陆表植被碳汇计量关键技术及管理平台研发

成果号lyig10039686

项目名称陆表植被碳汇计量关键技术及管理平台研发

完成人 冯仲科 孙素芬 闫飞 王佳 罗长寿 张瀚月 秦建明 邱梓轩

完成单位 北京林业大学 北京市农林科学院 北京环球森林科技有限公司 广州南方无人机技术有限公司

年份2019

学科分类 220.1060;森林生态学

地域分类 北京林业大学

主题词 陆表植被计量 森林观测 生长量模型 碳汇量模型 管理平台

获奖信息2019年 梁希林业科学技术奖 2等奖

主要内容  陆表植对减缓和应对气候变化、改善生态环境、提供生物资源等至关重要。项目针对我国陆表植被碳储量家底不清、年度碳汇量难以测定、计量技术手段落后等现实问题，研建了陆表植被地块系统管理平台，研制了无人机计地面观测仪器装备，创建了系统化高精度计量预测技术体系，主要创新点如下：
（1）建成了陆表植被地块系统管理平台，解决了传统植被调查野外实测耗时耗力的问题，实现了“国家—省域—县域—乡镇—村街—地块”低成本、高效的逐级区划。基于全国7000多个样地数据，利用“互联网+”及AI、3S技术，获取了多分辨率遥感影像、地形地势、土壤、气象等数据，建成了用于陆表植被地块系统管理平台，实现了低成本、高效的逐级区划，有效代替了传统的全野外工作模式，工作效率显著提升。
（2）发明了“空—地—林”系列自主知识产权碳汇量观测仪器及观测方法体系。发明了机载/车载/背负式/手持式四类多系列“空-地—林”观测仪器装备，研制了无人机植被经营管理系统平台，实现了多地形、多特征、多尺度、高精度植被参数的高效提取和精准测量，解决了植被类型及几何参数影像识别与特征提取、三维DSM重建、林木上部任意直径提取等难题。同等精度下价格仅为进口仪器的1/3-1/2，满足植被野外调查精度，发明了5-9棵树微样地、3D电子角规、1m2草地植被碳储量检测方法体系。
（3）系统化研建了“乔灌草作竹”碳汇计量预测模型体系与森林最优经营模式，破解了大区域碳汇计量方法体系不健全、精度不高的难题，实现了植被碳汇实时、高效、自动、精准预测与经营管理。针对主要乔木、灌木、草类、农作物、竹类等五个类型，基于生境因子研建了生物量、碳储量、碳汇量模型，特别是小乔木、经济林的生物量、碳汇量模型，填补了国内外研究的空白。基于“双拐点三速度”理论，研建了主要乔木树种极限生长、相对生长及连续生长模型用于预报预测。植被碳储量计测精度、年度碳汇量精度满足要求。针对森林经营的理想目标问题，提出了森林精准经营管理模式，实现调整优化结构、增大碳汇等技术方案。
（4）研发了互联网+陆表植被碳汇服务平台，有效支撑了农林业生态发展规划决策及绿色低碳可持续发展。创建集PC网络端、手机微信端、平板智能终端等多端于一体的陆表植被碳汇信息管理及多渠道应用平台得到广泛应用，为区域碳汇核算、植被资源调查、农林果业生产规划等提供了重要支撑。
项目共取得授权发明专利72项，实用新型14项，外观设计2项，软件著作权39件，发表论文124篇，其中SCI、EI、ISTP论文50篇，出版专著5部，培养硕博81人。面向农林业政府管理部门提供报告105次，面向国内外开展推广培训3.2万人次，应用推广到全国30个省，在农、林、草业、城建等多领域销售仪器装备8795件，取得经济效益1.5亿元，社会经济效益明显。经农业农村部科技发展中心进行成果评价，该成果创新性强，应用成效明显，植被碳汇量系统化计测方法研究整体达到国际先进水平，其中幼树、经济林碳汇量测计预测技术达到国际领先水平。