[发明专利]一种矿区植被碳汇分级及变化趋势评价分析方法

说明书

本发明公开了一种矿区植被碳汇分级及变化趋势评价分析方法，首先根据矿权边界选定矿区的研究区，获取研究区对应的遥感影像和气象数据；基于光能利用率模型计算矿区植被碳汇量，基于CASA模型及采用粒子群算法计算植被光能利用率理想最大值和所对应的理想气温和降水量；依据矿区月太阳总辐射和植被覆盖度的分级标准，推算出植被碳汇的分级指标；通过Theil‑SenMedian计算不同煤炭采阶段的植被碳汇的变化趋势，并结合Mann‑Kendall统计检验方法进行显著性检验，实现矿区植被碳汇趋势变化的等级划分。本发明能够量化评判植被碳汇量值变化情况、变化趋势，能够科学的、量化地知晓变化趋势好坏，对矿区生态环境监测、治理和修复提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及遥感及地理信息、生态学领域，尤其涉及一种矿区植被碳汇分级及变化趋势评价分析方法。

背景技术

煤炭在我国一次能源消费中占据主体地位，煤炭行业的发展对我国经济和生产建设发挥着至关重要的作用。煤炭开采的过程中会对矿区周边生态环境造成一定程度的影响和破坏，给生态环境治理造成了压力和挑战。因此，平衡好煤炭生产与环境保护之间的关系是新时代高质量发展的迫切需求(参考文献：矿区生态环境定量遥感监测评价技术框架与应用.矿业科学学报,作者：李军,彭苏萍,张成业,杨飞,桑潇；矿区生态环境定量遥感监测研究进展与展望[J].金属矿山，作者：张成业,李军,雷少刚,杨金中,杨楠)。植被碳汇作为陆地生态系统碳汇的重要组成部分，通过遥感反演的方法可以对矿区的植被碳汇进行长时序、高频次的监测和精确计算，从而精确反映矿区植被的生长状况、固碳能力和碳循环过程(参考文献：Yang F, Wang J,Zhang C,et al.The Impact of Human Activities on NetPrimary Productivity in a Grassland Open-Pit Mine:The Case Study of theShengli Mining Area in Inner Mongolia,China[J].Land,2022,11(5):743)。然而，矿区某一时段、某一区域的植被碳汇量值变化情况、变化趋势缺乏科学的技术评判，导致矿区无法实现在时间与区域的趋势研究，也无法科学的、量化地知晓变化趋势是好还是坏，这是生态环境治理与环境保护需要解决的技术方向。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种矿区植被碳汇分级及变化趋势评价分析方法，首先根据矿权边界选定矿区的研究范围，依据矿区研究范围获取对应的遥感影像和气象数据；基于光能利用率模型计算矿区植被碳汇量，然后基于CASA模型构建原理，采用深度优先搜索的粒子群算法在气温和降水因素的胁迫下计算植被光能利用率理想最大值和该状态下对应的理想气温和降水量；进一步依据矿区月太阳总辐射和植被覆盖度的分级标准，推算出植被碳汇的分级指标；最后，通过非参数统计方法Theil-SenMedian，计算不同煤炭采阶段的植被碳汇的变化趋势，并结合Mann-Kendall统计检验方法进行显著性检验，实现矿区植被碳汇趋势变化的等级划分，能够量化评判植被碳汇量值变化情况、变化趋势，能够科学的、量化地知晓变化趋势好坏，对矿区生态环境监测、治理和修复提供数据支撑。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种矿区植被碳汇分级及变化趋势评价分析方法，其方法如下：

A、采集研究区内的影像数据与影像数据相关联的气象气候数据；植被碳汇 NEP按照如下公式计算得到：

NEP＝NPP-R_H，其中NPP为基于光能利用率模型计算得到的植被净初级生产力，R_H表示土壤微生物的呼吸量；

B、通过粒子群优化算法模型依据CASA模型中植被光能率计算原理进行迭代计算并得出研究区植被理想光能利用率ε_w及其对应的最佳气温T_w和最佳降水量条件P_w；