浙江省森林碳儲(chǔ)量估算不確定性研究.pdf

1、森林是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫(kù)，對(duì)于調(diào)節(jié)全球碳平衡具有重要作用。目前區(qū)域森林碳儲(chǔ)量估算研究已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域熱點(diǎn)問題。然而，準(zhǔn)確估算區(qū)域森林碳儲(chǔ)量還面臨著兩大挑戰(zhàn):(1).如何精準(zhǔn)地再現(xiàn)森林植被碳儲(chǔ)量的空間分布和格局，以及如何進(jìn)行碳儲(chǔ)量估算過程中的尺度轉(zhuǎn)換;(2)如何評(píng)價(jià)森林碳儲(chǔ)量及其分布估計(jì)結(jié)果的質(zhì)量。由于數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、方法不得當(dāng)，使得森林生物量/碳儲(chǔ)量的估計(jì)中存在的眾多不確定性。因此，解決不同數(shù)據(jù)源的尺度轉(zhuǎn)換問題、以及量化估算過

2、程中的不確定性、對(duì)于提高森林碳儲(chǔ)量估算精度的準(zhǔn)確性和有效性具有重要意義?；诖耍疚囊哉憬檠芯繀^(qū)，以實(shí)測(cè)單株生物量數(shù)據(jù)、浙江省森林資源清查數(shù)據(jù)、Landsat TM數(shù)據(jù)、MOD13Q1數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，在估算森林碳儲(chǔ)量的基礎(chǔ)上，以標(biāo)準(zhǔn)差為不確定性度量，分析了多種來(lái)源的不確定性表現(xiàn)。首先使用高斯協(xié)同塊仿真方法將樣地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到240m×240m并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法估算了浙江省森林碳儲(chǔ)量及碳分布。在進(jìn)行不確定性計(jì)算時(shí)，結(jié)合誤差傳遞方法計(jì)算了基于

3、抽樣的總體森林碳儲(chǔ)量估算不確定性和基于遙感的總體森林碳儲(chǔ)量估算不確定性。通過對(duì)基于抽樣的總體森林碳儲(chǔ)量估算不確定性計(jì)算可知:對(duì)于一元生物量模型，測(cè)量誤差引起的相對(duì)不確定性約占總碳儲(chǔ)量的1.58％，模型相對(duì)不確定性約占總碳儲(chǔ)量的18.51％，抽樣不確定性約占總碳儲(chǔ)量的9.12％，總（合成）相對(duì)不確定性為20.35％;對(duì)于二元生物量模型，測(cè)量誤差引起的相對(duì)不確定性約為3.42％，模型相對(duì)不確定性約為11.90％，抽樣相對(duì)不確定性約為9.15

4、％，總（合成）相對(duì)不確定性為15.39％。模型參數(shù)以及抽樣不確定性隨建模樣本的增加逐漸降低。當(dāng)建模樣本由30增加到40再增加到52時(shí)，一元生物量模型模型參數(shù)導(dǎo)致的相對(duì)不確定性分別為22.37％、17.05％、14.89％。當(dāng)樣地樣本數(shù)由1361增加到2041再增加到2722時(shí)，抽樣不確定性由13.63％減少到12.04％，最后變?yōu)?0.22％。樣地碳密度值經(jīng)過尺度轉(zhuǎn)換之后，可以在一定程度上反映森林資源清查數(shù)據(jù)的碳分布。尺度轉(zhuǎn)換后的碳密度

5、值與清查數(shù)據(jù)碳密度值的相關(guān)性為0.81?；诔叨绒D(zhuǎn)換后的碳密度值和MOD13Q1數(shù)據(jù)估算的浙江省森林碳儲(chǔ)量為14.71Mg/hm2，高于基于樣地?cái)?shù)據(jù)估算的13.72Mg/hm2，若以樣地預(yù)測(cè)值為真值，則基于遙感數(shù)據(jù)估算結(jié)果高7.21％。對(duì)于基于遙感的森林碳儲(chǔ)量估算不確定性，其主要誤差源為遙感模型的不確定性，約為56.32％，而由樣地尺度引起的碳儲(chǔ)量估算不確定性相對(duì)較小，僅為7.97％，基于遙感的總相對(duì)不確定性為56.88％。通過以上結(jié)果

6、可得出以下結(jié)論:
　　(1)基于抽樣的總體森林碳儲(chǔ)量估算不確定性中，模型不確定性對(duì)估計(jì)結(jié)果影響最大，其次為抽樣不確定性，測(cè)量不確定性對(duì)森林碳儲(chǔ)量的影響最小。因此，提高單術(shù)生物量模型的精度對(duì)于提高森林碳儲(chǔ)量的估算精度有重要意義。
　　(2)在基于遙感的森林碳儲(chǔ)量估算不確定性中，其主要不確定性來(lái)源來(lái)自于遙感模型的不確定性，而樣地不確定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于遙感模型誤差。因此，在結(jié)合遙感進(jìn)行森林碳儲(chǔ)量估算時(shí)，遙感模型的精度對(duì)估算精度有至關(guān)重

7、要的作用。在以后的研究中，提高遙感模型的精度應(yīng)作為提高森林碳儲(chǔ)量估算精度的研究重點(diǎn)。
　　(3)大區(qū)域森林碳儲(chǔ)量估算中，使用中高分辨率遙感影像作為地面樣地?cái)?shù)據(jù)與低分辨率遙感影像的尺度轉(zhuǎn)換橋梁可以作為一種較為有效的尺度轉(zhuǎn)換方法。本研究基于高斯協(xié)同塊仿真方法結(jié)合Landsat TM數(shù)據(jù)將樣地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與MOD13Q1分辨率相近的大小，并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行大區(qū)域森林碳儲(chǔ)量估算估計(jì)精度符合預(yù)期，證明在一定的條件下其方法適合于大區(qū)域森林碳