一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法与流程

1.本发明涉及物联网及地理空间数据采集、计算、处理领域，具体涉及一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法。


背景技术：

2.碳汇造林是以增加森林碳汇为主要目标，对造林和林木生长全过程实施碳汇计量和监测而进行的有特殊要求的项目活动。准确监测森林碳储量和计量碳汇价值是碳汇造林项目最基础和必不可少的环节，目前对碳汇计量方法分为两类，一类是调查生物量计算碳储量，另一类是利用微气象原理测定森林二氧化碳碳通量。现有技术中的碳汇造林项目中碳汇计量和森林碳储量监测存在以下缺点：
3.测量成本高，容易产生错测。固定样地每木调查需完成现地测量、拍照、挂牌、登记、计算流程才能获得碳汇量，需要专业调查人员实地测量，容易由于测量错误、数据录入和操作错误，导致数据不准确。
4.监测时效性差，数据为静态数据。由于现地调查工作量大、费用高，开展一次成本较高，监测时效性较差，无法准确掌握树木生长动态，而林木碳汇同林木生长密切相关并且动态变化。
5.碳储量变化量时间分辨率低。限于实测工作量，监测周期较长，对于碳汇量变化量在一段时间内被认定为是线性的，无法体现出生物量随季节、林分结构、气候条件的动态变化情况。
6.综上所述，亟需提供一种可大幅降低监测成本，减少调查错误，提升碳汇连续监测精度和监测时效性，对项目区碳汇实时监测的碳汇造林项目碳汇动态计量方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种可大幅降低监测成本，减少调查错误，提升碳汇连续监测精度和监测时效性，对项目区碳汇实时监测的碳汇造林项目碳汇动态计量方法。
8.上述目的是通过如下技术方案实现：一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法，包括如下步骤：
9.(1)物联网监测样地设计布置：依次进行项目边界监测、抽样设计与布点和物联网监测样地布设，用于完成碳汇造林项目区内监测样地地上生物量调查和周期性监测；
10.(2)物联网样地自动数据采集；设定物联网样地数据采集频率，对采集数据完成解析和存储任务；
11.(3)碳汇造林森林碳储量监测：
12.(3.1)监测区碳储量计算：根据步骤(2)中采集的物联网样地数据计算碳储量；
13.(3.2)监测区碳储量精度计算与检验：计算监测区项目总体样地平均碳储量及其方差，计算监测区平均单位面积碳储量的不确定性，依此对监测结果开展精度检验，对不符合精度要求数据查找原因并执行步骤(3.3)进行校正；
14.(3.3)监测区碳储量精度扣减校正；
15.(4)碳汇价值评估及监测出数：依次进行计量基线碳汇量、项目碳汇量计算以及项目碳汇价值计算，输出成果指标、统计数表以及本监测期成果数据库。
16.进一步的技术方案是，所述步骤(3.1)中包括如下步骤：
17.(3.1.1)根据采集的物联网样地数据计算样地所有活立木样木直径和高度，进而计算出样地的生物量和林木生物量碳含量；
18.(3.1.2)计算各样地碳储量和监测区内平均单位面积碳储量，样地碳储量为样地内活立木样木林木碳储量合计，样地平均碳储量为样地碳储量除以样地面积，计算公式如下：
19.c＝∑c
[0020][0021]
式中，c为样地碳储量；c为活立木样木的碳储量；为监测区平均单位面积碳储量；s为样地面积；
[0022]
(3.1.3)计算监测区内总碳储量，为监测区内平均单位面积碳储量与监测区总面积的乘积，计算公式如下：
[0023][0024]
式中，c
total
为监测区总碳储量；为监测区内平均单位面积碳储量；s为监测区总面积；
[0025]
(3.1.4)计算监测区内的碳汇量，为监测末期碳储量同监测初期碳储量的差值，计算公式如下：
