[發(fā)明專利]一種基于三維結(jié)構(gòu)的干旱對凈初級生產(chǎn)力影響的評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011606065.2
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112712024B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賴成光;李軍;王兆禮;周玉良
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/762;G06K9/62;G06Q10/06
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

本發(fā)明公開了一種基于三維結(jié)構(gòu)的干旱對凈初級生產(chǎn)力影響的評估方法，包括以下步驟：基于實際蒸發(fā)數(shù)據(jù)和潛在蒸散發(fā)數(shù)據(jù)計算標準化蒸發(fā)赤字指數(shù)；基于歸一化植被指數(shù)、潛在蒸散發(fā)、土地利用數(shù)據(jù)計算凈初級生產(chǎn)力；通過三維空間結(jié)構(gòu)聚類識別干旱災(zāi)害，得到干旱災(zāi)害識別信息；基于干旱災(zāi)害識別信息對凈初級生產(chǎn)力的影響，判別干旱特征與凈初級生產(chǎn)力的變化關(guān)系，得到評估結(jié)果；本發(fā)明明確了干旱三維結(jié)構(gòu)的識別所需的指數(shù)和過程，更加符合區(qū)域干旱發(fā)展的形成機理，從而使評估結(jié)果更加真實地反映實際情況，可以為防旱抗旱提供重要的基本信息。此外，本發(fā)明聚焦干旱三維結(jié)構(gòu)內(nèi)凈初級生產(chǎn)力變化，更加精準評估影響且操作簡單方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及干旱災(zāi)害對生態(tài)影響的評估研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于三維結(jié)構(gòu)的干旱對凈初級生產(chǎn)力影響的評估方法。

背景技術(shù)

隨著全球氣候變化，干旱已經(jīng)成為一種主要的氣候災(zāi)害，易對生態(tài)系統(tǒng)造成不利嚴重影響，特別是對陸地凈初級生產(chǎn)力。凈初級生產(chǎn)力指的是綠色植物在單位時間單位面積上所積累的有機物數(shù)量，是由光合作用所產(chǎn)生的有機物總量扣除自養(yǎng)呼吸后的剩余部分。凈初級生產(chǎn)力的累積成為全球碳循環(huán)過程的重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在全球碳平衡中發(fā)揮著難以替代的作用。同時凈初級生產(chǎn)力也是植物與環(huán)境相互影響的結(jié)果，體現(xiàn)著陸地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)。因此，研究干旱對凈初級生產(chǎn)力變化的影響有助于采取適當(dāng)?shù)木徑飧珊荡胧瑸楸O(jiān)測凈初級生產(chǎn)力變化提供有用的信息。

識別干旱事件是評估干旱對凈初級生產(chǎn)力影響的首要步驟。目前，識別干旱的方法包括游程理論、經(jīng)驗正交函數(shù)、小波分析、主成分分析及聚類分析等。游程理論是描述干旱特點最簡單和普遍的方法之一；主成分分析是一種數(shù)據(jù)降維方法，有助于提取干旱必要信息，進行干旱區(qū)劃；小波分析主要用于識別干旱的周期性。這些方法的共同缺點是通過研究固定區(qū)域內(nèi)干旱變化或分析固定時間內(nèi)的空間格局以簡化時空干旱特征。在這種情況下，干旱三維結(jié)構(gòu)被降為一個較低的子空間(一維或二維)，干旱事件的時空結(jié)構(gòu)被破壞，進而不能結(jié)合干旱時空結(jié)構(gòu)識別干旱對凈初級生產(chǎn)力的影響。鑒于此，提出一種使用三維空間結(jié)構(gòu)(緯度-經(jīng)度-時間)聚類算法識別干旱災(zāi)害及其對凈初級生產(chǎn)力的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于三維結(jié)構(gòu)的干旱對凈初級生產(chǎn)力影響的評估方法，用于識別干旱災(zāi)害及其對凈初級生產(chǎn)力的影響，對于防旱抗旱及了解旱災(zāi)對凈初級生產(chǎn)力影響有重要意義。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于三維結(jié)構(gòu)的干旱對凈初級生產(chǎn)力影響的評估方法，包括以下步驟：

基于實際蒸發(fā)數(shù)據(jù)和潛在蒸散發(fā)數(shù)據(jù)計算標準化蒸發(fā)赤字指數(shù)；

基于歸一化植被指數(shù)、潛在蒸散發(fā)、土地利用數(shù)據(jù)計算凈初級生產(chǎn)力；

通過三維空間結(jié)構(gòu)聚類識別干旱災(zāi)害，得到干旱災(zāi)害識別信息；

基于干旱災(zāi)害識別信息對凈初級生產(chǎn)力的影響，判別干旱特征與凈初級生產(chǎn)力的變化關(guān)系，得到評估結(jié)果。

進一步地，所述基于實際蒸發(fā)數(shù)據(jù)和潛在蒸散發(fā)數(shù)據(jù)計算標準化蒸發(fā)赤字指數(shù)，具體為：

對于月份i，蒸發(fā)赤字值ED定義為實際蒸發(fā)ET與大氣蒸發(fā)需求量PET之間的差異，

ED_i＝ET_i-PET_i

使用三參數(shù)對數(shù)-邏輯分布標準化蒸發(fā)赤字值

式中，α是尺度參數(shù)，β是形狀參數(shù)，γ是位置參數(shù)；

α、β、γ分別由下式計算：

γ＝W₀-αΓ(1+1/β)Γ(1-1/β)