一种森林碳储量与碳汇价值监测系统及动态评估方法技术方案

本发明专利技术涉及一种森林碳储量与碳汇价值监测系统及动态评估方法，通过构建森林碳储量与碳汇价值监测系统，包括物联网样地模块、样地移动数据调查采集模块、监测数据传输存储模块和森林碳储量与碳汇价值动态评估模块，设计了森林碳储量与碳汇价值动态评估方法，包括监测样地抽样设计、物联网样地调查与布设、监测样地数据自动采集、监测区林木生物量动态更新、精度检验与校正、监测区碳储量和碳汇价值评估等流程。本发明专利技术的应用可有效降低森林碳储量计量过程中错误机率，大幅减少连续监测工作量，提升评估精度和时效性。提升评估精度和时效性。提升评估精度和时效性。

【技术实现步骤摘要】
一种森林碳储量与碳汇价值监测系统及动态评估方法


[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，具体涉及一种森林碳储量与碳汇价值监测系统及动态评估方法。

技术介绍

[0002]森林是陆地最大的储碳库，是维持地球碳平衡的重要基础。准确计量森林碳储量、科学评估碳汇价值是开发森林碳汇功能，充分发挥森林在应用气候变化中独特作用的前提和基础。
[0003]样地调查方法是森林碳储量地上生物量监测使用最广的方法，也是《碳汇造林项目方法学》、《森林经营碳汇项目方法学》中认定的碳汇计量方法，但由于采用人工调查，存在成本高，周期长，技术要求高，质量控制难等缺点。目前森林碳储量与碳汇价值评估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。
[0004]综上所述，亟需提供一种可有效降低森林碳储量计量过程中错误机率，大幅减少连续监测工作量，提升评估精度和时效性的森林碳储量与碳汇价值监测系统及动态评估方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可有效降低森林碳储量计量过程中错测、漏测、重测，以及数据记录、计算错误机率，大幅减少质检、连续监测工作量，提升评估结果精度和时效性的森林碳储量与碳汇价值监测系统及动态评估方法。
[0006]上述目的是通过如下技术方案实现：一种森林碳储量与碳汇价值监测系统，包括：物联网样地模块：用于样地地上生物量调查和周期性监测；样地移动数据调查采集模块：用于样地调查和信息采集；监测数据传输存储模块：用于物联网样地模块周期监测数据的传输和存储；森林碳储量与碳汇价值评估模块：用于监测区森林碳储量及监测精度的计算更新，并依据测算结果动态调整监测方案，评估监测区碳汇价值。
[0007]作为优选，进一步的技术方案是，所述森林碳储量与碳汇价值评估模块包括森林碳储量与碳汇价值动态评估系统和支撑所述森林碳储量与碳汇价值动态评估系统运行的支撑平台，所述森林碳储量与碳汇价值动态评估系统用于汇总、统计和分析样地动态监测数据、配置森林碳储量计算数据、管理物联网样地运行状态、周期性获取和评估监测区森林碳储量与碳汇价值。
[0008]作为优选，进一步的技术方案是，所述物联网样地模块包括树径测量传感器和通
信中继装置，所述通信中继装置用于在监测样地内构建无线自组网，汇集树径传感器测量数据后回传数据，所述样地移动数据调查采集模块包括数据采集应用系统，所述数据采集应用系统用于获取服务器端信息，调查现场连接通信中继装置和树径测量传感器进行数据采集、录入和计算，以及现场对通信中继装置和数据测传感器进行配置管理。
[0009]数据采集应用系统搭载在移动数据采集终端上，移动数据采集终端是有计算、存储、摄像能力，并具备可支持移动数据采集应用系统运行必须操作系统、运行环境的可移动设备，包括但不限于智能手机、平板、移动工作站。
[0010]作为优选，进一步的技术方案是，所述数据采集应用系统包括：用户登录模块：用于登录数据采集应用系统。
