CN115796712B - 区域陆地生态系统碳储量估算方法、装置、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法、装置、电子设备，方法包括：确定研究区待估算范围，并收集研究区待估算范围内的研究数据；将研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；基于空间叠加确定不同时期的土地‑植被多综合类型分布图和土地‑土壤多综合类型分布图，以及基于空间叠加确定对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的空间碳储量，以得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。本发明引入植被类型这一空间要素，将其与土地类型耦合，能快速响应土地利用变化，准确地估算因土地利用变化引起的碳储量变化。

Description

区域陆地生态系统碳储量估算方法、装置、电子设备

技术领域

本发明涉及碳储量估算技术领域，尤其涉及一种区域陆地生态系统碳储量估算方法、装置、电子设备。

背景技术

陆地生态系统碳库是地球的重要碳库，其碳储量对碳排放及气候变化控制具有重要影响。有研究表明，大气中约有45%的二氧化碳排放来源于化石燃料和土地利用变化。土地利用变化仅次于化石燃烧成为造成温室气体排放的重要来源之一。因此，碳排放有很大比例来自土地利用变化。其中，城镇用地扩张、耕地退化等土地利用变化给陆地生态系统碳储量保护带来巨大挑战。与此同时，当一个国家经济发展处于城镇化发展的关键阶段，还将发生持续、深刻的土地利用变化。针对当前的减排挑战，关注土地利用变化引起的陆地生态系统碳储量变化和碳排放，对探索可持续的土地管理政策，助力碳减排目标具有重要意义。

关注陆地生态系统碳储量变化基础是陆地生态系统碳储量的准确估算。当前主流的陆地生态系统碳储量估算方法分别有以下几种：基于土地利用及碳密度系数的方法、基于遥感影像及田野调查数据的方法，基于生态系统综合过程模型的方法。其中，第一种方法所需的输入数据少，数据易获取，同时输出精度高，且能较好地刻画土地变化引起的碳储量变化。因而这种方法也被广泛运用于碳储量变化的情景预测。

但是，现有技术中基于土地利用及碳密度系数的陆地生态系统碳储量估算方法在计算碳密度系数时，对碳密度系数的空间异质性考虑不足。主流方法仅考虑土地利用/覆被类型引起的碳密度系数的异质性，因而对同一土地利用/覆被图像像元采用一套同样的碳密度系数。有些方法在计算土壤碳密度系数时还引入了土壤类型要素，以解决同一土地利用/覆被类型像元的土壤碳密度系数的异质性。然而，针对陆地生态系统碳储量的另一来源——植被碳储量，尚未有技术解决同一土地利用/覆被图像像元的植被碳密度系数的空间异质性，以提高土地利用变化导致的碳储量估算精度。

发明内容

本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法、装置、电子设备，旨在解决现有技术中未引入植被类型这一空间要素，而导致不能准确地估算因土地利用变化引起的碳储量变化的问题。

本发明提供一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，包括：

确定研究区待估算范围，并收集所述研究区待估算范围内的研究数据，所述研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

将所述研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

将所述历史年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将所述待估算年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

将所述碳密度地图与所述第一土地-植被多综合类型分布图和所述第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；

基于所述多综合类型碳密度系数数据集、所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的所述空间碳储量，以得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

根据本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，所述碳密度地图包括：土壤碳密度地图、地上植被碳密度地图和地下植被碳密度地图；对应地，

所述将所述碳密度地图与所述第一土地-植被多综合类型分布图和所述第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集，包括：

将所述第一土地-土壤多综合类型分布图与所述土壤碳密度地图进行空间叠加，以及将所述第一土地-植被多综合类型分布图分别与所述地上植被碳密度地图和所述地下植被碳密度地图进行空间叠加，获取对应像元位置的多个碳密度系数；

基于每个综合类型计算所述综合类型对应像元位置的多个所述碳密度系数的均值，以作为所述综合类型的碳密度系数，并最后形成对应于多个综合类型的所述多综合类型碳密度系数数据集。

根据本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，用多个列表文件形式表征所述多综合类型碳密度系数数据集，每个所述列表文件的每一行表示不同的土地-土壤综合类型和所述土地-土壤综合类型对应的土壤碳密度系数，或，不同的土地-植被综合类型和所述土地-植被综合类型对应的地上植被碳密度系数及地下植被碳密度系数。

根据本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，所述列表文件为3个，分别表征土地-土壤综合类型碳密度系数数据集、土地-地上植被综合类型碳密度系数数据集和土地-地下植被综合类型碳密度系数数据集。