[0026][0027]
式中，δc
total,t2,t1
为监测区t1日至t2日的碳汇量；为第t2日的监测区碳储量；为第t1日的监测区碳储量。
[0028]
进一步的技术方案是，所述步骤(3.2)中包括如下步骤：
[0029]
(3.2.1)计算监测区项目总体样地平均碳储量及其方差，计算公式如下：
[0030][0031][0032]
式中，为样地平均碳储量；c为样地碳储量；ci为第i个样地碳储量；为样地平均碳储量；x为项目总体平均单位面积碳储量估计值的方差；
[0033]
(3.2.2)计算监测区平均单位面积碳储量的不确定性，计算公式如下：
[0034][0035]
式中，u为样地评价单位面积碳储量的不确定性；t为可靠性指数；x为项目总体平
均单位面积碳储量估计值的方差；为样地平均碳储量；
[0036]
(3.2.3)判断u是否满足抽样设定精度要求，若满足，当前计算监测区碳储量即为本期监测结果，若不满足，则执行步骤(3.3)。
[0037]
进一步的技术方案是，所述步骤(3.3)中包括如下步骤：
[0038]
(3.3.1)通过步骤(3.2.3)计算的u值和抽样设定精度，判断是否超过设定精度最大阈值，若是，则不能扣减校正，进行修正或重新开展样地抽样设计，增设或重新部署物联网监测样地，当前计算监测区碳储量不可以作为本期监测结果；若否，则执行步骤(3.3.2)；
[0039]
(3.3.2)采取扣减系数，在当前计算监测区碳储量结果上进行系数扣减，扣减结果为本期监测结果。
[0040]
进一步的技术方案是，所述步骤(4)的具体步骤如下：
[0041]
(4.1)计量基线碳汇量；
[0042]
(4.2)项目碳汇量计算：计算项目边界内总林木生物质碳储量及按监测频率计算的变化量；
[0043]
(4.3)项目碳汇价值计算：监测区内碳储量变化量乘以固碳价格即为碳汇价值，计算公式如下：
[0044][0045]
式中，u
total,t2,t1
为监测区t1日至t2日的监测区碳汇价值；δc
total,t2,t1
为监测区t1日至t2日的碳汇量；为第t2日的监测区碳储量；为第t1日的监测区碳储量；pc为固碳价格；
[0046]
(4.4)输出成果指标及统计数表：
[0047]
(4.5)输出本监测期成果数据库，并加时间戳进行归档存储。
[0048]
进一步的技术方案是，所述步骤(1)的具体步骤如下：
[0049]
(1.1)项目边界监测：使用gps、遥感、地形图为辅助，以项目实际边界为准动态确定项目边界；
[0050]
(1.2)抽样设计与布点：确定抽样设计的可靠性水平和抽样精度，计算项目总体样地数量并确定样地大小，其中，样地数量计算公式如下：
[0051][0052]
式中：n为项目边界内项目总体样地数量；t为可靠性指数；y为预估生物质碳储量变动系数；e为抽样允许相对误差；
[0053]
(1.3)物联网监测样地布设：对监测样地完成首次测量和测量设备布设，完成设备测量频率设定。
[0054]
相比于现有技术，本发明具备如下优势：
[0055]
(1)降低调查错误。每木调查时，对于树径的测量由树径测量传感器自动完成，无需测量人员读数，避免了错测，并由于对已经测量的立木绑定有树径测量传感器，减少了重测的发生，而且树径测量传感器标记了已测立木和未测立木，大幅减少漏测的可能性。
[0056]
(2)减少数据记录和计算出错概率。对于连续监测，由于采用自动数据采集，不用再进行数据录入，计算通过软件复用执行，减少数据记录和计算出错的概率。
[0057]
(3)直径连续监测准确性高。由于树径测量传感器一直绑定与固定位置，故每次测量时均是同一位置，不会产生测量位置不一致及围尺绕测误差。
[0058]
(4)大幅降低连续监测的工作量。本发明对于连续监测不需要到达现地，即可稳定的获得活立木样木碳储量以及碳储量变化量数据，由服务器端直接进行计算和展示，大大降低了连续监测的工作量。