[0011]地图操作及定位、导航、航迹、拍照模块：用于为用户提供基于地图操作的交互模式，提供基本地图操作功能和高级地图操作功能；调查表格和缺省数据下载模块：用于下载更新包括用于计算碳储量的表格以及数据；物联网样地每木调查卡片因子录入模块：用于录入包括物联网样地首次实测调查卡片总体因子、标准地林况地况目测调查记载因子、标准地定点及罗盘仪测量记录因子、罗盘仪测量记录因子在内的信息；移动通信信号测试模块：用于测量现场移动信号类型和移动信号的强弱选择不同的通信中继装置，并通过同通信接收端进行通信测试信号传输成功率；通信中继装置连接，测试和配置模块：用于使用数据采集终端连接通信中继装置，设置数据采集频率，确定通信中继装置和树径测量传感器的启动时间和启动时长，并根据设置的数据采集频率和电池容量，预估出理论监测时间长度；树径测量传感器连接、数据录入模块：用于使用数据采集终端连接树径测量传感器，确认连接正确后，录入调查树木的信息；树径测量传感器同通信中继装置数据传输模块：用于在调查树木信息录入后，触发树径测量传感器同通信中继装置后台通信事件，树径测量传感器通过通信模块将设备信息、调查录入样木信息、林地信息传输于通信中继装置存储；物联网样地测量调查结果计算模块：用于根据调查表格和缺省数据下载模块获取用于计算碳储量的表格以及数据，计算监测样地实测调查结果和碳储量。
[0012]作为优选，进一步的技术方案是，所述森林碳储量与碳汇价值动态评估系统包括：用户登录模块：用于登录森林碳储量与碳汇价值动态评估系统；样地地图显示、浏览及查询模块：用于提供基于地图操作的交互模式，提供地图操作功能；调查表格和缺省数据配置模块：用于配置计算碳储量的表格和数据；通信中继装置设备和状态管理模块：用于查询通信中继装置的设备信息和标准地信息，查看通信中继装置运行状态并配置通信中继装置工作方式；树径测量传感器设备和状态管理模块：用于查询树径测量传感器设备信息、单株木编号信息，查看树径测量传感器运行状态和测量数据，配置树径测量传感器的工作方式；样地碳储量汇总计算模块：用于汇总各通信中继装置回传的树径测量传感器数据，利用调查表格和缺省数据配置模块配置的表格和数据计算所有样地碳储量结果；
碳储量及碳汇量分析模块：用于对汇总计算的样木数据进行统计，分析测设调查精度，分区域、分类型输出碳储量数量、质量、结构和分布，对比监测周期前后各监测对象情况，产出碳汇量及其动态变化；碳汇价值计量结果可视化展示模块：用于对碳汇价值数据进行展示，直观体现监测成果的动态变化。
[0013]为实现上述目的，本专利技术还提供一种森林碳储量与碳汇价值动态评估方法，通过上述任一所述的森林碳储量与碳汇价值监测系统执行，包括如下步骤：步骤（1）监测样地抽样设计：完成监测样地布设，确定样地总体、抽样方法和样地空间位置；步骤（2）物联网样地布设：对监测样地完成首次测量和测量设备布设，完成设备测量频率设定；步骤（3）监测样地数据自动采集：物联网样地按设定监测频率回传数据，对采集数据完成解析和存储任务；步骤（4）监测区森林碳储量动态更新：依据采集监测样地样木数据，计算各监测样地森林蓄积量、森林生物量和森林碳储量；步骤（5）精度计算与检验：计算监测样地总体及各层的样本平均数及其方差，以及监测区内平均单位面积林木生物质碳储量的不确定性，依此对监测结果开展精度检验，对不符合精度要求的数据执行步骤（6）进行校正；步骤（6）精度扣减矫正，用于使林分平均碳储量在最大允许相对误差范围内；步骤（7）碳汇价值评估及监测出数：计算监测区总体碳汇价值，统计成果数表和更新本监测期数据库；步骤（8）判断监测工作是否结束，若否，执行步骤（3），开展连续本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种森林碳储量与碳汇价值监测系统，其特征在于，包括：物联网样地模块：用于样地地上生物量调查和周期性监测；样地移动数据调查采集模块：用于样地调查和信息采集；监测数据传输存储模块：用于物联网样地模块周期监测数据的传输和存储；森林碳储量与碳汇价值评估模块：用于监测区森林碳储量及监测精度的计算更新，并依据测算结果动态调整监测方案，评估监测区碳汇价值。