CN116256484A - 一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法及系统，涉及河流生态系统碳通量监测技术领域，所述方法包括：通过遥感影像反演河流的有机碳浓度；对所述河流的断面流量进行实测；根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量。本发明能够使河流碳通量计算过程周期短、耗费低、高效且满足大流域多点位的计算需求，进而能够科学、便捷、准确的对河流碳通量进行监测，可大范围及反演计算过去河流碳通量情况，解决传统人工现场采样及实验室检测分析带来的周期长、耗费高及适用范围小等问题。
Description
技术领域
本发明涉及河流生态系统碳通量监测技术领域，特别涉及一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法及系统。
背景技术
开展生态系统碳通量监测及相关研究是增强生态系统碳汇的重要前提，河流作为生态系统中重要的组成部分，是生态系统碳循环的重要环节，其作为连接陆地生态系统和海洋生态系统两大碳库的纽带，在全球碳循环中发挥重要作用，河流中大部分碳以二氧化碳的形式进入大气，因此，开展河流碳通量监测是制定生态系统碳汇增强措施的前提，对提升我国碳管理具有重大意义。
传统的碳通量计算方法中针对河流的有机碳计算往往采用实地采样监测法，通过采集河道有机碳，包括颗粒性有机碳和溶解性有机碳，将采集到的河道有机碳带回实验室进行监测，然后计算碳通量大小，传统的碳通量计算方法存在计算周期长、耗费高，且不适用于大流域多点位的计算需求的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法及系统，通过从遥感影像反演河流的有机碳浓度，对河流的断面流量进行实测，根据河流的有机碳浓度和河流的断面流量的实测结果计算河流的有机碳通量，能够使河流碳通量计算过程周期短、耗费低、高效且满足大流域多点位的计算需求，进而能够科学、便捷、准确的对河流碳通量进行监测。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，包括：
通过遥感影像反演河流的有机碳浓度；
对所述河流的断面流量进行实测；
根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量。
优选地，所述从遥感影像反演河流的有机碳浓度包括：
计算所述河流的溶解性有机碳浓度；
计算所述河流的颗粒性有机碳浓度；
将所述河流的溶解性有机碳浓度与所述河流的颗粒性有机碳浓度求和得到所述河流的有机碳浓度。
优选地，所述对所述河流的断面流量进行实测包括：通过水文站点的河流的流量和悬沙通量对所述断面流量进行监测。
优选地，所述根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量包括:
通过所述河流的断面流量与所述河流的有机碳浓度的乘积得到所述河流的有机碳通量。
优选地，所述计算所述河流的溶解性有机碳浓度包括：
基于多层回馈神经网络和红绿波段反射率比反演所述河流的溶解性有机碳浓度。
优选地，所述计算所述河流的颗粒性有机碳浓度包括：
采用Lansat数据和水色遥感法计算所述河流的颗粒性有机碳浓度。
一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测系统，应用于所述基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，包括：
反演模块，用于通过遥感影像反演河流的有机碳浓度；
实测模块，用于对所述河流的断面流量进行实测；
计算模块，用于根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量。
优选地，所述的一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测系统，所述系统还设置显示面板，所述显示面板分别与所述反演模块、所述实测模块和所述计算模块电性连接，所述显示面板用于显示所述河流的有机碳浓度、所述河流的溶解性有机碳浓度、所述河流的颗粒性有机碳浓度、所述河流的断面流量和所述河流的有机碳通量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法及系统，通过遥感影像反演河流的有机碳浓度，对所述河流的断面流量进行实测，根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量，能够使河流碳通量计算过程周期短、耗费低、高效且满足大流域多点位的计算需求，进而能够科学、便捷、准确的对河流碳通量进行监测，可大范围及反演计算过去河流碳通量情况，解决传统人工现场采样及实验室检测分析带来的周期长、耗费高及适用范围小等问题。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法流程示意图；
图2为基于遥感反演的河流的有机碳通量监测系统的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供了一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，包括:
步骤S101：通过遥感影像反演河流的有机碳浓度；
步骤S102：对所述河流的断面流量进行实测；
步骤S103：通过所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量。
通过遥感影像反演河流的有机碳浓度，对所述河流的断面流量进行实测，根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量，能够使河流碳通量计算过程周期短、耗费低、高效且满足大流域多点位的计算需求，进而能够科学、便捷、准确的对河流碳通量进行监测，可大范围及反演计算过去河流碳通量情况，解决传统人工现场采样及实验室检测分析带来的周期长、耗费高及适用范围小等问题。
进一步地，所述从遥感影像反演河流的有机碳浓度包括：
计算所述河流的溶解性有机碳浓度；
计算所述河流的颗粒性有机碳浓度；
将所述河流的溶解性有机碳浓度与所述河流的颗粒性有机碳浓度求和得到所述河流的有机碳浓度。
进一步地，所述对所述河流的断面流量进行实测包括：通过水文站点的河流的流量和悬沙通量对所述断面流量进行监测。
进一步地，所述根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量包括:
通过所述河流的断面流量与所述河流的有机碳浓度的乘积得到所述河流的有机碳通量。
进一步地，所述计算所述河流的溶解性有机碳浓度包括：
基于多层回馈神经网络和红绿波段反射率比反演所述河流的溶解性有机碳浓度。
多层前馈神经网络是在单计算层感知器的输入层与输出层之间引入隐层(隐层个数可以大于或等于1)作为输入模式“的内部表示，由此单计算层感知器变成多(计算)层感知器。
通过多层回馈神经网络和红绿波段反射率比能够准确地计算出所述河流的溶解性有机碳浓度。
进一步地，所述计算所述河流的颗粒性有机碳浓度包括：
采用Lansat数据和水色遥感法计算所述河流的颗粒性有机碳浓度。
具体的，Lansat数据是由Landsat遥感影像数据服务系统提供的，由本系统根据申请将相应数据获取之后及时提供给用户，用户可以通过“计算水体信息”操作，从本系统中支持的水体信息模型中选择要使用的模型，将相应数据的水体数据产品加工请求提交给系统。用户可以在“用户工作区”，查看到系统对其提交的数据加工请求的处理情况，并将处理完成后水体信息数据产品或条带修复数据产品下载到本地，在本实施例中，landsat数据的精度为30米。