[0059]
(5)监测时效性大幅提高。本发明中监测的频率根据任务需要和电池容量共同决定，由于采用低功耗设计，采用每天测量1次，每周回传一次工作可达10年，使用寿命显著延长，可以准确掌握树木生长动态和碳汇变化量。
附图说明
[0060]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0061]
图1为本发明一种实施方式所涉及的碳汇造林项目碳汇动态计量方法的流程示意图；
[0062]
图2为本发明一种实施方式所涉及的物联网监测样地设计布置的流程示意图；
[0063]
图3为本发明一种实施方式所涉及的物联网监测样地布设的流程示意图；
[0064]
图4为本发明一种实施方式所涉及的物联网样地自动数据采集的流程示意图；
[0065]
图5为本发明一种实施方式所涉及的碳汇造林森林碳储量监测的流程示意图；
[0066]
图6为本发明一种实施方式所涉及的监测区碳储量计算的流程示意图；
[0067]
图7为本发明一种实施方式所涉及的监测区碳储量精度计算与检验的流程示意图；
[0068]
图8为本发明一种实施方式所涉及的监测区碳储量精度校正的流程示意图；
[0069]
图9为本发明一种实施方式所涉及的碳汇价值评估及监测出数的流程示意图。
具体实施方式
[0070]
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
[0071]
本发明实施例如下，参照图1，一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法，包括如下步骤：
[0072]
(1)物联网监测样地设计布置：依次进行项目边界监测、抽样设计与布点和物联网监测样地布设，用于完成碳汇造林项目区内监测样地地上生物量调查和周期性监测；
[0073]
物联网监测样地由树径测量传感器、通信中继装置、数据采集终端、北斗卫星及北斗指挥机、移动通信基站及通信服务器、计算服务器及网络服务器组成。
[0074]
设置数据采集频率：数据采集终端同通信中继装置通信，数据采集终端通过使用wifi、蓝牙、lora等无线传输协议同通信中继装置连接，设置数据采集频率，确定通信中继装置和树径测量传感器的启动时间和启动时长。
[0075]
录入树种、立木类型：树径测量传感器同数据采集终端通信，数据采集终端通过使用wifi、蓝牙、lora等无线传输协议同树径测量传感器连接，树径测量传感器获得并存储数
据采集终端录入树种、立木类型。
[0076]
时钟同步和获取唤醒时间：树径测量传感器同通信中继装置通信，树径测量传感器使用wifi、蓝牙、lora等无线传输协议同通信中继装置通信连接，同通信中继装置进行时钟同步，获得树径测量传感器的下一次启动时间和启动时长。
[0077]
数据汇入：树径测量传感器同通信中继装置通信，在树径测量传感器进入睡眠状态前，将测量信息、录入每木调查信息、电池容量信息，使用wifi、蓝牙、lora等无线传输协议，传输汇入通信中继装置存储。
[0078]
数据下载和检查：树径测量传感器同通信中继装置通信，结束每木调查后，再次通过使用wifi、蓝牙、lora等无线传输协议同通信中继装置连接，下载数据到数据采集终端进行查看和检查，查看是否存在缺项数据。
[0079]
数据回传：通信中继装置数据同卫星/移动通信基站通信，通信中继装置的信号发射单元，如使用北斗短报文通信方式，通过卫星接收北斗短报文通信中继转置信息后，转发至北斗短报文通信接收机。如使用2/3/4/5g通信方式，通过移动通信基站设备接收通信中继转置信息后，使用移动运行商通信网络回传至通信服务器。
[0080]
数据接收和存储：通信接收装置和服务器端通信，通信服务器或是北斗短报文通信接收机通过光纤网络将接收数据转换处理后，通过光纤网络存储进入服务器端网络服务器中。