根据本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，所述基于所述多综合类型碳密度系数数据集、所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的所述空间碳储量，以得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果，包括：

基于所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图中每个像元的多综合类型，从所述多综合类型碳密度系数数据集中匹配每个综合类型的碳密度系数，其中，所述碳密度系数为土壤碳密度系数，地上植被碳密度系数和地下植被碳密度系数；

将匹配得到的所述土地-土壤综合类型碳密度系数，所述土地-地上植被综合类型碳密度系数和所述土地-地下植被综合类型碳密度系数相加并与所述像元的面积相乘得到每个所述像元的空间碳储量；

将所有所述像元的空间碳储量进行相加，得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

根据本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，所述将所述研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集，包括：

提取所述研究区待估算范围内的碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

在预设的空间范围内将所述碳密度地图、所述历史年份土地利用/覆被图、所述待估算年份土地利用/覆被图、所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图各图像的坐标统一至预设的坐标系中；

通过栅格化处理形成栅格行列数完全对应相同、多像元组成的栅格数据集。

根据本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，收集与所述历史年份土地利用/覆被图相同或相近年份的所述碳密度地图。

本发明还提供一种区域陆地生态系统碳储量估算装置，包括：

数据收集模块，用于基于确定的研究区待估算范围收集所述研究区待估算范围内的研究数据，所述研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

数据栅格化处理模块，用于将所述研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

第一空间叠加处理模块，用于将所述历史年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将所述待估算年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

第二空间叠加处理模块，用于将所述碳密度地图与所述第一土地-植被多综合类型分布图和所述第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；

碳储量估算模块，用于基于所述多综合类型碳密度系数数据集、所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的所述空间碳储量，以得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法。

本发明提供的区域陆地生态系统碳储量估算方法、装置、电子设备，通过收集研究区待估算范围内的碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图三类可公开获取且无需复杂处理的研究数据，进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理后，根据区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图，在土地利用/覆被图类型信息的基础上，将区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图分别与不同时期的土地利用/覆被图空间叠加形成土地-土壤多综合类型分布图和土地-植被多综合类型分布图，而后基于土地-土壤多综合类型分布图和土地-植被多综合类型分布图计算多综合类型碳密度系数数据集，并基于多综合类型碳密度系数数据集对待估算时期的区域陆地生态系统碳储量进行估算。本发明针对陆地生态系统碳储量的另一来源——植被碳储量，在土壤类型和土地类型耦合的基础上，引入植被类型这一空间要素，将其与土地类型耦合，形成土地-土壤/土地-植被类型信息，并基于此估算某个像元位置的碳储量和某个区域陆地生态系统的碳储量，能快速响应土地利用变化，准确地估算因土地利用变化引起的碳储量变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法的流程示意图之一；

图2为本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法的流程示意图之二；

图3为本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法的流程示意图之三；

图4为本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算方法的流程示意图之四；

图5为本发明提供的一种区域陆地生态系统碳储量估算装置的结构示意图；

图6为本发明提供的电子设备的结构示意图。

附图标记：

21：数据收集模块；22：数据栅格化处理模块；23：第一空间叠加处理模块；24：第二空间叠加处理模块；25：碳储量估算模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1所示，本实施例提供一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，包括：

步骤S1：确定研究区待估算范围，并收集研究区待估算范围内的研究数据，研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

此步骤中，在ArcGIS中确定研究区并划定待估算范围，得到研究区待估算范围，收集研究区待估算范围内可公开获取且无需复杂处理的碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图三类研究数据，并导入至ArcGIS中。这些研究数据的导入格式均TIF格式的栅格数据，其数据分辨率为1KM。其中，土地利用/覆被图基于GlobeLand30数据集升尺度制作，包含27种类型。碳密度地图包括土壤碳密度数据（本实施例采用土壤厚度0-30cm范围内的土壤碳密度数据）、地上植被碳密度数据、地下植被碳密度数据。区域土壤类型分区图和区域植被类型分区图分别为1:1000000中国土壤类型图和1：1000000植被类型图。

步骤S2：将研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

此步骤中，基于ArcGIS中掩膜提取工具进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，便于后续对图像进行空间叠加分析，以计算出多综合类型的碳密度系数。

步骤S3：将历史年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将待估算年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

此步骤中，基于ArcGIS中栅格计算器等空间叠加分析工具进行空间叠加，以分别得到历史时期和待估算时期的像元尺度的土地-植被多综合类型分布图和土地-土壤多综合类型分布图，且两个时期的土地-植被多综合类型分布图和土地-土壤多综合类型分布图均为栅格形式文件，其空间范围与分辨率都相同。

