动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本公开提供一种动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备，其中该方法包括：基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值；基于NEE模拟值与相应的NEE真实值确定VPRM模型的模拟评价指标；基于模拟评价指标调整初始参数，并返回基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值的步骤，直到模拟评价指标满足预设条件；将使得模拟评价指标满足预设条件的参数，作为VPRM模型的参数。采用本公开的一个或多个实施例，可以快速高效提高VPRM模型参数的准确性。以快速高效提高VPRM模型参数的准确性。以快速高效提高VPRM模型参数的准确性。

【技术实现步骤摘要】
动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备


[0001]本公开涉及环境
，尤其涉及一种动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]生态系统植被碳通量的准确计算，对模拟区域碳的交换量及大气中CO2的浓度变化至关重要。为确定生态系统植被与大气的净碳交换量，研究方法大致可以分为测量法和遥感模型模拟法。测量法的测量结果较为精确，但是空间上受站点布局的限制，测量结果较为分散，测量结果也易受设备和站点高度、风向和下垫面状况的影响。遥感模型法主要是借助遥感卫星数据和通量计算模型来获取植被的生态系统碳通量。卫星遥感观测能以固定的频率对生态要素进行采样，且其观测的范围可以覆盖整个区域甚至全球。
[0003]基于卫星遥感的光能利用模型利用植被相关指数计算光合有效辐射比例，结合光能利用率，在考虑植被的生理过程的基础上计算植被的碳交换量，如CASA（Carnegie
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Ames
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Stanford Approach）模型、Cfix（Carbon Fix）、EC
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LUE（Eddy Covariance
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Light Use Efficiency）等。上述模型采用的植被指数为归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，简称为NDVI）对地面植被饱和、冠层背景的要素较为敏感，所以采用该指数计算的碳交换量会有较大的不确定性。
[0004]采用植被增强指数（Enhanced Vegetation Index，简称为EVI）代替NDVI的植被光合模型（The Vegetation Photosynthesis Model，简称为VPM模型），在计算植被碳通量时考虑加入了温度、物候和水分的影响，提高了模拟结果的准确性。VPM模型的模拟结果为植被的总初级生产力（Gross Primary Production，简称为GPP）。植被光合呼吸作用模型（The Vegetation Photosynthesis and Respiration Model，简称为VPRM模型）增加了植被呼吸作用产生的碳交换量，实现对生态系统植被碳净交换量（Net Ecosystem Exchange，简称为NEE，也称为净生态系统碳交换量、净生态系统碳通量）的模拟。
[0005]为提高VPRM模拟结果的准确性，对模型中植被相关参数进行优化和调整，目前调整方法主要有：a. 考虑呼吸和光合作用参数的优化：采用历史观测资料，认为夜间植被没有光合作用，建立观测NEE与呼吸作用之间的相应方程，优化呼吸作用参数；将优化后的夜间呼吸参数应用到白天，基于光响应方程对白天光合作用参数进行优化，这种方法仅考虑白天时光合作用的相关参数进行优化，导致优化得到的VPRM模型在夜间模拟通量结果不准确；b. 考虑VPRM模型中呼吸作用相关方程的优化：提出新的呼吸作用方程，例如，将VPRM模型中呼吸作用与温度的线性关系更改为非线性关系，并引入水分指数等变量，从而增加计算量，且新的VPRM模型方程或参数并不能适用于其他区域。
[0006]此外，相关技术中，参数优化是建立观测数据与植被、气象、水文变量之间的数学关系，受经验因素影响较大，建立这种数学关系的过程较为复杂。