[0081]
如图2，具体步骤如下：
[0082]
(1.1)项目边界监测：使用gps、遥感、地形图为辅助，以项目实际边界为准动态确定项目边界；
[0083]
(1.2)抽样设计与布点：确定抽样设计的可靠性水平和抽样精度，计算项目总体样地数量并确定样地大小，其中，样地数量计算公式如下：
[0084][0085]
式中：n为项目边界内项目总体样地数量；t为可靠性指数；y为预估生物质碳储量变动系数；e为抽样允许相对误差；
[0086]
《碳汇造林项目方法学》要求为90％可靠性水平下90％的抽样精度，样地面积为0.04-0.06公顷，本发明中样地大小建议为方形样地，面积1亩，即0.0667公顷。开展样地布设，采用随机起点，机械布点的系统抽样方案。其中机械布点是指间隔固定距离抽取设定数量的点位，点位的坐标作为样地的西南角点。
[0087]
(1.3)物联网监测样地布设：对监测样地完成首次测量和测量设备布设，完成设备测量频率设定，测试设备运行正常，数据采集和传输稳定可靠。使用树径测量传感器代替人工围尺测量，使用数据采集终端数据采集代替人工记录，使移动通信中继装置或北斗短报文网关定时采集、传输树径测量传感器数据，实现样地数据自动、连续监测。如图3，物联网样地布设流程如下：
[0088]
(1.3.1)到达布设样地，完成样地测设，使用数据采集终端测试样地信号类型，选择网关类型。如果有2/3/4/5g等移动通信信号，选择移动通信中继装置，如果没有2/3/4/5g等移动通信信号，选择北斗短报文网关。
[0089]
(1.3.2)在样地中央位置选择一株样木布设铝合金支架，固定通信中继装置并进
行信号测试，成功后保持通信中继装置开启状态。
[0090]
(1.3.3)通过数据采集终端连接通信中继装置，设置数据采集频率，确定通信中继装置和树径测量传感器的下次自动启动时间和启动时长。
[0091]
(1.3.4)选择样木直径测量位置，固定树径测量传感器于被测样木上。
[0092]
(1.3.5)按下树径测量传感器启动按钮，指示灯亮起，使用数据采集终端连接树径测量传感器，保证显示连接树径测量传感器编码同树径测量传感器外壳标签编码一致。
[0093]
(1.3.6)从树径测量传感器的拉线出口将拉绳拉出，绕样木一圈后扣入防拆拉线固定口。
[0094]
(1.3.7)数据采集终端中查看样木直径是否有测量数值或是否明显偏离实际值，是，则按下树径测量传感器启动按钮，在数据采集终端清零后，重新拉动拉绳安装。
[0095]
(1.3.8)点击连接树径测量传感器，录入树种、检尺类型。其中树种和检尺类型均按技术规定编码要求填写代码，例如树种为柏木，代码填写601，检尺类型为活立木，代码填写1。
[0096]
(1.3.9)树径测量传感器同通信中继装置通信，传输测量数值至通信中继装置并进行时钟同步，以及获得树径测量传感器的下次启动时间和启动时长。
[0097]
(1.3.10)树径测量传感器在无连接情况下，间隔固定时间后自动进入休眠状态，指示灯熄灭。
[0098]
(1.3.11)重复步骤1.3.4-1.3.10，完成样地内全部样木的测量和树径测量传感器安装。
[0099]
(1.3.12)通信中继装置通过卫星/移动通信基站将存储信息传回通信接收装置，并汇总进入平台层的网络服务器。对通过卫星回传的信息，传回北斗指挥机汇总进入网络服务器，对通过移动通信基站回传的信息，传回通信服务器汇总进入网络服务器。
[0100]
(1.3.13)断开数据采集终端和通信中继装置连接，间隔固定时间后通信中继装置自动进入休眠状态，指示灯熄灭。
[0101]
(2)物联网样地自动数据采集；设定物联网样地数据采集频率，对采集数据完成解析和存储任务；如图4，具体步骤如下：
[0102]
