[发明专利]一种基于DEM地形因子的杉木碳密度计算方法

说明书

本发明公开了一种基于DEM地形因子的杉木碳密度计算方法，包括以下步骤：首先提取DEM数据中的坡度、坡向、海拔、坡度变率、坡向变率作为地形因子，并分别计算杉木各龄组对应的各地形因子权重，再分别计算各龄组综合地形因子F，建立年碳密度估算模型：幼龄林Y＝0.0011F+2.04，中龄林Y＝0.0012F+2.05，近熟林Y＝11.24‑0.064X₄‑0.088X₃‑0.171X₅，成熟林Y＝‑0.0025F+1.69，过熟林Y＝0.01X₂+0.828。本发明计算方法简单便捷，仅仅利用DEM数据中的地形因子就能估算杉木年碳密度，为区域范围内碳储量估算提供一种方法。

技术领域

本发明涉及杉木碳密度计算方法，尤其是涉及一种基于DEM地形因子的杉木碳密度计算方法。

背景技术

森林生态系统作为一个重要的碳库在区域以及全球碳循环中起着重要的作用，是生态系统最大的碳库。森林中储存的碳占全球碳总量的45％左右，年固碳量约占陆地生态系统碳储量的2/3。上世纪90年代以来，基于省域尺度的森林生态系统碳储量、碳密度和碳汇功能相关研究成为热点。杉木是中国南方特有的主要用材林树种之一，占中国人工林面积的30％，2016年，广西杉木种植面积2000多万亩，总蓄积了占广西林木蓄积量的20％，平均蓄积15.8m3/亩，因此，杉木人工林生态系统对我国尤其是广西生态系统碳循环起着重要的作用，了解杉木人工林的碳蓄积量分布格局有助于对森林生态系统碳循环机制进行更深入的研究。目前，从省域尺度上分析杉木碳蓄积量空间分布格局的研究较多，然而从空间尺度研究地形因子对杉木碳蓄积、碳密度分布格局影响的研究少见报道。由于地形条件的不同，光、热、水、肥等环境因子有再次分配组合的过程，形成区域小气候，即使在同一维度带，不同地形条件下的杉木林分生物量和生产力也存在很大差异。因此，有必要研究基于DEM数据和森林资源调查统计数据，估算各龄组杉木不同地形条件下碳蓄积量和碳密度分布格局，进而拟合地形因子和碳密度之间的模型关系，提供一种基于DEM地形因子的杉木碳密度计算方法，为区域尺度杉木生态碳储量、碳密度和碳汇功能研究提供佐证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用DEM地形因子计算杉木年碳密度增长量的计算方法，为杉木碳储量的估算提供一种便捷的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于DEM地形因子的杉木碳密度计算方法，包括以下步骤：

(1)提取地形因子并计算权重

分别提取数字高程模型DEM数据中的研究区坡度、坡向、海拔、坡度变率、坡向变率作为地形因子，采用粗糙集方法分别计算各地形因子的权重，再按以下公式分别计算各龄组的综合地形因子F：

F＝W₁X₁+W₂X₂+W₃X₃+W₄X₄+W₅X₅

式中，X₁为坡向，X₂为海拔，X₃为坡度，X₄为坡度变率，X₅为坡向变率，W₁坡向的权重，W₂海拔的权重，W₃坡度的权重，W₄坡度变率的权重，W₅坡向变率的权重；

(2)估算生物量和碳蓄积量

①生物量估算

采用换算因子连续函数法估算杉木生物量，杉木生物量估算方程为：

B＝aV+b，