[發(fā)明專利]一種基于VOD數(shù)據(jù)進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可行性的判定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210072032.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN116070926A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田豐;豆玉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/0639
• 分類號(hào): G06Q10/0639;G06Q50/26
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發(fā)明涉及一種基于VOD數(shù)據(jù)進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可行性的判定方法，無需額外的實(shí)測(cè)生物量數(shù)據(jù)或碳儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，即可解決在無全球長(zhǎng)時(shí)間碳儲(chǔ)量/生物量實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的情況下，利用VOD數(shù)據(jù)進(jìn)行全球碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的可行性判定問題。利用植被蒸散發(fā)數(shù)據(jù)與VOD日變化的關(guān)系，判定VOD日變化能否作為植被含水量變化范圍的定量化參數(shù)；在像元尺度上利用VOD年變化與日變化值的對(duì)比，判定在使用VOD進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)是否具備較高的可信性；通過建立全球通量網(wǎng)中土地覆蓋類型均質(zhì)性站點(diǎn)所測(cè)的NEE數(shù)據(jù)與VOD年變化的線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)在不同植被類型生態(tài)系統(tǒng)中利用VOD進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可信性判定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于VOD數(shù)據(jù)進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可行性的判定方法。

背景技術(shù)

陸地碳儲(chǔ)量變化對(duì)控制全球CO₂濃度起著重要的作用。目前，陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算主要依賴于全球動(dòng)態(tài)植被模型和大氣模擬模型。但隨著光學(xué)遙感、主被動(dòng)微波遙感技術(shù)的發(fā)展，高時(shí)間、高空間分辨遙感數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，使得遙感技術(shù)逐漸成為了全球尺度碳儲(chǔ)量估算的重要技術(shù)手段之一。

光學(xué)遙感信號(hào)主要集中在植被綠葉部分，雖然可以較好的應(yīng)用于以草本等矮小植被為主的生態(tài)系統(tǒng)中，但對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)，葉片部分所占的生物量較少，且光學(xué)遙感在高生物量地區(qū)很容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，觀測(cè)也易受到云雨天氣的影響，從而導(dǎo)致光學(xué)遙感很難實(shí)現(xiàn)在全球尺度上的高精度碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。主動(dòng)微波遙感激光雷達(dá)(LiDAR)可以通過主動(dòng)發(fā)射和接收微波遙感信號(hào)實(shí)現(xiàn)植被信息的獲取，利用三維模型構(gòu)建實(shí)現(xiàn)植被高度參數(shù)的反演。已有學(xué)者通過建立LiDAR反演出的植被高度參數(shù)與實(shí)測(cè)生物量之間的統(tǒng)計(jì)模型，實(shí)現(xiàn)了熱帶雨林地區(qū)的碳儲(chǔ)量估算，并以年為單位制作了熱帶地區(qū)甚至全球的靜態(tài)碳儲(chǔ)量地圖。但目前基于LiDAR的碳儲(chǔ)量估算往往局限在年尺度上，而植被的季節(jié)性變化對(duì)估算及預(yù)測(cè)全球碳儲(chǔ)量變化具有重要的作用，導(dǎo)致LiDAR技術(shù)無法推廣應(yīng)用至全球季節(jié)性尺度上的碳儲(chǔ)量變化監(jiān)測(cè)。

被動(dòng)微波遙感與光學(xué)遙感數(shù)據(jù)相比不再依靠背景源(如太陽)，且對(duì)云、植被、土壤等都具備一定的穿透性。與雷達(dá)數(shù)據(jù)相比，被動(dòng)微波遙感可以進(jìn)行全天性的觀測(cè)，具備更高的時(shí)間分辨率。植被光學(xué)厚度(Vegetation?Optical?Depth，VOD)是基于被動(dòng)微波遙感，借助輻射傳輸模型反演出的一個(gè)用于量化植被冠層透射率的參數(shù)，數(shù)值的大小主要由植被含水量來決定。已有研究發(fā)現(xiàn)在空間尺度上，VOD與全球碳儲(chǔ)量靜態(tài)地圖在空間上呈現(xiàn)出較高的相關(guān)關(guān)系，并基于植被的持水能力常年保持不變的假設(shè)，在空間尺度上構(gòu)建了VOD與碳儲(chǔ)量靜態(tài)地圖的統(tǒng)計(jì)模型，并將該模型應(yīng)用到了全球碳儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。但是目前這一基礎(chǔ)假設(shè)存在著很大的不確定性，尤其是在全球氣候不斷變化的大環(huán)境下，植被對(duì)氣候的適應(yīng)能力及應(yīng)對(duì)能力也在悄然發(fā)生改變。此外，VOD與土壤含水量是同時(shí)通過被動(dòng)微波遙感數(shù)據(jù)反演得出的，兩個(gè)產(chǎn)品的空間分辨率都比較低(25km)，且反演精度也存在著耦合現(xiàn)象。雖然土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可以通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，但是VOD是一個(gè)指示植被含水量的參數(shù)，目前尚無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其反演精度進(jìn)行驗(yàn)證。

在使用VOD進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的可行性方面，目前只有Tian等人利用在非洲西部的熱帶稀疏草原地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)地測(cè)量到的生物量數(shù)據(jù)對(duì)VOD碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力進(jìn)行了評(píng)估。但在全球尺度上，能否直接將在空間尺度上建立的統(tǒng)計(jì)模型擴(kuò)展到時(shí)間尺度上進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)仍需要進(jìn)一步的判定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于VOD數(shù)據(jù)進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可行性的判定方法，能在全球尺度上劃分出基于VOD數(shù)據(jù)進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的高可信度區(qū)域空間分布，并得出在不同植被類型主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)中利用VOD進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的可行性，且無需額外實(shí)地測(cè)量的生物量數(shù)據(jù)或碳儲(chǔ)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種基于VOD數(shù)據(jù)進(jìn)行碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可行性的判定方法，包括以下步驟：

步驟1，數(shù)據(jù)集的獲取及預(yù)處理；