(2.1)判断是否到达通信中继装置唤醒时间，否，等待到达唤醒时间。
[0103]
(2.2)到达唤醒时间，北斗指挥机广播北斗短报文信息，北斗短报文网关接收短报文信息，获取北斗短报文网关和树径测量传感器唤醒时间、唤醒时长和唤醒频率。
[0104]
(2.3)移动通信中继装置通过移动通信基站访问服务器端的网络服务器，获取移动通信中继装置和树径测量传感器唤醒时间、唤醒时长和唤醒频率。
[0105]
(2.4)判断是否到达树径测量传感器唤醒时间，否，等待到达唤醒时间。
[0106]
(2.5)到达唤醒时间，树径测量传感器测量样木直径，传输至通信中继装置并同通信中继装置进行时钟同步，获取唤醒时间、唤醒时长和唤醒频率，成功后进入睡眠状态。
[0107]
(2.6)通信中继装置通过卫星/移动通信基站将通信中继装置存储信息传回通信接收装置，并汇总进入平台层的网络服务器。
[0108]
(2.7)通信中继装置间隔固定时间后自动进入休眠状态，指示灯熄灭，结束本次流程。
[0109]
(3)碳汇造林森林碳储量监测，联网监测样地布设流程包括监测区碳储量计算、监
测区碳储量精度计算与检验、监测区碳储量精度扣减校正三个部分，如图5，具体流程如下：
[0110]
(3.1)监测区碳储量计算：根据步骤(2)中采集的物联网样地的数据计算碳储量；
[0111]
依据样地监测数据回传的实测样地内样木树种、活立木的胸径数据，计算各树种林木生物量，样地生物量、样地碳储量以及项目区生物量、碳储量。如图6，具体流程如下：
[0112]
(3.1.1)依据物联网样地采集的样地内样木树种、胸径和立木类型数据，使用本区域当前树种的树高曲线，将直径作为自变量，树高作为因变量，计算样地所有活立木样木的高度。云南松可采用树高曲线经验方程如下：
[0113]
h＝1.9293+0.753375d-0.017924d2[0114]
h—活立木样木的树高；d—活立木样木的直径；
[0115]
(3.1.2)计算样地内活立木林木生物量，如果使用异速生长方程法，执行步骤(3.1.5)，使用生物量扩展因子法，执行步骤(3.1.3)。
[0116]
(3.1.3)计算活立木样木材积，使用本区域二元材积表计算，将直径和树高作为自变量，材积作为因变量进行计算。黑龙江红松可采用二元材积方程如下：
[0117]
v＝0.000063446d
1.9760h0.8843
[0118]
v—活立木样木的蓄积；h—活立木样木的树高；d—活立木样木的直径；
[0119]
(3.1.4)使用生物量扩展因子法计算生物量，材积作为自变量，生物量作为因变量，查表获取木材密度、根冠比、生物量扩展因子三个缺省数据进行计算，计算公式如下：
[0120]
w＝v
×
wd
×
bef
×
(1+r)
[0121]
w—活立木样木的生物量；v—活立木样木的材积；wd—活立木样木的木材密度；bef—活立木样木的树干生物量转换到地上生物量的生物量扩展因子，无量纲；r—活立木样木的根冠比(即地下生物量与地上生物量的比值，无量纲)；
[0122]
如广东桉树采用生物量扩展因子法的计算方程如下：
[0123]
w＝v
×
0.578
×
1.263
×
(1+0.221)
[0124]
wd＝0.578，bef＝1.263，r＝0.221；
[0125]
(3.1.5)使用异速生长方程计算生物量，直径和树高作为自变量，生物量作为因变量进行计算。云南松可采用生物量异速生长方程如下：
[0126]
w＝0.211(d2h)
1.0371
[0127]
w—活立木样木的生物量；h—活立木样木的树高；d—活立木样木的直径；
[0128]
(3.1.6)利用林木生物量碳含量将林木生物量换算为碳储量计算碳储量，再利用co2与c的分子量(44/12)比将碳储量转换为二氧化碳当量，计算公式如下：
[0129][0130]
c—活立木样木的碳储量；w—活立木样木的生物量；cf—活立木样木的碳含量；
