[发明专利]一种森林生态系统碳储量动态监测技术方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种森林生态系统动态监测技术，特别是一种森林生态系统碳储量动态监测技术方法。

二、技术背景

目前，对森林生态系统碳储量的动态变化的研究，传统方法是通过儿期的森林资源清查资料，依据不同森林类型生物量和蓄积量的关系，估算出森林植被碳储量，但上述种种技术都有其明显的缺点和不足：

①传统方法对于大尺度的森林生态系统，样地外业调查需大量的人力、物力投入，工作量巨大；

②我国每5年进行一次森林资源清查，从开始外业调查到资料整理及制图到最后完成成果，通常需要3-5年时间，历时长，难以及时反映森林碳储量的动态变化；

③对于人力难以到达的山高路险区域，森林资源清查数据空白或不准确。

因此，传统方法存在工作量大，耗时长，森林清查数据难以获取等问题。怎样在保证可靠精度的情况下，减少外业工作量，缩短工作时间，准确快速获取森林生态系统碳储量并进行动态变化监测成为是本领域科技工作者急待解决的问题。

三、发明内容

为了克服传统方法存在的缺点，减少工作量，提高工作效率，本发明的目的是提供一种森林生态系统碳储量动态监测技术方法。

本发明的目的是这样实现的：首先，根据外业样地调查数据，获取森林生态系统生物量，再由森林生态系统生物量计算森林生态系统碳储量；其次，利用森林生态系统碳储量与外业调查时期内遥感影像灰度值和地理信息系统因子之间的关系，建立外业调查时期内碳储量反演模型，反演得到外业调查期森林生态系统碳储量；最后，以外业调查时期的影像为参考影像，把区域历史遥感影像与参考影像进行相对大气校正，利用外业调查时期内碳储量反演模型，计算出区域各历史时期的森林生态系统碳储量。具体步骤如下：

1.森林生态系统生物量获取方法如下：做2m x 2m的样方，调查样方的坐标，采集灌木地面部分，烘干称干重得到灌木生物量；做1m x 1m的样方，调查样方的坐标，采集草本地面部分，烘干称干重得到草本生物量；做30m x 30m的标准地，调查样地的坐标与林木的树高、胸径数据，计算林分蓄积量，由蓄积量计算出乔木林分生物量。

2.森林生态系统碳储量计算方法如下：利用森林生态系统生物量乘以单位生物量的含碳量，得到森林生态系统碳储量。

3.利用森林生态系统碳储量与外业调查时期内遥感影像灰度值和地理信息系统因子之间的关系，建立外业调查时期内碳储量反演模型的方法如下：把外业采集的样方GPS坐标点叠加到遥感影像及数字高程模型数据上，分别获取与外业样方具有相同坐标的象元灰度值和地形因子作为自变量，以该位置上的森林生态系统碳储量为因变量，进行回归分析，建立遥感影像和地形因子与碳储量的多元线性回归方程，计算出外业调查期内该区域森林生态系统碳储量。

4.把研究区域历史遥感影像进行相对大气校正的方法如下：以外业调查时期内的遥感影像为参考影像，在两影像中选定光谱稳定的地物样本点，提取这些样本点各波段的灰度值，建立两图像间的线性回归方程，通过波段运算，得到与参考影像具有相同或相近辐射值的结果图像。

5.研究区各历史时期的森林碳储量计算方法如下：把经过相对大气校正的该区域各期历史遥感影像的象元灰度值和地形因子作为自变量因子代入到外业调查时期内碳储量反演模型，计算出该区域各历史时期的森林碳储量。

本项发明与传统方法相比具有以下优点：

①以少量的地面样本数据，建立外业调查时期内碳储量反演模型，通过模型计算得到研究区的森林生态系统碳储量，大量减少外业调查的工作量和工作时间，提高工作效率；

②以外业调查时期的影像为参考影像，通过相对大气校正，计算出历史时期的森林生态碳储量，该方法能准确、快速获取森林碳储量的时空分布及动态变化特征，是定量监测森林碳储量的有效途径；

③TM影像光谱信息丰富，有研究结果表明TM影像灰度值及其经线性、非线性组合构成的能反映植被生长和分布特征的指数，与长势、蓄积量、覆盖度、季相变动都有很好的相关关系，能作为定量因子参与碳储量的估测。而且遥感影像能覆盖任何区域，不存在人力难以到达的问题；

四.具体实施方式

森林生态系统碳储量动态监测技术方法与传统不同，具体是：