技术实现思路

[0007]针对上述技术问题，本公开实施例提供了一种动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备。
[0008]根据本公开的一方面，提供了一种动态植被碳通量模型参数确定方法，包括：基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值；基于NEE模拟值与相应的NEE真实值确定VPRM模型的模拟评价指标；基于模拟评价指标调整初始参数，并返回基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值的步骤，直到模拟评价指标满足预设条件；将使得模拟评价指标满足预设条件的参数，作为VPRM模型的参数。
[0009]可选地，上述模拟评价指标包括第一指标，基于模拟评价指标调整初始参数，包括：在第一指标指示NEE模拟值大于NEE真实值时，增大至少一个光合作用相关参数和/或减小至少一个呼吸作用相关参数；在第一指标指示NEE模拟值小于NEE真实值时，减小至少一个光合作用相关参数和/或增大至少一个呼吸作用相关参数。
[0010]可选地，上述模拟评价指标包括第二指标，第二指标指示NEE模拟值偏离NEE真实值的百分比，基于模拟评价指标调整初始参数，包括：基于第二指标确定调整初始参数的调整量；基于调整量调整初始参数。
[0011]可选地，基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值，包括：基于VPRM模型的初始参数，确定目标区域的目标时段的N个时间点中每个时间点的NEE模拟值；基于NEE模拟值与相应的NEE真实值确定VPRM模型的模拟评价指标，包括：基于目标区域的N个时间点中每个时间点的NEE模拟值与对应时间点的NEE真实值，确定模拟评价指标。
[0012]可选地，目标区域包括一种或多个植被类型，任一种植被类型具有对应的VPRM模型的参数；其中，针对任一种植被类型：基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值，包括：基于该植被类型对应的VPRM模型的初始参数，确定目标区域的该植被类型在目标时段的N个时间点中每个时间点的NEE模拟值；基于NEE模拟值与相应的NEE真实值确定VPRM模型的模拟评价指标，包括：基于目标区域的该植被类型在N个时间点中每个时间点的NEE模拟值与对应时间点的NEE真实值，确定模拟评价指标；基于模拟评价指标调整初始参数，包括：基于该植被类型的模拟评价指标，调整该植被类型对应的VPRM模型的初始参数。
[0013]可选地，目标区域包括一种或多种植被类型，任一种植被类型具有对应的VPRM模型的参数；基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值，包括：针对任一种植被类型，基于该植被类型对应的VPRM模型的初始参数，确定目标区域的该植被类型在目标时段的N个时间点中每个时间点的NEE模拟值；基于所述NEE模拟值与相应的NEE真实值确定VPRM模型的模拟评价指标，包括：基于目标区域的多种植被类型在N个时间点中每个时间点的NEE模拟值与对应时间点的NEE真实值，确定模拟评价指标；基于模拟评价指标调整初始参数，包括：基于模拟评价指标分别调整每种植被类
型对应的VPRM模型的初始参数。
[0014]可选地，上述模拟评价指标包括第一指标和第二指标，其中：第一指标为NEE模拟值相对于相应的NEE真实值的平均偏差，表示为：，其中，MB表示平均偏差，F
i
为第i个时间点的NEE模拟值，O
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为第i个时间点的NEE真实值，N为时间点的数量；第二指标为NEE模拟值与相应的NEE真实值的标准化平均偏差，表示为：，其中，NMB表示标准化平均偏差，F
i
为第i个时间点的NEE模拟值，O
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为第i个时间点的NEE真实值，N为时间点的数量。
[0015]可选地，基于模拟评价指标调整初始参数，包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态植被碳通量模型参数确定方法，其特征在于，包括：基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值；基于所述NEE模拟值与相应的NEE真实值确定所述VPRM模型的模拟评价指标；基于所述模拟评价指标调整所述初始参数，并返回所述基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值的步骤，直到所述模拟评价指标满足预设条件；将使得所述模拟评价指标满足所述预设条件的参数，作为VPRM模型的参数。2.如权利要求1所述的动态植被碳通量模型参数确定方法，其特征在于，所述模拟评价指标包括第一指标，所述基于所述模拟评价指标调整所述初始参数，包括：在所述第一指标指示所述NEE模拟值大于NEE真实值时，增大至少一个光合作用相关参数和/或减小至少一个呼吸作用相关参数；在所述第一指标指示所述NEE模拟值小于NEE真实值时，减小至少一个光合作用相关参数和/或增大至少一个呼吸作用相关参数。3.如权利要求1或2所述的动态植被碳通量模型参数确定方法，其特征在于，所述模拟评价指标包括第二指标，所述第二指标指示NEE模拟值偏离NEE真实值的百分比，所述基于所述模拟评价指标调整所述初始参数，包括：基于所述第二指标确定调整所述初始参数的调整量；基于所述调整量调整所述初始参数。4.如权利要求1所述的动态植被碳通量模型参数确定方法，其特征在于，所述基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值，包括：基于VPRM模型的初始参数，确定目标区域在目标时段的N个时间点中每个时间点的NEE模拟值；所述基于所述NEE模拟值与相应的NEE真实值确定所述VPRM模型的模拟评价指标，包括：基于所述目标区域在所述N个时间点中每个时间点的NEE模拟值与对应时间点的NEE真实值，确定所述模拟评价指标。5.如权利要求4所述的动态植被碳通量模型参数确定方法，其特征在于，所述目标区域包括一种或多种植被类型，任一种植被类型具有对应的VPRM模型的参数；其中，针对任一种植被类型：所述基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值，包括：基于所述植被类型对应的VPRM模型的初始参数，确定目标区域的所述植被类型在目标时段的N个时间点中每个时间点的NEE模拟值；所述基于所述NEE模拟值与相应的NEE真实值确定所述VPRM模型的模拟评价指标，包括：基于所述目标区域的所述植被类型在所述N个时间点中每个时间点的NEE模拟值与对应时间点的NEE真实值，确定所述模拟评价指标；所述基于所述模拟评价指标调整所述初始参数，包括：基于所述植被类型的所述模拟评价指标，调整所述植被类型对应的VPRM模型的所述初始参数。6.如权利要求4所述的动态植被碳通量模型参数确定方法，其特征在于，所述目标区域包括一种或多种植被类型，任一种植被类型具有对应的VPRM模型的参数；所述基于VPRM模型的初始参数确定NEE模拟值，包括：针对任一种植被类型，基于所述植被类型对应的VPRM模型的初始参数，确定目标区域的所述植被类型在目标时段的N个时间点中每个时间点的NEE模拟值；
所述基于所述NEE模拟值与相应的NEE真实值确定所述VPRM模型的模拟评价指标，包括：基于所述目标区域的所述多种植被类型在所述N个时间点中每个时间点的NEE模拟值与对应时间点的NEE真实值，确定所述模拟评价指标；所述基于所述模拟评价指标调整所述初始参数，包括：基于所述模拟评价指标分别调整每种植被类型对应的VPRM模型的所述初始参数。7.如权利要求4~6任一项所述的动态植被碳通量模型参数确定方法，其特征在于，所述模拟评价指标包括第一指标和第二指标，其中，所述第一指标为所述NEE模拟值相对于相应的NEE真实值的平均偏差，表示为：，其中，MB表示平均偏差，F
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜勃莹，王文丁，亢思静，陈焕盛，肖林鸿，吴剑斌，秦东明，
申请(专利权)人：北京中科三清环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：