[0131]
如广东桉树使用生物量扩展因子法的计算方程为如下：
[0132][0133]
cf＝0.5144；
[0134]
(3.1.7)计算各样地碳储量和监测区内平均单位面积碳储量，样地碳储量是样地
内活立木样木林木碳储量合计，样地平均碳储量为样地碳储量除以样地面积，计算公式如下：
[0135]
c＝∑c
[0136][0137]
c—样地碳储量；c—样地活立木样木的碳储量；—监测区平均单位面积碳储量；s—样地面积；
[0138]
(3.1.8)计算监测区内总碳储量，为监测区内平均单位面积碳储量与监测区总面积的乘积，计算公式如下：
[0139][0140]ctotal
—监测区总碳储量；—监测区内平均单位面积碳储量；s—监测区总面积；
[0141]
(3.1.9)计算监测区内碳储量变化量，即碳汇量，为监测末期碳储量同监测初期碳储量的差值，计算公式如下：
[0142][0143]
δc
total,t2,t1
—监测区t1日至t2日碳储量变化量，本发明中监测频率由人为设定，一般为每日测量，7天传输一次，碳储量变化量为日变化量；—第t2日的监测区碳储量；—第t1日的监测区碳储量。
[0144]
(3.2)监测区碳储量精度计算与检验：计算监测区项目总体样地平均碳储量及其方差，计算监测区平均单位面积碳储量的不确定性，依此对监测结果开展精度检验，对不符合精度要求数据查找原因并执行步骤(3.3)进行校正；
[0145]
如图7，具体步骤如下：
[0146]
(3.2.1)计算监测区项目总体样地平均碳储量及其方差，计算公式如下：
[0147][0148][0149]
—样地平均碳储量；c—样地碳储量；ci—第i个样地碳储量；—样地平均碳储量；x—项目总体平均单位面积碳储量估计值的方差；
[0150]
(3.2.2)计算监测区平均单位面积碳储量的不确定性。
[0151][0152]
u—样地评价单位面积碳储量的不确定性；t—可靠性指数；x—项目总体平均单位面积碳储量估计值的方差；—样地平均碳储量；
[0153]
(3.2.3)判断u是否满足抽样设定精度要求，满足，当前计算监测区碳储量即为本期监测结果，不满足，执行监测区碳储量精度扣减校正，校正结果作为本期监测结果。例如抽样精度设定为90％，则u小于或等于10％即满足精度要求，u大于10％即不满足精度要求，
需进行精度扣减校正流程。
[0154]
(3.3)监测区碳储量精度扣减校正，如图8，具体步骤如下：
[0155]
(3.3.1)通过u值和抽样设定精度，判读是否超过设定精度最大阈值，是，不能扣减校正，需修正或是重新开展样地抽样设计，增设或是重新部署物联网监测样地，当前计算监测区碳储量不可以作为本期监测结果。
[0156]
(3.3.2)否，在最大阈值内，采取扣减系数，在当前计算监测区碳储量结果上进行系数扣减，扣减结果为本期监测结果。
[0157]
例如抽样精度设定为90％，30％即为精度最大阈值，u如果大于等于30％，不能扣减校正，需修正或是重新开展样地抽样设计，增设或是重新部署物联网监测样地，当前计算监测区碳储量不可以作为本期监测结果。u大于10小于20％且前后两期变化量大于0，扣减6％，u大于10小于20％且前后两期变化量小于0，扣减-6％。u大于20小于30％且前后两期变化量大于0，扣减11％，u大于20小于30％且前后两期变化量小于0，扣减-11％。
[0158]
(4)碳汇价值评估及监测出数：依次进行计量基线碳汇量、项目碳汇量计算以及项目碳汇价值计算，输出成果指标、统计数表以及本监测期成果数据库。如图9，具体流程如下：
[0159]
(1)计量基线碳汇量。碳汇造林项目为无林地上造林，基线情况下地上生物量、地下生物量、枯死木、枯落物、土壤有机质、和木产品碳库的变化率统一视为0，并在项目开始后不再进行监测。
[0160]