水色遥感法计算是通过太阳辐射在透射入水体后，部分能量被水体中的悬浮物质、叶绿素和黄色物质等光学成分吸收并转化为热能而滞留在水体中，而另一部分则由水体光学成分散射而逃逸出水面，即离水反射率信号，海洋水色遥感主要利用星载或机载传感器接收到的离水反射率信号，借助水体生物一光学模型，反演获得影响离水反射率的水体光学成分的浓度，水色遥感的基本机理可以简述如下：水体中的各个重要光学成分浓度发生变化时，必将引起水体光学性质的变化，主要表现为水体的吸收和散射特性的变化，进而导致水体离水反射率的变化，通过卫星传感器接收信号的变化，针对一种或多种光学成分，从中剥离出反应水体光学成分含量的有用信息，利用生物一光学模型，可以反演获得水体中的一种或者多种重要光学成分含量，即水体中的悬浮物、叶绿素和黄色物质含量。
通过采用Lansat数据和水色遥感法能够准确地计算出所述河流的颗粒性有机碳浓度。
如图2所示，本发明还提供了一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测系统，应用于所述基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，包括：
反演模块1201，用于通过遥感影像反演河流的有机碳浓度；
实测模块1202，用于对所述河流的断面流量进行实测；
计算模块1203，用于根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量。
进一步地，所述系统还设置显示面板，所述显示面板分别与所述反演模块1201、所述实测模块1202和所述计算模块1203电性连接，所述显示面板用于显示所述河流的有机碳浓度、所述河流的溶解性有机碳浓度、所述河流的颗粒性有机碳浓度、所述河流的断面流量和所述河流的有机碳通量，能够使用户实时查看所述河流的有机碳浓度、所述河流的溶解性有机碳浓度、所述河流的颗粒性有机碳浓度、所述河流的断面流量和所述河流的有机碳通量的数据。
本发明提供了一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法及系统，通过遥感影像反演河流的有机碳浓度，对所述河流的断面流量进行实测，根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量，能够使河流碳通量计算过程周期短、耗费低、高效且满足大流域多点位的计算需求，进而能够科学、便捷、准确的对河流碳通量进行监测，可大范围及反演计算过去河流碳通量情况，解决传统人工现场采样及实验室检测分析带来的周期长、耗费高及适用范围小等问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，其特征在于，包括:
通过遥感影像反演河流的有机碳浓度；
对所述河流的断面流量进行实测；
根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量。
2.根据权利要求1所述的一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，其特征在于，所述从遥感影像反演河流的有机碳浓度包括：
计算所述河流的溶解性有机碳浓度；
计算所述河流的颗粒性有机碳浓度；
将所述河流的溶解性有机碳浓度与所述河流的颗粒性有机碳浓度求和得到所述河流的有机碳浓度。
3.根据权利要求1所述的一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，其特征在于，所述对所述河流的断面流量进行实测包括：通过水文站点的河流的流量和悬沙通量对所述断面流量进行监测。
4.根据权利要求1所述的一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，其特征在于，所述根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量包括:
通过所述河流的断面流量与所述河流的有机碳浓度的乘积得到所述河流的有机碳通量。
5.根据权利要求2所述的一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，其特征在于，所述计算所述河流的溶解性有机碳浓度包括：
基于多层回馈神经网络和红绿波段反射率比反演所述河流的溶解性有机碳浓度。
6.根据权利要求2所述的一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，其特征在于，所述计算所述河流的颗粒性有机碳浓度包括：
采用Lansat数据和水色遥感法计算所述河流的颗粒性有机碳浓度。
7.一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测系统，应用于权利要求1～6任一项所述基于遥感反演的河流有机碳通量监测方法，其特征在于，包括：
反演模块，用于通过遥感影像反演河流的有机碳浓度；
实测模块，用于对所述河流的断面流量进行实测；
计算模块，用于根据所述河流的有机碳浓度和所述河流的断面流量的实测结果计算所述河流的有机碳通量。
8.根据权利要求7所述的一种基于遥感反演的河流有机碳通量监测系统，其特征在于，所述系统还设置显示面板，所述显示面板分别与所述反演模块、所述实测模块和所述计算模块电性连接，所述显示面板用于显示所述河流的有机碳浓度、所述河流的溶解性有机碳浓度、所述河流的颗粒性有机碳浓度、所述河流的断面流量和所述河流的有机碳通量。
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Cited By (2)
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| CN116908114A (zh) * | 2023-09-07 | 2023-10-20 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种流域颗粒有机碳通量遥感监测方法 |
| CN117723119A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-03-19 | 北京师范大学 | 一种基于塔基视频的自然河流生态流量实时监测方法 |
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| CN116908114A (zh) * | 2023-09-07 | 2023-10-20 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种流域颗粒有机碳通量遥感监测方法 |
| CN116908114B (zh) * | 2023-09-07 | 2023-12-01 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种流域颗粒有机碳通量遥感监测方法 |
| CN117723119A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-03-19 | 北京师范大学 | 一种基于塔基视频的自然河流生态流量实时监测方法 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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