基于机载激光雷达的森林地上碳储量估测

以内蒙古大兴安岭生态站为研究对象,以2012、2013年的66块样地数据和2012年同步获取的机载Li DAR遥感数据为数据源,分别采用多元线性回归和随机森林回归算法,通过对比不同算法间的估测精度差异,选择更适于研究区的估测方法,实现研究区森林地上碳储量的遥感估测。结果表明:随机森林回归算法的估测精度最优,模型训练精度(R2为0.861,RMSE为11.133 t/hm2,rRMSE为0.279)和预测精度(RMSE为17.956 t/hm2,rRMSE为0.342,估测精度范围40.898%~95.129%,平均估测精度76.385%)均优于多元线性回归的模型训练结果 (R2为0.676,RMSE为11.846 t/ha,rRMSE为0.351)和模型预测结果(RMSE为22.703 t/hm2,rRMSE为0.636,估测精度范围45.824%~94.752%,平均估测精度69.859%)。机载Li DAR数据的高度变量和密度变量与森林地上碳储量均具有显著相关性,高度变量相关性更为显著。随机森林回归算法对区域森林地上碳储量的估测结果趋于真实分布情况,效果比较理想。     

基于空间协同仿真模拟的开化县森林碳估计

森林碳储量是反映森林生态系统生产力的重要指标,也是区域森林碳汇计量的基础。以浙江省开化县为研究区,采用2013年资源3号遥感影像与2014年森林资源清查样地数据,结合序列高斯协同模拟方法对全县地上部分森林碳储量及其分布进行估计,并以平均误差、残差平方和、平均相对误差以及均方根误差4个指标为基础对估计结果进行精度评价。结果表明:开化县2014年森林总碳储量空间协同仿真估计结果为7.221 573 Tg,碳密度值分布为0~109.178 0 Mg·hm-2,均值为32.376 4 Mg·hm-2,基于15%检验样本的平均相对误差为4.565%,仿真估计碳总量在实测样地估算的置信区间内。本研究发现,遥感影像与地面样地森林碳密度的相关性随遥感影像的空间分辨率变化而变化,这对于提高森林碳储量估计精度有着重要意义,也是下一步研究的重点。图5表3参29     

退耕还林工程对河南省森林地上碳储量的影响

退耕还林工程作为中国重要的植被恢复工程,其碳汇能力巨大。基于河南省退耕还林实施期间河南省森林资源清查数据（1998-2003年,2003-2008年,2008-2013年）,利用生物量转换因子连续函数法,估算河南省森林及人工林的碳储量,同时利用2000-2012年河南省退耕还林工程逐年造林树种和面积,估算退耕还林所种树木的碳储量。结果表明:河南省森林面积、蓄积、碳储量和碳密度分别从1998年的149.77×104 hm2,5 258.50×104 m3,30.49 Tg和20.36 Mg·hm-2增加到2013年的305.36×104 hm2,17 094.56×104 m3,91.02 Tg和29.81 Mg·hm-2,其中人工林面积、碳储量、碳密度增幅较大。人工林碳储量占林分总碳储量的比例由1998年的29.26%提高到2013年的58.46%。人工林在河南省森林碳汇中发挥着越来越重要的作用,是河南省森林碳汇的主要贡献者,这主要归因于退耕还林工程的实施引起人工林碳储量的增加。2003,2008和2013年退耕还林工程碳储量分别占森林总碳储量的1.58%,15.40%和30.95%。河南省实施退耕还林工程具有较大的碳汇能力。     

土地利用变化对森林植被碳储量的影响分析——以江西省宁都县为例

【目的】确定土地利用变化对江西省宁都县森林植被碳储量的影响,探讨土地利用类型间转换对森林植被碳储量影响的具体原因,以期为国土空间格局优化,政府主管部门碳汇林业经营决策、林业碳汇计量监测及应对气候变化响应等提供决策参考或科学依据。【方法】基于土地利用变化,利用江西省宁都县林地变更年度数据、应用马尔科夫转移矩阵对土地利用变化进行分析,采用生物量扩展因子法、单位面积生物量法估算因土地利用变化导致的森林植被碳储量变化,分析土地利用变化对森林植被碳储量的影响,并通过面积权重和单位面积森林植被碳储量变化进一步分析主要影响因子的具体原因。【结果】2017—2021年,宁都县土地利用类型之间的转换面积为26 299.85 hm²,总体来看主要还是林业用地之间的转换,其中乔木林转出12 968.15 hm²、占49.31%,转入9 968.21 hm²、占37.9%,是变化最活跃的土地利用类型;土地利用类型变化引起的森林植被碳储量变化值+120 429.46 Mg,表明森林植被碳储量是增加的;土地利用类型变化对森林植被碳储量影响排序前6的...     