步骤S4：将碳密度地图与第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；

步骤S5：基于多综合类型碳密度系数数据集、第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的空间碳储量，以得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

具体地，根据每个像元的综合类型，在多综合类型碳密度系数数据集中匹配该综合类型对应的碳密度系数，与像元面积相乘得到每个像元的空间碳储量估算结果，该结果是基于该像元位置的栅格数据。基于所有像元对应获得的空间碳储量估算结果进行聚合相加，得到研究区待估算范围内该区域陆地生态系统总的碳储量估算结果。

因此，本实施例提供的陆地生态系统碳储量估算方法，通过收集研究区待估算范围内的碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图三类可公开获取且无需复杂处理的研究数据，进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理后，根据区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图，在土地利用/覆被图类型信息的基础上，将区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图分别与不同时期的土地利用/覆被图空间叠加形成土地-土壤多综合类型分布图和土地-植被多综合类型分布图，而后基于土地-土壤多综合类型分布图和土地-植被多综合类型分布图计算多综合类型碳密度系数数据集，并基于多综合类型碳密度系数数据集对待估算时期的区域陆地生态系统碳储量进行估算。本发明针对陆地生态系统碳储量的另一来源——植被碳储量，在土壤类型和土地类型耦合的基础上，引入植被类型这一空间要素，将其与土地类型耦合，形成土地-土壤/土地-植被类型信息，并基于此估算某个像元位置的碳储量和某个区域陆地生态系统的碳储量，能快速响应土地利用变化，准确地估算因土地利用变化引起的碳储量变化。能满足土地利用变化影响评估研究及其他相关研究的区域碳储量估算需求，在地理学、生态学领域具有广泛应用前景。

本实施例中，碳密度地图包括：土壤碳密度地图、地上植被碳密度地图和地下植被碳密度地图；对应地，参照图2所示，步骤S4具体包括：

步骤S41：将第一土地-土壤多综合类型分布图与土壤碳密度地图进行空间叠加，以及将第一土地-植被多综合类型分布图分别与地上植被碳密度地图和地下植被碳密度地图进行空间叠加，获取对应像元位置的多个碳密度系数；

步骤S42：基于每个综合类型计算综合类型对应像元位置的多个碳密度系数的均值，以作为综合类型的碳密度系数，并最后形成对应于多个综合类型的多综合类型碳密度系数数据集。

本实施例中，用多个列表文件形式表征多综合类型碳密度系数数据集，每个列表文件的每一行表示不同的土地-土壤综合类型和土地-土壤综合类型对应的土壤碳密度系数，或，不同的土地-植被综合类型和土地-植被综合类型对应的地上植被碳密度系数及地下植被碳密度系数。

本实施例中，列表文件为3个，分别表征土地-土壤综合类型碳密度系数数据集、土地-地上植被综合类型碳密度系数数据集和土地-地下植被综合类型碳密度系数数据集。

具体地，通过空间叠加与均值计算，形成3个列表文件（本实施例采用office格式的列表文件，后缀为*.xlsx的文件），分别表征土地-土壤综合类型碳密度系数数据集、土地-地上植被综合类型碳密度系数数据集和土地-地下植被综合类型碳密度系数数据集。

表1表征的是土地-土壤综合类型碳密度系数数据集，如表1所示，其列表文件的每一行表示不同的土地-土壤综合类型和该土地-土壤综合类型对应的土地-土壤综合类型碳密度系数。

表1

表2表征的是土地-地上植被综合类型碳密度系数数据集，如表2所示，其列表文件的每一行表示不同的土地-植被综合类型和该土地-植被综合类型对应的地上植被碳密度系数。

表2

表3表征的是土地-地下植被综合类型碳密度系数数据集，如表3所示，其列表文件的每一行表示不同的土地-植被综合类型和该土地-植被综合类型对应的地下植被碳密度系数。

表3

参照图3所示，本实施例中，步骤S5具体包括：

步骤S51：基于第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图中每个像元的多综合类型，从多综合类型碳密度系数数据集中匹配每个综合类型的碳密度系数，其中，碳密度系数为土壤碳密度系数，地上植被碳密度系数和地下植被碳密度系数；

步骤S52：将匹配得到的土地-土壤综合类型碳密度系数，土地-地上植被综合类型碳密度系数和土地-地下植被综合类型碳密度系数相加并与像元的面积相乘得到每个像元的空间碳储量；

