一种碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法技术

本发明专利技术涉及一种碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法，包括如下步骤：（1）项目边界监测；（2）基线物联网监测；（3）项目物联网监测；（4）总碳储量和碳变化量实时监测；（5）判断监测结束和自动周期监测。本发明专利技术通过对基线和项目活动布设碳层单位面积碳储量物联网监测样地动态获取基线和项目单位面积碳储量，结合基线碳层划分和面积计算，以及项目碳层遥感变化监测动态更新项目碳层面积，动态周期性获取碳汇造林和森林经营碳汇项目边界内基线碳层总碳储量、项目碳层总碳储量及总碳储量和碳变化量，显著提升碳汇造林和森林经营碳汇项目监测时效性和精度，降低监测成本适合大规模推广使用。广使用。广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法


[0001]本专利技术涉及物联网及地理空间数据采集、计算、处理领域，具体涉及一种碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法。

技术介绍

[0002]碳汇造林和森林经营碳汇项目是以增加森林碳汇为主要目标，对造林和森林经营活动全过程实施碳汇计量和监测而进行的有特殊要求的项目活动。目前对碳汇计量方法分为两类，一类是调查生物量计算碳储量，另一类是利用微气象原理测定森林二氧化碳碳通量。由国家发改委备案的《碳汇造林项目方法学》和《森林经营碳汇项目方法学》中对碳汇造林和森林经营碳汇项目的计量和监测推荐使用监测生物量计算碳储量变化方法，对地上生物量监测中推荐使用样地调查方法，对固定样地监测频率推荐为3
‑
10年一次，在固定样地内每木检尺中，要实测所有活立木的胸径（DBH）和（或）树高（H）。
[0003]由于目前地上生物量监测主要使用样地调查方法，通过人工布设测量样地周界，对样地周界内的样木进行每木调查，质检和持续监测均需要调查员再次到达样地重复测量过程，存在以下缺点：（1）监测成本高，测量精度低。样地测设、质检和监测均需要专业调查人员反复对固定样地内的样木进行反复测量，监测成本高。测量中容易由于测量错误、数据录入和操作错误，导致数据不准确。林业调查质检控制以抽检为主，有调查人员以侥幸心理，在没有到达指定的树木位置开始现地调查，或甚至完全在室内编造数据情况。
[0004]（2）监测时效性差，无法动态反应碳储量变化。由于调查监测工作量大、费用高，导致固定样地监测频率推荐为3
‑
10年一次，无法准确掌握详细地掌握树木生长动态，监测时效性较差。在两次监测期内碳汇量变化量被认定为是线性的，无法体现出生物量随林分结构、气候条件的动态变化情况。
[0005]另外，目前碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇计量的新技术和新方法主要集中在生长模型模拟、遥感定量反演、激光雷达测树等领域，由于生长模型更新、遥感定量反演等新方法也同样严重依赖已有调查样地质量和数量，并因建模使用的样地数据为静态数据，会出现初期模拟精度高，后期精度明显下降甚至错误的情况。激光雷达点云数据测树成本高，数据后期处理方法复杂。除此之外，新方法还普遍存在可比性差、泛化能力弱的缺点，难以大规模推广使用。
[0006]综上所述，亟需提供一种可显著提升碳汇造林和森林经营碳汇项目监测时效性和精度，并降低监测成本，适合大规模推广使用的碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种可显著提升碳汇造林和森林经营碳汇项目监测时效性和精度，并降低监测成本，适合大规模推广使用的碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态
计量方法。