上杭县森林碳储量估算与动态分析

该文以上杭县2002年、2014年两期森林资源二类调查为基础,结合不同森林类型生物量和蓄积量的回归方程,对上杭县森林植被碳储量和碳密度进行了估算与动态变化分析。结果表明,2002—2014年期间,上杭县森林碳储量有所增多,森林碳密度由26.5t·hm-2增至33t·hm-2,森林碳储量年龄结构动态变化中,幼龄林的碳储量有所降低,碳密度有所下降,表明总体森林资源保护较好,但幼龄林的林分质量有待于提高。     

基于多源数据的根河实验区生物量反演研究

森林是陆地生态系统的重要组成部分,精确估测森林地上生物量能够减少陆地生态系统碳储量的不确定性。本文以内蒙古大兴安岭根河实验区为研究区,基于森林样地调查数据、Landsat 8 OLI、机载P-波段PolSAR以及ASTER GDEM数据,分别采用多元线性逐步回归法和基于随机森林算法(Random Forest, RF)进行特征优化选择后的k-最近邻(k-nearest neighbors, k-NN)法对研究区森林地上生物量(above-ground biomass, AGB)进行估测,对比验证采用不同类型数据(单传感器数据和多传感器数据)时2种方法的反演结果来寻求森林AGB估测的最优方法和输入因子,最后利用最优的估测方法来反演整个研究区的森林AGB,生成根河实验区的森林AGB等级分布图。结果表明:对于多元线性逐步回归和k-NN 2种不同的方法,森林AGB的反演都表现出较为一致的结果,即采用多传感器遥感数据(Landsat 8 OLI和机载P-波段PolSAR数据)比采用单传感器遥感数据估算的森林AGB精度要高;而在同时采用多传感器遥感数据进行森林AGB的反演中,k-NN算法的估测结果(R2=0.65, RMSE=17.49 t/hm2)明显优于多元线性逐步回归算法(R2=0.36, RMSE=22.08 t/hm2)的估测结果。显然,多源数据协同反演森林AGB可以充分利用每种传感器的优点,提高遥感估测森林AGB的能力;与多元逐步回归方法相比,k-NN算法能够更多地考虑到森林参数同光谱值之间的非线性依赖关系,且能够避免发生过学习现象和样本不平衡问题。      

基于加拿大CBM-CFS3模型的江西庐山森林碳储特征研究

基于2009年庐山森林资源二类调查小班数据库和一类调查样地调查数据,利用CBM-CFS3模型的估算功能,估算江西庐山2009年森林生态系统碳储量。结果显示:庐山森林生态系统碳储量为6.4 T g(T=106t,t=106g),各主要森林类型之间因森林面积大小不同其碳储量差距很大;其中马尾松碳储量最大,占总碳储量的41.64%,国外松最小为2.18%。庐山森林生态系统平均碳密度为262.55 t/hm2,其中混交林碳密度最大为365.95 t/hm2,杉木碳密度最小为194.96 t/hm2。利用一类样地数据和平均生物量法得到庐山森林生态系统生物量碳密度为32.87 t/hm2,与模型计算结果 31.86 t/hm2基本一致。庐山总生物量碳库碳储量占庐山生态系统碳储量的12.47%,死有机质(DOM)碳库占比为87.53%,土壤碳库在整个生态系统中占有很大的比例为66.30%。     

广东省森林植被恢复下的碳储量动态

该研究采用材积源生物量法及广东省1994—2003年森林资源档案数据,量化10年间森林植被恢复过程中碳储量动态变化.其中OBPA是指疏林、竹林、经济林和四旁林.研究结果如下: 1994—2003年广东省森林植被共固定碳41.67 Tg,碳密度增加了1.58 Mg/hm2;林下层和凋落物层碳储量占总碳库的38%～44%,凋落物层碳储量略大于林下层;不同类型森林的碳储量排列如下:针叶林阔叶林OBPA针阔叶混交林;马尾松林碳储量在11种林型中最大,南洋楹林最小;10年中近熟林、成熟林、过熟林碳储量皆有增长,幼龄林碳储量大幅度减少,中龄林碳储量小幅度波动,其碳储量始终高于其他4个龄级;阔叶林固碳率大于针叶林和针阔叶混交林,10年间的波动范围是0.19～1.36 Mg/(hm2·a).      

