查和森林資源調(diào)查資料測算了土壤和植被的碳儲量，并進一步分析土地利用變化在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用。在國內(nèi)，研究內(nèi)容主要集中于碳儲量測算和探討土地利用變化對碳儲量的影響方面；研究方法同樣包括樣地清查、過程模型和遙感模型等，其中以invest模型測算碳儲量的研究居多；在研究區(qū)域的選擇上更加關(guān)注森林、草原、濕地等功能區(qū)和干旱地區(qū)、喀斯特地區(qū)等生態(tài)較為脆弱的地區(qū)。

3、針對碳儲量測算這一具體研究熱點，發(fā)現(xiàn)目前的研究中存在如下問題：在利用模型進行碳儲量測算中，invest模型運用較為廣泛。研究者多將碳密度以表格形式參與到利用invest模型計算碳儲量的過程中，即不同土地利用類型的碳密度不同，相同土地利用類型的碳密度一致。但實際情況為，同一種類型的土地存在質(zhì)量上的差異，其碳密度不應(yīng)視為等同，此時應(yīng)該考慮地表質(zhì)量對碳密度的影響，使其能夠在碳儲量測算的過程中，反映土地利用類型的同時呈現(xiàn)同一地表類型中不同質(zhì)量上的差異。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本技術(shù)旨在提出一種兼顧地表類型和質(zhì)量的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量遙感測算方法，其在碳儲量測算的過程中，反映土地利用類型的同時呈現(xiàn)同一地表類型中不同質(zhì)量上的差異。

2、本技術(shù)的兼顧地表類型和質(zhì)量的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量遙感測算方法，其包括：

3、將研究區(qū)的平均碳密度表格、最大碳密度表格和最小碳密度表格以及研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)導(dǎo)入invest軟件的碳存儲與封存模塊，通過其內(nèi)置算法計算得到研究區(qū)的各地類理論原始碳儲量柵格影像理論最大原始碳儲量柵格影像和理論最小原始碳儲量柵格影像影像的分辨率與土地利用數(shù)據(jù)一致；

4、利用來計算某地類i中第k部分碳儲量柵格影像

5、其中，k代表碳儲量的某個部分，k為total時代表總碳儲量，k為above時代表地上部分碳儲量，k為below時代表地下部分碳儲量，k為soil時代表土壤部分碳儲量，k為dead時代表死亡有機質(zhì)碳儲量；i代表各地類的編號，耕地為1，林地為2，草地為3，水域為4，建筑用地為5，未利用地為6；cdi為碳密度指數(shù)，用于指示地表質(zhì)量；

6、為利用公式30計算得到的地類i的地上部分碳儲量；為利用公式30計算得到的地類i的地下部分碳儲量；為利用公式30計算得到的地類i的土壤部分碳儲量；為利用公式30計算得到的地類i的死亡有機質(zhì)碳儲量；

7、然后利用來計算研究區(qū)地類i的總碳儲量，ai代表地類i的面積；各地類的總碳儲量之和即為該研究區(qū)的總碳儲量之和。

8、優(yōu)選地，cdi根據(jù)進行計算；kndvi為綠度指數(shù)；ksvmi為濕度指數(shù)；

9、其中，

10、

11、其中，tanh為雙曲正切函數(shù)，sgn為符號函數(shù)，ρnir為近紅外波段，ρred為紅光波段；

12、

13、式中，ρblue為藍光波段，ρred為紅光波段，為短波紅外波段,j分別可取1、2和3，代表不同波長范圍的短波紅外波段。

14、優(yōu)選地，

15、

16、其中，為根據(jù)年最大降水量hap得到的土壤碳密度,和分別為根據(jù)年最高溫度hat和年最大降水量hap得到的生物量碳密度；c′i和c″i分別代表研究區(qū)和全國的數(shù)據(jù)；為最大生物量碳密度修正系數(shù)；為最大土壤碳密度修正系數(shù)

17、使用最大生物量碳密度修正系數(shù)分別與全國碳密度數(shù)據(jù)中的地上碳密度、地下碳密度和死亡有機質(zhì)碳密度列相乘，使用最大土壤碳密度修正系數(shù)與全國碳密度數(shù)據(jù)中的土壤碳密度列相乘，由此得到研究區(qū)的最大碳密度表格。

18、優(yōu)選地，

19、

20、

21、其中，為根據(jù)年最小降水量lap得到的土壤碳密度,和分別為根據(jù)年最低溫度lat和年最小降水量lap得到的生物量碳密度；c′i和c″i分別代表研究區(qū)和全國的數(shù)據(jù)；為最小生物量碳密度修正系數(shù)，為最小土壤碳密度修正系數(shù)；

22、使用最小生物量碳密度修正系數(shù)分別與全國碳密度數(shù)據(jù)中的地上碳密度、地下碳密度和死亡有機質(zhì)碳密度列相乘，使用最小土壤碳密度修正系數(shù)與全國碳密度數(shù)據(jù)中的土壤碳密度列相乘，由此得到研究區(qū)的最小碳密度表格。

23、優(yōu)選地，

24、csp＝3.3968×map+3996.1(r2＝0.11)?????????(公式2)；

25、cbp＝6.798×e0.0054×map(r2＝0.70)?????????(公式3)；

26、cbt＝28×mat+398(r2＝0.47,p<0.01)?????????(公式4)；

27、

28、kb＝kbt×kbp????????????????????(公式7)；

29、

30、其中，csp為根據(jù)年均降水量map得到的土壤碳密度,cbt和cbp分別為根據(jù)年均溫度mat和年均降水量map得到的生物量碳密度；

31、ci′和ci′′分別代表研究區(qū)和全國的數(shù)據(jù)，當(dāng)表示根據(jù)降水改進得到生物量碳密度時，i＝bp；當(dāng)表示根據(jù)氣溫改進得到生物量碳密度時，i＝bt；當(dāng)表示根據(jù)降水改進得到土壤碳密度時，i＝sp；kb為生物量碳密度修正系數(shù)；ks為土壤碳密度修正系數(shù)；使用生物量碳密度修正系數(shù)kb分別與全國碳密度數(shù)據(jù)中的地上碳密度、地下碳密度和死亡有機質(zhì)碳密度列相乘，使用土壤碳密度修正系數(shù)ks與全國碳密度數(shù)據(jù)中的土壤碳密度列相乘，得到研究區(qū)的平均碳密度表格。

32、本技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量遙感測算方法，兼顧地表類型和質(zhì)量，在碳儲量測算的過程中，反映土地利用類型的同時呈現(xiàn)同一地表類型中不同質(zhì)量上的差異，使得碳儲量測算更為準確。