[發明專利]一種生態系統區域內碳通量排放規律的監測方法

在審

• 申請號: 202110182813.7
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN113158545A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 賈良權;高璐;張潔;袁俊;唐琦哲;祁亨年;吳曉平;張初
• 申請（專利權）人: 湖州師范學院
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F17/18;G01N33/00
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 郭華俊

1.一種生態系統區域內碳通量排放規律的監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取生態系統區域內不同高度的二氧化碳濃度的初始值；

S2、通過BLS算法修正風速、風向對二氧化碳濃度的影響，獲得不同高度的二氧化碳濃度的修正值；

S3、通過ART算法對不同高度的二氧化碳濃度的修正值進行反演，得到不同高度的二氧化碳濃度場的精確值；

S4、根據不同高度的二氧化碳濃度場的精確值，通過Fick算法計算出生態系統區域內碳通量；

S5、獲取生態系統區域內的環境因子參數，將所述環境因子與碳通量數據進行整合，構建ELM模型，得到生態系統區域內碳通量排放規律。

2.根據權利要求1所述的一種生態系統區域內碳通量排放規律的監測方法，其特征在于，所述S1中，獲取生態系統區域內不同高度的二氧化碳濃度的初始值的方法為：將待測生態系統區域均勻的離散化分為由n*n個正方形構成的正方形區域，該正方形區域的相鄰兩側的每一側均等間距的設有n-2個探測位點；每一個探測位點處，根據生態系統區域內的植株高度等間距的設置多個準直器和探測器，另外兩側的每一側均對應設有角反射鏡，形成立體監測結構，從而獲取生態系統區域內不同高度的二氧化碳濃度的初始值。

3.根據權利要求1所述的一種生態系統區域內碳通量排放規律的監測方法，其特征在于，所述S2中BLS算法中，氣體揮發速率Q的計算公式如下：

所示公式(1)中，Q為氣體揮發速率，c為監測線點氣體濃度，c_b是背景氣體濃度，(C-C_b)表示監測點的氣體濃度增值。(C/Q)_sim表示監測點凈氣體濃度與揮發率的比值。

4.根據權利要求1所述的一種生態系統區域內碳通量排放規律的監測方法，其特征在于，所述S4中Fick算法具體如下：

單位時間內通過垂直于擴散方向的單位截面積的擴散物質流通量J與該截面處的濃度梯度成正比，用公式(7)表示。

公式(7)中，D為擴散系數，c為擴散氣體的濃度，為濃度梯度，“–”號表示擴散方向為濃度梯度的反方向，J為擴散通量；

在擴散過程中，CO₂的通量J隨時間和距離變化表現出非穩態擴散，其變化規律符合如下公式(8)；

5.根據權利要求1所述的一種生態系統區域內碳通量排放規律的監測方法，其特征在于，所述S5中，所述環境因子包括光照、溫度和濕度。

6.根據權利要求1所述的一種生態系統區域內碳通量排放規律的監測方法，其特征在于，所述S5中ELM模型具體如下：

設ELM建模函數輸出如下公式(9)所示；

公式(9)中，β＝[β₁,β₂,…,β_n]^T，為隱含層和輸出層之間的權重；

h(x)＝[h₁(x),…,h_L(x)]，為關于x的輸出向量。