基于回归决策树和ASTER卫星影像的城市森林研究

城市森林已成为城市生态环境研究和城市规划的热点问题之一。介绍了一种运用遥感影像分析城市森林的方法。分析过程分为两大内容：①运用回归决策树模型和ASTER影像分析城市森林丰度,即根据分类训练区内ASTER影像的光谱与实际森林丰度之间的对应关系,建立回归决策树模型,然后用该模型计算整个研究区域内各像元的森林丰度。②运用CITYgreen模型分析该地区城市森林生态功能,即运用CITYgreen模型,估算研究区域内城市森林的覆盖率、碳储量和清除空气污染物的能力,以及在清除空气污染物方面的生态价值。以北京市通州新城为研究区域,根据估算得出,该地区森林覆盖面积约为11．62km^2,碳储量约为12．36万t,清除污染物总量为267．1t·a^-1。讨论了该方法的优缺点以及需要改进的方面。图2表1参12     

基于不同立地质量的森林蓄积量遥感估测

森林蓄积量遥感估测在森林资源管理中具有十分重要的意义。以建德市为研究区,利用2007年TM遥感影像和2007年森林资源2类调查数据,对杉木树种分立地质量等级和不分地位等级2种类型建立蓄积量的遥感估测模型,并进行精度检验。其中立地质量等级依据小班平均高和平均年龄建立的地位级表划分为好、中、差3种类型,以每个小班的总蓄积量为因变量,小班各单个遥感因子信息总量为自变量。结果表明:以TM遥感影像主成分分析中第1主成分为自变量的模型拟合效果最好,相关系数R均在0.67以上,最高为0.868;利用预留独立样本对模型精度进行验证,不分地位级总体估测精度为90.31%,分立地质量等级好、中、差3种类型总体的估测精度分别为96.1%、97.24%、95.56%,分立地质量类型建模的精度明显优于统一建模的精度。研究结果为森林蓄积量遥感估测提供一种改进的思路,且为提高森林生物量和碳储量遥感估测精度提供一种参考方法。     

基于MCE-CA-Markov和InVEST模型的伊犁谷地碳储量时空演变及预测

陆地生态系统碳源与碳汇的变化与土地利用/覆被变化（LUCC）的演变密切相关,为探讨土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响机制,基于1980—2020年LUCC数据集,通过多评价准则（Multi-criteria evaluation,MCE）的元胞自动机（Cell automata,CA）和马尔科夫链（Markov chain）模型,模拟伊犁谷地2030年的LUCC时空动态,耦合InVEST模型探讨土地利用变化下伊犁谷地1980—2030年陆地生态系统碳储量的时空演变格局。结果表明,MCE-CA-Markov模型预测LUCC数据集与2000、2010年和2020年实际LUCC精度检验的Kappa系数分别为0.929 1、0.875 5和0.929 7,模型模拟普适性较高,可对后续碳储量时空演变格局进行精准评估。利用InVEST模型估算的伊犁谷地1980年总碳储量约为1 114.95 Tg,预计至2030年总碳储量呈逐期下降趋势,累计净减少65.94 Tg,其中林草地面积的退缩是致使碳储量下降的主导因素。伊犁谷地碳储量空间分布总体上表现为高值区域环绕低值区域,呈嵌套分布。碳密度的高值区域分布在南部和北部山区林草地,而低值区域仅集中在中部河谷平原附近。研究土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响可为研究区碳库管理提供数据支持,为制定碳固存和环境保护政策提供理论参考。     