2.根据权利要求1所述的森林碳储量与碳汇价值监测系统，其特征在于，所述森林碳储量与碳汇价值评估模块包括森林碳储量与碳汇价值动态评估系统和支撑所述森林碳储量与碳汇价值动态评估系统运行的支撑平台，所述森林碳储量与碳汇价值动态评估系统用于汇总、统计和分析样地动态监测数据、配置森林碳储量计算数据、管理物联网样地运行状态、周期性获取和评估监测区森林碳储量与碳汇价值。3.根据权利要求2所述的森林碳储量与碳汇价值监测系统，其特征在于，所述物联网样地模块包括树径测量传感器和通信中继装置，所述通信中继装置用于在监测样地内构建无线自组网，汇集树径传感器测量数据后回传数据，所述样地移动数据调查采集模块包括数据采集应用系统，所述数据采集应用系统用于获取服务器端信息，调查现场连接通信中继装置和树径测量传感器进行数据采集、录入和计算，以及现场对通信中继装置和数据测传感器进行配置管理。4.根据权利要求3所述的森林碳储量与碳汇价值监测系统，其特征在于，所述森林碳储量与碳汇价值动态评估系统包括：用户登录模块：用于登录森林碳储量与碳汇价值动态评估系统；样地地图显示、浏览及查询模块：用于提供基于地图操作的交互模式，提供地图操作功能；调查表格和缺省数据配置模块：用于配置计算碳储量的表格和数据；通信中继装置设备和状态管理模块：用于查询通信中继装置的设备信息和标准地信息，查看通信中继装置运行状态并配置通信中继装置工作方式；树径测量传感器设备和状态管理模块：用于查询树径测量传感器设备信息、单株木编号信息，查看树径测量传感器运行状态和测量数据，配置树径测量传感器的工作方式；样地碳储量汇总计算模块：用于汇总各通信中继装置回传的树径测量传感器数据，利用调查表格和缺省数据配置模块配置的表格和数据，计算所有样地碳储量结果；碳储量及碳汇量分析模块：用于对汇总计算的样木数据进行统计，分析测设调查精度，分区域、分类型输出碳储量数量、质量、结构和分布，对比监测周期前后各监测对象情况，产出碳汇量及其动态变化；碳汇价值计量结果可视化展示模块：用于对碳汇价值数据进行展示，直观体现监测成果的动态变化。5.一种森林碳储量与碳汇价值动态评估方法，其特征在于，通过权利要求1~5任意一项所述的森林碳储量与碳汇价值监测系统执行，包括如下步骤：步骤（1）监测样地抽样设计：完成监测样地布设，确定样地总体、抽样方法和样地空间位置；步骤（2）物联网样地布设：对监测样地完成首次测量和测量设备布设，完成设备测量频
率设定；步骤（3）监测样地数据自动采集：物联网样地按设定监测频率回传数据，对采集数据完成解析和存储任务；步骤（4）监测区森林碳储量动态更新：依据采集监测样地样木数据，计算各监测样地森林蓄积量、森林生物量和森林碳储量；步骤（5）精度计算与检验：计算监测样地总体及各层的样本平均数及其方差，以及监测区内平均单位面积林木生物质碳储量的不确定性，依此对监测结果开展精度检验，对不符合精度要求的数据执行步骤（6）进行校正；步骤（6）精度扣减矫正，用于使林分平均碳储量在最大允许相对误差范围内；步骤（7）碳汇价值评估及监测出数：计算监测区总体碳汇价值，统计成果数表和更新本监测期数据库；步骤（8）判断监测工作是否结束，若否，执行步骤（3），开展连续监测，若是，结束流程。6.根据权利要求5所述的森林碳储量与碳汇价值动态评估方法，其特征在于，所述步骤（1）的具体步骤如下：（1.1）确定监测区边界和项目总体，确定抽样设计的可靠性水平和抽样精度，计算项目总体样地数量并确定样地大小，其中，样地数量计算公式如下：式中：n为项目边界内项目总体样地数量；t为可靠性指数；Y为预估生物质碳储量变动系数；E为抽样允许相对误差；...

【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：