[0008]上述目的是通过如下技术方案实现：一种碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法，包括如下步骤：（1）项目边界监测：确定项目边界；（2）基线物联网监测：（2.1）基线碳层划分和面积计算；（2.2）基线碳层单位面积碳储量物联网监测：设计并部署基线物联网样地，动态监测基线碳层单位面积林分生物质、基线碳层单位面积枯死木、基线碳层单位面积枯落物，汇总计算基线碳层单位面积碳储量；（2.3）基线碳层总碳储量计算：利用基线碳层单位面积碳储量乘以各碳层图斑面积，获取基线碳层总碳储量；（3）项目物联网监测：（3.1）项目碳层划分：在项目边界范围内，按照项目活动类型划分项目碳层；（3.2）项目碳层遥感变化监测：开展两期遥感影像的变化图斑检测，通过变化图斑判读、验证核实，实现项目碳层图斑更新和变化生成，获取项目碳汇的现状数据库和变化数据库，得到用于项目碳层总处理计量的最新碳层图斑面积；（3.3）项目碳层单位面积碳储量物联网监测：按照遥感变化监测调整后的项目碳层，设计部署项目物联网样地，动态监测项目碳层单位面积林分生物质、项目碳层单位面积枯死木、项目碳层单位面积枯落物和项目温室气体排放，汇总计算基线碳层单位面积碳储量；（3.4）项目碳层总碳储量计算：项目碳层单位面积碳储量乘以各碳层图斑面积，获取项目碳层总碳储量；（4）总碳储量和碳变化量监测：计算项目边界内本次监测周期的总碳储量，以及单位时间碳变化量；（5）判断监测结束和自动周期监测：按物联网监测样地设定时间进行周期化运行和监测，若全部停止对项目边界、基线、项目活动监测并导致项目撤除，则监测结束。
[0009]本专利技术针对碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇计量和监测过程中普遍存在监测成本高、精度低、时效性差和泛化能力弱的缺点，提供了一种碳汇造林和森林经营碳汇项目动态监测方法，通过对基线和项目活动布设碳层单位面积碳储量物联网监测样地动态获取基线和项目单位面积碳储量，结合基线碳层划分和面积计算，以及项目碳层遥感变化监测动态更新项目碳层面积，动态周期性获取碳汇造林和森林经营碳汇项目边界内基线碳层总碳储量、项目碳层总碳储量及总碳储量和碳变化量，显著提升碳汇造林和森林经营碳汇项目监测时效性和精度，降低监测成本，适合大规模推广使用。
[0010]需说明的本专利技术碳汇计量中只考虑林木生物质、枯死木、枯落物的碳储量及变化，忽略灌木、土壤有机碳和木产品碳库。本专利技术碳汇造林和森林经营碳汇项目活动无潜在泄露，识为0。
[0011]进一步的技术方案是，所述步骤（2.2）的具体步骤如下：（2.2.1）基线样地设计；（2.2.2）基线物联网样地监测：按照设定样地，使用树径测量传感器固定于样地样
木胸径处，监测并采集样木胸径及生长状况，实现样地各碳库监测；（2.2.3）基线单位面积林木生物质碳储量计算：采用生物量扩展因子法计算基线单位面积林木生物质碳储量；（2.2.4）基线单位面积枯死木碳储量计算：根据步骤（2.2.3）中的计算结果，采用“碳储量变化法”结合“缺省值法”计算基线单位面积枯死木碳储量；（2.2.5）基线单位面积枯落物碳储量计算：根据步骤（2.2.3）中的计算结果，采用“碳储量变化法”结合“缺省值法”计算基线单位面积枯落物碳储量；（2.2.6）基线碳层单位面积碳储量计算：将所有树种林木生物质、枯死木和枯落物的碳储量进行加和。
[0012]进一步的技术方案是，所述步骤（2.2.3）的具体步骤如下：（2.2.3.1）根据步骤（2.2.1）中物联网样地采集的样地内样木树种、胸径和立木类型数据，计算各树种单位面积活立木材积，使用本区域一元材积表计算，将直径作为自变量，材积作为因变量进行计算，计算公式如下：式中，v
base,i,j,t
为第t次监测、第i碳层树种j的基线单位面积活立木材积；d
k,i,j,t
为第t次监测，第i碳层树种j的第k株样木胸径；s为样地面积；f
j
为本树种j的一元材积经验方程式；j为树种j；k为第k株样木；t为第t次监测；i为第i碳层;（2.2.3.2）使用生物量扩展因子法计算生物量，材积作为自变量，生物量作为因变量，查表获取木材密度、根冠比、生物量扩展因子三个缺省数据进行计算，计算公式如下：式中，w
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）项目边界监测：确定项目边界；（2）基线物联网监测：（2.1）基线碳层划分和面积计算；（2.2）基线碳层单位面积碳储量物联网监测：设计并部署基线物联网样地，动态监测基线碳层单位面积林分生物质、基线碳层单位面积枯死木、基线碳层单位面积枯落物，汇总计算基线碳层单位面积碳储量；（2.3）基线碳层总碳储量计算：利用基线碳层单位面积碳储量乘以各碳层图斑面积，获取基线碳层总碳储量；（3）项目物联网监测：（3.1）项目碳层划分：在项目边界范围内，按照项目活动类型划分项目碳层；（3.2）项目碳层遥感变化监测：开展两期