[发明专利]一种农田秸秆资源空间分布估算方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质能与可再生能源技术领域，特别是涉及农田秸秆资源空间分布估算方法。

背景技术

面临着新世纪经济增长和环境保护的双重压力，改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源对世界各国建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。生物质能源已经成为当前越来越重要的发展领域。

农作物秸秆是生物质能源材料的一个重要组成部分，具有低成本、低污染、高效益的特点，发展潜力巨大，是一种理想的可再生清洁能源。但是，由于传统观念的束缚以及技术落后等原因导致秸秆资源尚未得到合理的利用，这不仅造成了环境的污染，更造成了资源的浪费。

因此，准确估算农田秸秆资源在空间上的分布特征和分布数量，对实现农田秸秆资源集约利用和生物质能开发以及资源可持续利用具有重大意义。

目前国内外有关农田秸秆资源空间分布估算的方法大致可分为以下两类：

一、传统的农田秸秆资源估算大多采用地面调查与统计数据相结合的方法，以统计年鉴中农作物经济产量和行政区划图为基础数据，采用如下三种方法计算秸秆资源的实物量：一是草谷比法，二是副产品比重法，三是经济系数法，得到以行政区划为单元的农田秸秆资源分布格局。

草谷比法，即根据国家农业部门或统计部门发布的作物经济产量和各农作物的草谷比系数估算农作物秸秆产量，是计算农作物秸秆产量的最常用方法；草谷比系数可以通过精确的实验室实验进行测定，本发明不做赘述。

副产品比重法，对于部分农作物副产品(如稻谷、花生壳)的产量可根据其占农作物经济产量的相对质量密度来计算；

经济系数(收获系数)法，即利用农作物经济产量与总生物产量的比值估算农作物秸秆量。

上述方法主要限于传统的地面调查和统计数据，通常以行政区划为统计单位，不能很好地反映生物质能在行政区划内部的空间分布特征，不利于农田生物质能的收集和空间集约利用。

二、遥感估算方法，即根据遥感数据产品对农田秸秆资源空间分布进行估算。大致可分为以下两类：

(1)根据Terra卫星的1千米分辨率的MOD17A3数据，利用陆地生物地球化学过程模型(BIOME-BGC)估算植被年NPP累积量，并结合遥感数据提取土地利用分类数据，如水田和旱地；在此基础上通过生物质能计算模型对秸秆资源空间分布格局进行实时估算。

利用上述方法估算秸秆空间分布的优势在于能够较为准确的地反映不同区域农作物在秸秆生产量上的相对差异。然而，其局限性则表现为空间分辨率过低(最小单元为1千米的网格)、计算方法复杂和所需参数难以获取等；

(2)利用遥感数据提取各类农作物种植区域，并分类计算各自面积，再结合统计年鉴中各类农作物单产量和草谷比系数，计算各类农作物单位面积秸秆产量，获得农田秸秆量空间分布。

上述方法的优势在于能够获得空间分辨率精度较高的农作物种植区域(精度通常可达到30米)。然而，在基于农作物种植区域计算秸秆量分布时，通常基于草谷比系数或统计年鉴里的农作物单产，无法准确反映同一种农作物在不同空间上的秸秆生产力相对差别。从而导致计算结果可能存在较大偏差。

发明内容

针对现有方法存在的局限性，本发明提出一种快速简便、低成本的农田秸秆资源空间分布估算方法，该方法将传统统计方法与遥感技术相结合，综合利用统计年鉴和遥感净初级生产力(NPP)数据，对区域内部农田秸秆资源空间分布特征进行估算。

本发明所采用的技术方案是：一种农田秸秆资源空间分布估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收集研究区域数据，包括

(1)以shp格式或GeoDatabase格式存储的矢量行政区划数据，每个行政单元以矢量多边形存储；

(2)最近一年的统计年鉴数据；

(3)从国家测绘局基础地理信息中心发布的全球地表覆盖30米分辨率产品中获得区域耕地空间分布栅格数据；

(4)从美国NASA发布的MODIS卫星免费数据产品中获取最近一年的MODIS卫星MOD17A3数据产品；该数据产品的空间分辨率为1km×1km，以栅格数据进行存储，每个栅格像元都表示其所在空间位置的NPP值(年净初级生产力)；步骤2：根据《农用地分等规程》中的《全国各县(市)标准耕作制度速查表》，找出研究区域内每个县种植的农作物种类；