步骤S53：将所有像元的空间碳储量进行相加，得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

具体地，每个像元的空间碳储量等于其像元的三种碳储量之和，即土壤碳储量、地上植被碳储量和地下植被碳储量之和，如公式（1）所示：

 （1）

而基于列表文件中每行包括的综合类型和对应的碳密度系数（土壤碳密度系数、地上植被碳密度系数、地下植被碳密度系数），计算每种碳储量为其对应综合类型的碳密度系数与像元面积A的乘积，即土壤碳储量，地上植被碳储量，地下植被碳储量，则计算每个像元的空间碳储量如公式（2）所示：

（2）

将所有像元的空间碳储量进行相加，得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果，如公式（3）所示：

    （3）

通过上述公式可计算出某个像元位置的碳储量估算值和某个区域陆地生态系统的碳储量估算值。

参照图4所示，本实施例中，步骤S2具体包括：

步骤S21：提取研究区待估算范围内的碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

步骤S22：在预设的空间范围内将碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图各图像的坐标统一至预设的坐标系中；

步骤S23：通过栅格化处理形成栅格行列数完全对应相同、多像元组成的栅格数据集。

具体地，多综合类型的碳密度系数是基于空间叠加分析计算得到的，因此，在计算之前，需要对研究区待估算范围内的碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图统一至Krasovsky 1940Albers坐标系下，空间范围采用基于标准审图号制作的中国标准陆地国界范围，利用Arcgis中的掩膜提取工具进行栅格化处理后，形成栅格行列数完全对应相同的、由多像元组成的栅格数据集。

本实施例中，收集与历史年份土地利用/覆被图相同或相近年份的碳密度地图。

具体地，收集与历史年份土地利用/覆被图相同或相近年份的碳密度地图，其目的是通过空间叠加分析和均值计算后，使得不同综合类型的碳密度系数估计得更为准确，从而使得碳储量的估算结果也更准确。

实施例二

参见图5所示，本实施例提供一种区域陆地生态系统碳储量估算装置，包括：

数据收集模块21，用于基于确定的研究区待估算范围收集研究区待估算范围内的研究数据，研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

数据栅格化处理模块22，用于将研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

第一空间叠加处理模块23，用于将历史年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将待估算年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

第二空间叠加处理模块24，用于将碳密度地图与第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；

碳储量估算模块25，用于基于多综合类型碳密度系数数据集、第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的空间碳储量，以得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

进一步地，数据收集模块21具体包括：确定单元，用于确定研究区并划分待估算范围；收集单元，用于收集研究区待估算范围内的研究数据。

第一空间叠加处理模块23具体包括：第一叠加单元，用于将历史年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图；第二叠加单元，用于将待估算年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图。

第二空间叠加处理模块24具体包括：第三叠加单元，用于将碳密度地图与第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加；碳密度系数生成单元，用于生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集。

碳储量估算模块25具体包括：第一计算单元，用于基于多综合类型碳密度系数数据集、第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量；第二计算单元，用于聚合所有像元的空间碳储量，以得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可，在此不再赘述。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。

实施例三

如图6所示，本实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器（processor）310、通信接口（Communications Interface）320、存储器（memory）330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，处理器310执行上述方法实施例所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，该方法包括：

确定研究区待估算范围，并收集研究区待估算范围内的研究数据，研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

将研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

将历史年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将待估算年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

将碳密度地图与第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；

基于多综合类型碳密度系数数据集、第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的空间碳储量，以得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述方法实施例所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，该方法包括：

确定研究区待估算范围，并收集研究区待估算范围内的研究数据，研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

将研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

将历史年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将待估算年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

将碳密度地图与第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；

基于多综合类型碳密度系数数据集、第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的空间碳储量，以得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

实施例四

本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，该方法包括：

确定研究区待估算范围，并收集研究区待估算范围内的研究数据，研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

将研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

将历史年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将待估算年份土地利用/覆被图分别与区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

将碳密度地图与第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集；

基于多综合类型碳密度系数数据集、第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的空间碳储量，以得到研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理器中，也可以是各模块分别单独作为一个器件，也可以两个或两个以上模块集成在一个器件中；本发明各实施例中的各功能模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种区域陆地生态系统碳储量估算方法，其特征在于，包括：

确定研究区待估算范围，并收集所述研究区待估算范围内的研究数据，所述研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图，其中，所述碳密度地图包括：土壤碳密度地图、地上植被碳密度地图和地下植被碳密度地图；

将所述研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

将所述历史年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将所述待估算年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

将所述碳密度地图与所述第一土地-植被多综合类型分布图和所述第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集，具体包括：