遥感影像的变化图斑检测，通过变化图斑判读、验证核实，实现项目碳层图斑更新和变化生成，获取项目碳汇的现状数据库和变化数据库，得到用于项目碳层总处理计量的最新碳层图斑面积；（3.3）项目碳层单位面积碳储量物联网监测：按照遥感变化监测调整后的项目碳层，设计部署项目物联网样地，动态监测项目碳层单位面积林分生物质、项目碳层单位面积枯死木、项目碳层单位面积枯落物和项目温室气体排放，汇总计算基线碳层单位面积碳储量；（3.4）项目碳层总碳储量计算：项目碳层单位面积碳储量乘以各碳层图斑面积，获取项目碳层总碳储量；（4）总碳储量和碳变化量实时监测：计算项目边界内本次监测周期的总碳储量，以及单位时间碳变化量；（5）判断监测结束和自动周期监测：按物联网监测样地设定时间进行周期化运行和监测，若全部停止对项目边界、基线、项目活动监测并导致项目撤除，则监测结束。2.根据权利要求1所述的碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法，其特征在于，所述步骤（2.2）的具体步骤如下：（2.2.1）基线样地设计；（2.2.2）基线物联网样地监测：按照设定样地，使用树径测量传感器固定于样地样木胸径处，监测并采集样木胸径及生长状况，实现样地各碳库监测；（2.2.3）基线单位面积林木生物质碳储量计算：采用生物量扩展因子法计算基线单位面积林木生物质碳储量；（2.2.4）基线单位面积枯死木碳储量计算：根据步骤（2.2.3）中的计算结果，采用“碳储量变化法”结合“缺省值法”计算基线单位面积枯死木碳储量；（2.2.5）基线单位面积枯落物碳储量计算：根据步骤（2.2.3）中的计算结果，采用“碳储量变化法”结合“缺省值法”计算基线单位面积枯落物碳储量；（2.2.6）基线碳层单位面积碳储量计算：将所有树种林木生物质、枯死木和枯落物的碳储量进行加和。3.根据权利要求2所述的碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法，其特征在于，所述步骤（2.2.3）的具体步骤如下：（2.2.3.1）根据步骤（2.2.1）中物联网样地采集的样地内样木树种、胸径和立木类型数
据，计算各树种单位面积活立木材积，使用本区域一元材积表计算，将直径作为自变量，材积作为因变量进行计算，计算公式如下：式中，v
base,i,j,t
为第t次监测、第i碳层树种j的基线单位面积活立木材积；d
k,i,j,t
为第t次监测，第i碳层树种j的第k株样木胸径；s为样地面积；f
j
为本树种j的一元材积经验方程式；j为树种j；k为第k株样木；t为第t次监测；i为第i碳层;（2.2.3.2）使用生物量扩展因子法计算生物量，材积作为自变量，生物量作为因变量，查表获取木材密度、根冠比、生物量扩展因子三个缺省数据进行计算，计算公式如下：式中，w
base,i,j,t
为第t次监测、第i碳层树种j的基线单位面积林木生物量； WD
j
为树种j的活立木木材密度；BEF
j
为树种j的活立木树干生物量转换到地上生物量的生物量扩展因子，无量纲；R
j
为树种j的活立木根冠比；（2.2.3.3）利用林木生物量碳含量将林木生物量换算为碳储量计算碳储量，再利用二氧化碳分析与碳分子的分子量比将碳储量转换为二氧化碳当量，计算公式如下：式中，c
tree_base,i,j,t
为第t次监测、第i碳层树种j的基线单位面积林木生物质碳储量，CF
j
为树种j的活立木碳含量；所述步骤（2.2.4）中的计算公式如下：式中，c
dw_base,i,j,t
为第t次监测、第i碳层树种j的基线单位面积枯死木碳储量；DF
j
为树种j的基线枯死木碳含量占基线林木生物质碳储量的比例，为缺省值；所述步骤（2.2.5）中的计算公式如下：式中，c
li_base,i,j,t
为第t次监测、第i碳层树种j的基线单位面积枯落物碳储量；f
j (w
j
)为树种j的基线枯落物生物量与基线林木生物质生物量的相关关系，为缺省值；所述步骤（2.2.6）中的计算公式如下：式中，c
base,i,t
为第t次监测、第i碳层基线碳层单位面积碳储量。4.根据权利要求3所述的碳汇造林和森林经营碳汇项目碳汇动态计量方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，李娜娜，田颖泽，赖长鸿，宋放，
申请(专利权)人：四川样地时空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：