中国森林碳汇价值核算研究

为了更好地评估我国森林碳汇对气候变化的影响和对经济发展的贡献,促进碳汇市场的发展,采用国民经济 核算(SNA)的方法,根据最新的森林资源清查数据,对2003—2008 年的森林碳汇进行了核算研究。结果表明, 2003—2008 年,我国森林碳储量、碳汇量是增加的,二者年均增长3.55% 左右。在价值核算上,2003 年我国森林碳 储量价值为7 291.85 亿元,2008 年为7 286.30 亿元,年均减少约0.015%。2003、2008 年森林碳汇价值量分别为 258.67 亿和258.51 亿元,年均减少0.034%,这主要是由于森林碳汇价格下降引起的。另外,2003 年我国森林碳汇 总产值约占林业总产值的4.41%,2008 年约占林业总产值的1郾79%。2003—2008 年,森林碳汇的eaGDP (environment adjusted GDP)增长速度为17.21%,超过了同期GDP 的平均增长速度(9.5%),但在此期间,森林碳存 量价值、流量价值均有所下降。研究也表明,我国森林碳汇对经济的影响尤其是对GDP 的影响大约在0.1% ~ 0.2%之间,其经济潜力并不是十分巨大。研究建议,需要对森林碳汇市场有一个清楚的认识,一味地强调森林碳 汇的市场作用和空间并不利于解决森林生态、气候变化等问题,更不利于林业的长期发展。      

休宁县主要树种生物量及碳储量分析

以2009年休宁县森林资源二类调查数据为基础,运用基于生物量和蓄积量之间关系的生物量转换因子连续函数法,对休宁县的主要树种生物量、碳储量和碳汇价值进行了估计。结果表明:休宁县林分主要树种为杉木、栎类、马尾松、槠类和枫香,其中杉木林分面积占林分总面积的56.0%,占优势地位。中幼林面积占林分总面积的71.0%,成过熟林面积占林分总面积的29.0%。主要树种生物量为476.92万t,碳储量为238.46万t,碳汇价值为1.5亿元人民币。林分单位面积生物量为45.30 t.hm-2,平均碳密度为22.65 t.hm-2。林分单位面积生物量和碳密度都低于全国平均水平。因此,休宁县具有很大的碳汇潜力。     

河南省实施森林碳汇项目的潜力分析

根据河南林业生态省建设规划目标和森林蓄积量扩展法,计算出河南省2012年森林碳汇总量将达到42235．19万t,与2006年底的碳汇量15721．07万t相比,碳汇的增加潜力为26514．12万t,2006年底森林全部碳汇量的168．65％。巨大的碳汇量潜力为河南省实施森林碳汇项目提供了坚实的基础。     

克拉玛依人工杨树碳汇林对土壤有机碳储量的影响

[目的]造林作为一种土地利用变化,可以增加陆地碳汇,减缓大气中CO2的积累.以克拉玛依人工杨树碳汇林及原生荒漠灌木林为研究对象,分析人工造林对土壤碳储量的影响.[方法]通过合理的样方设置分别于林区和荒漠灌木林区进行土壤分层取样,并采用重铬酸钾容量法对碳汇林下及原生荒漠植被下土壤有机碳储量进行了估算和分析.[结果]原生荒漠植被条件下土壤平均碳密度仅为0.3 ～0.6 kg/m2,而建造碳汇林后,该区域土壤平均碳密度有大幅提高,为0.47 ～1.44 kg/m2;土壤有机碳含量随土体深度的加深而减少;碳汇林对土壤有机碳储量的提高在浅层土壤中表现得更为明显.[结论]克拉玛依人工杨树碳汇林有效地提升了土壤有机碳储量,对改善当地土壤环境质量有明显的作用.     

InVEST模型水源涵养模块实地应用的可行性验证

以浙江省杭州市临安区水涛庄水库集水区为研究对象,在研究区2015年森林类型勘测分析的基础上,基于水量平衡法、综合蓄水法和InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）模型对研究区水源涵养功能进行评价,并分别用总量数据和样点数据对InVEST模型水源涵养模块在研究区的可行性进行验证。结果表明:根据森林主林层优势树种可将研究区的森林可分为11个类型。基于出入库水量监测数据计算可知研究区2015年总水源涵养量为2 738.31×104 m3,基于综合蓄水法计算可知研究区2015年森林水源涵养量为3 498.86×104 m3。基于InVEST模型计算可知研究区2015年总水源涵养量为3 193.90×104 m3,模拟值精度达83.36%;森林水源涵养量为3 189.73×104 m3,模拟精度为91.27%;各林型水源涵养量精度为89.86%。以基于综合蓄水法计算的样点水源涵养量为基准,对InVEST模型的各样点模拟值进行回归验证,R2为0.635 4,模型精度为74.15%。由此可知,利用InVEST模型对研究区水源涵养进行测算是可行的,具有较高的推广价值。     

