[发明专利]一种林地植被生态需水的定量测算方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种基于生产力格局的林地植被生态需水的定量测算方法。

背景技术

由于水资源短缺造成生态环境日益恶化，生态环境需水问题越来越为人们所关注。生态需水量是指最大程度的改善天然生态系统和维持生态系统的完整性，以及保证天然生境的生物多样性所需要的水量，是一个理论上的值，它有别于生态耗水量和生态用水量。生态耗水量是指一定生态环境水平下生态环境系统所实际消耗的水量，是人工配水和生态系统对水资源的天然利用的结果；生态用水量则是指为了维持一定的生态环境水平所需要人工配置的水资源量，是水资源系统人工侧支循环作用的结果。生态需水估算应根据各种生态类型的需水特点，考虑不同保证率下的生态需水状况。不同气候条件和下垫面情况造成降水量的差异，形成不同区域背景下地表水资源量的变化。

国外学者将生态需水分为生物和非生物环境进行区分研究，将植被生态需水量概括为不同生境下植被维持自身生理生态功能的稳定耗水量，主要集中于对景观植被、绿洲植被和防护林植被的需水和耗水研究。国内众多学者在20世纪90年代中期开展生态需水相关研究，目前已开展了不同尺度和不同研究对象的生态需水研究。1997年对西北地区的生态需水研究，提出了干旱区生态需水的计算方法，推动了我国生态需水的研究进程。随后，国内众多学者开展了生态需水的相关研究工作，包括生态需水的理论、分区、计算方法及其应用等方面，使得我国生态需水研究逐步向纵深发展，并于2003年建立了全国生态用水标准并开发了基于各区域实际状况的生态需水计算体系。张远最先提出林地植被生态需水量的定义，将林地生态系统看作森林和土壤的综合系统，认为林地植被生态需水量是维持林地生态系统自身生长和发挥生态功能所消耗的水资源量。总的来看，已有研究多以干旱或半干旱区域为主，研究对象主要集中于流域或河道。目前林地植被生态需水量估算的方法很多，比较常见的有：水量平衡法、潜水蒸发法、遥感估算法、生物量估算法等。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的林地植被生态需水量的估算方法，可重复计算，同时还可以排除由于水资源重复利用带来的不确定性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种林地植被生态需水的定量测算方法，该方法通过估算待测区域林地植被净初级生产力，结合待测区域林地植被面积和蒸腾系数，计算林地植被生态需水量。

进一步的，该测算方法包括以下步骤：

（1）确定林地植被面积：根据遥感数据获取待测区域林地植被的像元数，用像元数乘以遥感数据的空间分辨率即得林地植被的面积A；

（2）估算林地植被净初级生产力：选用基于资源平衡观点建立的遥感参数模型估算林地植被净初级生产力NPP；

（3）确定林地植被蒸腾系数K_C；

（4）计算林地植被生态需水量W：。

本发明林地植被生态需水量的定量测算方法具体步骤如下：

a）确定林地植被面积的步骤：

根据研究目标选择合适的遥感数据，利用ENVI软件监督分类和非监督分类工具对遥感数据进行人机交互解译，并验证解译精度。将解译后的遥感数据按照全国土地利用分类体系和研究目标重分类，获取林地植被的像元数，用像元数乘以遥感数据的空间分辨率即得林地植被的面积，计为 A，m²；

b）估算林地植被净初级生产力的步骤：

选用基于资源平衡观点建立的遥感参数模型估算林地植被NPP。以CASA模型为代表的遥感参数模型已经被国内外学者广泛应用于NPP估算并在研究中验证了模型的可靠性，该模型是一种充分考虑环境条件和植被自身特征的光能利用率模型，根据植被吸收的有效光合辐射（APAR）和光能利用率（ε）来计算植被NPP。本发明针对CASA模型在应用范围和光能利用率等方面存在的问题，提出相应的改进方法，并在研究中进一步验证改进方法的可靠性。