[发明专利]一种生成完整的辐射要素空间数据集的方法

说明书

本发明公开了一种生成完整的辐射要素空间数据集的方法，涉及生态学应用技术领域。该方法，结合国家气象站和生态系统研究网络野外台站的辐射和日照时数观测数据，选取适用的辐射模型，并进行模型参数优化，从而对辐射要素进行站点扩展，再利用ANUSPLIN软件进行空间插值，使得总辐射、散射辐射、光合有效辐射和散射光合有效辐射四个要素数据在一个体系下生成，生成了完整一致的辐射要素数据集，避免了不合理数据的出现，所以，采用本发明实施例提供的方法生成数据集，不仅可以用于支撑不同时空尺度的生态系统研究，而且可以保证数据精度，同时可以把科研人员从繁琐的数据处理中解放出来，避免重复性工作。

技术领域

本发明涉及生态学应用技术领域，尤其涉及一种生成完整的辐射要素空间数据集的方法。

背景技术

太阳辐射是地球表层能量交换的主要来源，是影响陆地生态系统生产力和碳水收支的重要环境因子。辐射要素包括总辐射、散射辐射、光合有效辐射和散射光合有效辐射，其中光合有效辐射是植物光合作用的能量来源，其散射组分占有相当大的比例，并且能够通过增强植被冠层光能利用率来增强植被光合作用。因此，对辐射要素进行扩展计算及空间插值是陆地生态系统生产力准确模拟的基础，辐射要素数据的精度直接影响陆地生态系统碳源汇的估算精度。

目前，国际上辐射要素空间数据集一般只包括一到两个要素，其他要素用已有要素乘以经验比例系数来近似估算，例如光合有效辐射利用总辐射乘以40％或50％来获得，影响了数据精度。完整的辐射要素空间数据集目前鲜有报道。

而我国辐射要素观测站点相对气象观测站点较少，尤其是光合有效辐射和散射光合有效辐射，因此实现完整辐射要素的扩展计算及空间插值，生成一系列完整辐射要素空间数据集较为困难。

而如果无法生成一系列完整辐射要素空间数据集，则会影响陆地生态系统生产力及碳源汇的估算精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生成完整的辐射要素空间数据集的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生成完整的辐射要素空间数据集的方法，包括如下步骤：

S1，从待研究区域内的观测站中获取各辐射要素观测数据和日照时数观测数据，且模型参数化过程中使用的观测数据的获取站点位于同一体系下，其中，辐射要素观测数据包括总辐射观测数据、散射辐射观测数据和光合有效辐射观测数据；

S2，根据总辐射观测数据和日照时数观测数据选取总辐射扩展模型并进行模型参数化，得到参数化的总辐射扩展模型；根据所述参数化的总辐射扩展模型，利用日照时数观测数据对总辐射观测数据进行扩展，得到总辐射扩展数据；

S3，根据总辐射观测数据和散射辐射观测数据选取散射辐射扩展模型并进行模型参数化，得到参数化的散射辐射扩展模型；根据所述参数化的散射辐射扩展模型，利用S2中得到的总辐射扩展数据对散射辐射观测数据进行扩展，得到散射辐射扩展数据；

S4，根据光合有效辐射观测数据和总辐射观测数据选取光合有效辐射扩展模型并进行模型参数化，得到参数化的光合有效辐射扩展模型；根据所述参数化的光合有效辐射扩展模型，利用S2中得到的总辐射扩展数据对光合有效辐射观测数据进行扩展，得到光合有效辐射扩展数据；

S5，基于S2中得到的总辐射扩展数据、S3中得到的散射辐射扩展数据以及S4中得到的光合有效辐射扩展数据，利用Spitters模型估算得到散射光合有效辐射扩展数据；

S6，对总辐射扩展数据、散射辐射扩展数据、光合有效辐射扩展数据和散射光合有效辐射扩展数据分别进行空间插值计算，得到待研究区域尺度完整的辐射要素空间数据集。