我国森林碳汇核算的计量模型研究

为了更好地对我国森林碳汇进行研究和管理,促进碳汇市场的发展,本文在经济控制理论的基础上,收集了1990—2007年林木蓄积量、生长量、枯损量和采伐量的数据,通过蓄积量转换法建立了森林碳汇核算的回归模型,并进行了分析。结果表明,相邻年份的森林生物碳储量C(k+1)、C(k)回归方程的拟合优度R2=0.998,调整后R2=0.997,模型的F值为6581.48,对应的P值为0.00,表明模型成立并具有统计学意义。在此基础上,利用最小值法进一步求出了森林碳汇的最优核算价格为10.11～15.17美元/t,略高于目前国际上通用的碳税价格。本文通过计算还指出,要使我国森林由于经济发展而采伐消耗的碳储量最小,每年应采伐消耗的蓄积为4.26亿m3,这一结果对我国的森林资源管理提出了更高的要求。最后,本文对碳汇核算存在的一些问题进行了讨论,并建议碳汇核算应采用影子价格,把社会、经济发展对碳汇的影响,即人类社会、经济活动对森林碳汇的影响纳入核算范围,促进碳汇市场的持续发展。     

基于NbS的北京市乔木林固碳能力分析

  目的  乔木林生物质碳汇是影响森林碳汇的重要组成部分,是一种自然的气候解决方案,在全球气候变化大背景下,森林的固碳潜力一直被广泛关注,本文以北京市为例,分析不同的林业活动对乔木碳储量的影响。  方法  采用北京市森林资源设计调查数据,利用IPCC材积源—生物量法估算北京市乔木林碳储量,分析了2009—2014年北京市在森林转化、造林以及森林经营3种自然方案下碳储量的变化情况。  结果  （1）2009—2014年北京市森林面积净增长8.35 × 104 hm2,碳储量净增量约1.45 × 109 kg,年均碳固持量为0.29 × 109 kg/a。（2）2014年北京市人工林总碳储量高于天然林,且碳密度高于天然林。当前北京市森林龄级结构偏低龄化,随着森林的自然生长,仍有较大的碳固持潜力。在各个优势树种（组）中,人工杨树林的固碳效率尤为突出,远远高于其他优势树种。（3）山地森林活动强度较小,森林经营区域占比较大,城市森林变化剧烈,受造林与森林转化等措施影响较大。2009—2014年北京市由于森林转化为其他土地造成了1.06 × 109 kg的碳损失,造林带来了2.10 × 109 kg的碳固持,森林经营过程中有1.62 × 109 kg的碳固持与1.21 × 109 kg的碳损失,森林经营活动的总碳储量净增量0.41 × 109 kg,避免森林转化可以带来1.17 × 109 kg的碳汇。  结论  增加乔木林的固碳能力是应对气候变化的重要手段,避免森林转化可以凭借较小的森林面积贡献较大的碳汇,是一种低成本且效果显著的增汇方案。      

典型喀斯特山区林地乔木层碳储量动态研究--以重庆市酉阳土家族苗族自治县为例

在2012年重庆市森林资源二类调查实测数据和2002年调查资料的基础上,利用西南地区乔木层生物量和蓄积量回归模型,估算了酉阳林地近10年的碳储量动态,并按优势树种、林种、龄组、起源分类计算了各类乔木层的碳储量。结果表明,10年来酉阳林地总碳量呈显著增加趋势,其中杉木的碳储量增量最大,各龄组中中龄林碳储量增加最多。可见,酉阳林地植被是CO2的汇,且随着幼龄林的增长和人工林的发展,碳汇功能将不断上升。     

基于IPCC的河北省2005年森林碳储量

基于IPCC的方法,对河北省2005年森林及其它木质生物质碳储量进行了研究.结果表明,河北省2005年森林和其它木质生物质总碳储量为6 111.96万t,折合固定CO2的量为22 410.52万t.现有林以幼、中龄林为主,林分平均碳密度较低,仅为10.32 t·hm-2;按优势树种(树种组)排序,最大的5个碳库为桦树、...