(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210485381.1 (22)申请日 2022.05.06 (71)申请人 贵州师范大学 地址 550025 贵州省贵阳市贵 安新区花溪 大学城栋青路 (72)发明人 刘映良　罗小菊　吴高殷　姚凯　 何佩云　 (74)专利代理 机构 北京国坤专利代理事务所 (普通合伙) 11491 专利代理师 赵红霞 (51)Int.Cl. G01N 33/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/30(2022.01)G06V 10/44(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 20/10(2022.01) G06V 20/17(2022.01) (54)发明名称 一种基于生态过程模型的林业 碳计量系统 (57)摘要 本发明属于测量技术领域， 是一种基于生态 过程模型的林业碳计量系统， 基于生态过程模型 的林业碳计量系统包括： 遥感数据采集模块、 遥 感数据预处理模块、 林地类型确定模块、 中央控 制模块、 验证模块、 数据采集模块、 数据分析提取 模块、 生态过程模型构建模块、 模型优化模块、 碳 计量模块、 更新模块以及输出模块。 本发明基于 遥感数据结合生态过程模型， 能够全面、 准确的 反应区域的碳计量情况， 计量结果准确， 同时本 发明不受地形或地域的限制， 无需大量基础数 据， 计量过程简单， 且较容易进行计量实时更新， 能够充分 反应区域的林业 碳储量情况。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114924034 A 2022.08.19 CN 114924034 A 1.一种基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述基于生态过程模型的 林业碳计量系统包括： 遥感数据采集模块、 遥感数据预处理模块、 林地类型确定模块、 中央控制模块、 验证模 块、 数据采集模块、 数据分析提取模块、 生态过程模型构建模块、 模型优化模块、 碳计量模 块、 更新模块以及输出模块； 遥感数据采集模块， 与中央控制模块连接， 用于获取待 进行碳计量区域的遥感数据； 遥感数据预处 理模块， 与中央控制模块连接， 用于对获取的遥感数据进行 预处理； 林地类型确定模块， 与中央控制模块连接， 用于基于预处理后的遥感数据进行确定具 体的林地类型、 树种 、 林龄以及其它相关数据； 数据分析提取模块， 与中央控制模块连接， 用于基于具体的林地类型、 树种、 林龄以及 其它相关数据结合预处 理后的遥感数据确定对应林木的相应数据； 生态过程模型构建模块， 与中央控制模块连接， 用于采集、 分析提取的数据构建林地生 态过程模型； 所述林地 生态过程模型如下： T＝T1‑T2； T1＝A*B*F； T2＝Rm+Rg； 其中， T表示碳汇量； T1表示林地植物光合作用产生的碳； T2表示林地植物呼吸作用消耗 的碳； A表示林木冠层总光合作用的速率； B表示光照量； F表示光合作用转化为碳的因子； Rm 表示林木维持性呼吸碳消耗 量； Rg表示林木生长性呼吸碳消耗 量； 模型优化模块， 与中央控制模块连接， 用于基于历史数据以及遥感数据对构建的林地 生态过程模型进行优化； 碳计量模块， 与中央控制模块连接， 用于优化后的林地 生态过程模型进行 林业碳计量。 2.如权利要求1所述基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述基于生态 过程模型的林业 碳计量系统还 包括： 中央控制模块， 与遥感数据采集模块、 遥感数据预处理模块、 林地类型确定模块、 验证 模块、 数据采集模块、 数据分析提取模块、 生态过程模型构建模块、 模 型优化模块、 碳计量模 块、 更新模块以及输出模块连接， 用于利用单片机或控制器控制各个模块 正常工作； 验证模块， 与中央控制模块连接， 用于基于采集的林地的历史数据以及无人机实时图 像数据结合实地数据验证林地类型确定结果是否准确； 数据采集模块， 与中央控制模块连接， 用于采集待计量区域的相应环境以及其 他数据； 更新模块， 与中央控制模块连接， 用于基于对比一段时间内的遥感影像的变化确定区 域的变化数据， 实施更新 碳计量数据； 输出模块， 与中央控制模块连接， 用于利用显示器以可视化图表的形式对相应的计量 数据以及遥感数据进行输出。 3.如权利要求2所述基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述数据采集 模块包括： 气象数据采集单 元， 用于采集待计量区域的温度、 湿度以及其 他气象数据； 光照参数采集单 元， 用于采集待计量区域的太阳辐射以及相关日照数据；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114924034 A 2土壤数据采集单元， 用于采集待计量区域的土壤类型、 土壤含水量和土壤湿度相关数 据； 位置数据采集单 元， 用于获取待计量区域的经纬度、 坡向以及其 他相关位置数据。 4.如权利要求1所述基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述林木的相 应数据包括但不限于林木的分配参数、 碳氮比、 林木叶片与冠层的形态参数、 叶面积指数以 及光合呼吸生理参数。 5.如权利要求1所述基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述遥感数据 预处理模块对获取的遥感数据进行 预处理包括： 首先， 对获取的遥感数据进行辐射定标； 对辐射定标后的遥感数据进行 大气校正处 理； 其次， 对大气校正处理后的遥感数据进行正射校正； 对正射校正后的遥感数据进行镶 嵌裁切， 得到预处 理后的遥感数据。 6.如权利要求1所述基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述林地类型 确定模块基于预处 理后的遥感数据确定具体的树种类型包括： 基于预处 理后的遥感数据通过分类识别以及边 缘检测技 术对所述林地进行区域划分； 基于各个区域的遥感数据确定反应林木生理特征的第 一光谱反射率； 基于所述第 一光 谱反射率与数据库中预 先存储的数据对比确定各种树种类型。 7.如权利要求6所述基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述基于预处 理后的遥感数据通过分类识别以及边 缘检测技 术对所述林地进行区域划分包括： 首先， 将林地划分为林木覆盖区域和无 林木覆盖区域； 其次， 利用基于边缘检测的多尺度分割方法对林木覆盖区域影像进行面向对象分割， 并剔除背景信息， 提取 林木的冠幅； 最后， 基于所述冠幅是否相同进行区域划分。 8.如权利要求7所述基于生态过程模型的林业碳计量系统， 其特征在于， 所述多尺度分 割方法包括： (1)创建三维林木覆盖区域仿真影 像， 计算所有林木覆盖区域仿真影 像的中心， 包括： 根据林木覆盖区域的坐标， 获得林木覆盖数据的Xmax、 Ymax、 Zmax与Xmin、 Ymin、 Zmin， 其中Xmax 表示三维仿真影像上X轴的最大坐标、 Ymax表示三维仿真影像上Y轴的最大坐标、 Zmax表示三 维仿真影像上Z轴的最大坐标、 Xmin表示三维仿真影像上X轴的最小坐标、 Ymin表示三维仿真 影像上Y轴的最小坐标、 Zmin表示三维仿真影像上Z轴的最小坐标， 并求得包围林木覆盖数据 的最小边长Lx、 Ly、 Lz， 公式如下： 设置林木覆盖区域仿真影 像的半径 r； 每个林木覆盖区域仿真影 像的边长为 lx、 ly、 lz， 公式如下： 得到点云中每 个点在林木覆盖区域仿真影 像内的索引h， 公式如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114924034 A 3