将所述第一土地-土壤多综合类型分布图与所述土壤碳密度地图进行空间叠加，以及将所述第一土地-植被多综合类型分布图分别与所述地上植被碳密度地图和所述地下植被碳密度地图进行空间叠加，获取对应像元位置的多个碳密度系数；

基于每个综合类型计算所述综合类型对应像元位置的多个所述碳密度系数的均值，以作为所述综合类型的碳密度系数，并最后形成对应于多个综合类型的所述多综合类型碳密度系数数据集；

基于所述多综合类型碳密度系数数据集、所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的所述空间碳储量，以得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

2.根据权利要求1所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，其特征在于，用多个列表文件形式表征所述多综合类型碳密度系数数据集，每个所述列表文件的每一行表示不同的土地-土壤综合类型和所述土地-土壤综合类型对应的土壤碳密度系数，或，不同的土地-植被综合类型和所述土地-植被综合类型对应的地上植被碳密度系数及地下植被碳密度系数。

3.根据权利要求2所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，其特征在于，所述列表文件为3个，分别表征土地-土壤综合类型碳密度系数数据集、土地-地上植被综合类型碳密度系数数据集和土地-地下植被综合类型碳密度系数数据集。

4.根据权利要求1所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，其特征在于，所述基于所述多综合类型碳密度系数数据集、所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的所述空间碳储量，以得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果，包括：

基于所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图中每个像元的多综合类型，从所述多综合类型碳密度系数数据集中匹配每个综合类型的碳密度系数，其中，所述碳密度系数为土壤碳密度系数，地上植被碳密度系数和地下植被碳密度系数；

将匹配得到的土地-土壤综合类型碳密度系数，所述土地-地上植被综合类型碳密度系数和所述土地-地下植被综合类型碳密度系数相加并与所述像元的面积相乘得到每个所述像元的空间碳储量；

将所有所述像元的空间碳储量进行相加，得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

5.根据权利要求1所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，其特征在于，所述将所述研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集，包括：

提取所述研究区待估算范围内的碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图；

在预设的空间范围内将所述碳密度地图、所述历史年份土地利用/覆被图、所述待估算年份土地利用/覆被图、所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图各图像的坐标统一至预设的坐标系中；

通过栅格化处理形成栅格行列数完全对应相同、多像元组成的栅格数据集。

6.根据权利要求1所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法，其特征在于，收集与所述历史年份土地利用/覆被图相同或相近年份的所述碳密度地图。

7.一种区域陆地生态系统碳储量估算装置，其特征在于，包括：

数据收集模块，用于基于确定的研究区待估算范围收集所述研究区待估算范围内的研究数据，所述研究数据包括：碳密度地图、历史年份土地利用/覆被图、待估算年份土地利用/覆被图、区域植被类型分区图和区域土壤类型分区图，其中，所述碳密度地图包括：土壤碳密度地图、地上植被碳密度地图和地下植被碳密度地图；

数据栅格化处理模块，用于将所述研究数据进行相等空间范围和相同坐标系的栅格化处理，以形成多像元组成的栅格数据集；

第一空间叠加处理模块，用于将所述历史年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到历史时期的像元尺度的第一土地-植被多综合类型分布图和第一土地-土壤多综合类型分布图，以及将所述待估算年份土地利用/覆被图分别与所述区域植被类型分区图和所述区域土壤类型分区图进行空间叠加，以得到待估算时期的像元尺度的第二土地-植被多综合类型分布图和第二土地-土壤多综合类型分布图；

第二空间叠加处理模块，用于将所述碳密度地图与所述第一土地-植被多综合类型分布图和所述第一土地-土壤多综合类型分布图进行空间叠加，以生成对应像元位置的多综合类型碳密度系数数据集，所述第二空间叠加处理模块具体用于：

将所述第一土地-土壤多综合类型分布图与所述土壤碳密度地图进行空间叠加，以及将所述第一土地-植被多综合类型分布图分别与所述地上植被碳密度地图和所述地下植被碳密度地图进行空间叠加，获取对应像元位置的多个碳密度系数；

基于每个综合类型计算所述综合类型对应像元位置的多个所述碳密度系数的均值，以作为所述综合类型的碳密度系数，并最后形成对应于多个综合类型的所述多综合类型碳密度系数数据集；

碳储量估算模块，用于基于所述多综合类型碳密度系数数据集、所述第二土地-植被多综合类型分布图和所述第二土地-土壤多综合类型分布图，计算每个像元的空间碳储量，并聚合所有像元的所述空间碳储量，以得到所述研究区待估算范围的区域陆地生态系统碳储量估算结果。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的区域陆地生态系统碳储量估算方法。

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