(2)项目碳汇量计算，计算项目边界内总林木生物质碳储量及按监测频率计算的变化量。此时林木生物量的变化可以精确到周或是天，并且可以选取任意监测期间计算项目碳储量的变化率，由于本发明中基线情况碳库视为0，不考虑目边界内温室气体排放增加量和泄露，故碳储量的变化量即为项目碳汇量。
[0161]
(3)项目碳汇价值计算，监测区内碳储量变化量乘以固碳价格即为碳汇价值。
[0162][0163]utotal,t2,t1
—监测区t1日至t2日的监测区碳汇价值
[0164]
δc
total,t2,t1
—监测区t1日至t2日碳储量变化量，本发明中监测频率由人为设定，一般为每日测量，7天传输一次，碳储量变化量为日变化量。
[0165]
—第t2日的监测区碳储量
[0166]
—第t1日的监测区碳储量
[0167]
pc—固碳价格
[0168]
(4)按需打印输出各成果主要指标及统计数表。主要指标包括但不限于总体名称、可靠性，以及按监测周期更新的抽样精度、样地生物量、样地碳储量、监测区生物量、监测区碳储量以及按年/月/日计算的碳汇量和碳汇价值。统计数表包括但不限于按监测周期更新统计的各类土地面积统计表、各类森林碳储量统计表、各类土地面积动态表、总体特征数计算表，以及按年/月/日计算的各类森林按碳汇量表、各类森林碳汇价值表。
[0169]
(5)输出本监测期成果数据库，并加时间戳进行归档存储。本监期成果数据库包括但不限于现地调查数据库、样地样木监测数据库、样地样木变化数据库、碳储量及碳汇价值数据库。
[0170]
本发明针对碳汇造林项目碳汇计量和森林碳储量监测过程中普遍存在的测量成本高，监测时效性差，碳储量变化量被线性化处理的缺点，本发明提供了一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法，通过布设物联网监测样地，按固定周期性自动获取监测数据计算森林碳储量，对比基线情况计量项目碳汇价值，可大幅降低监测成本，减少调查错误，提升碳汇连续监测精度和监测时效性，对项目区碳汇实时监测。
[0171]
需说明的本发明中碳汇计量中只考虑林木生物质碳储量及变化，灌木、枯死木、枯落物、土壤有机碳和木产品碳库采用缺省值。本发明中不考虑项目边界内温室气体排放增加量的监测。本发明中碳汇造林项目活动无潜在泄露，识为0。
[0172]
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)物联网监测样地设计布置：依次进行项目边界监测、抽样设计与布点和物联网监测样地布设，用于完成碳汇造林项目区内监测样地地上生物量调查和周期性监测；(2)物联网样地自动数据采集；设定物联网样地数据采集频率，对采集数据完成解析和存储任务；(3)碳汇造林森林碳储量监测：(3.1)监测区碳储量计算：根据步骤(2)中采集的物联网样地数据计算碳储量；(3.2)监测区碳储量精度计算与检验：计算监测区项目总体样地平均碳储量及其方差，计算监测区平均单位面积碳储量的不确定性，依此对监测结果开展精度检验，对不符合精度要求数据查找原因并执行步骤(3.3)进行校正；(3.3)监测区碳储量精度扣减校正；(4)碳汇价值评估及监测出数：依次进行计量基线碳汇量、项目碳汇量计算以及项目碳汇价值计算，输出成果指标、统计数表以及本监测期成果数据库。2.根据权利要求1所述的碳汇造林项目碳汇动态计量方法，其特征在于，所述步骤(3.1)中包括如下步骤：(3.1.1)根据采集的物联网样地数据计算样地所有活立木样木直径和高度，进而计算出样地的生物量和林木生物量碳含量；(3.1.2)计算各样地碳储量和监测区内平均单位面积碳储量，样地碳储量为样地内活立木样木林木碳储量合计，样地平均碳储量为样地碳储量除以样地面积，计算公式如下：c＝∑c式中，c为样地碳储量；c为活立木样木的碳储量；为监测区平均单位面积碳储量；s为样地面积；(3.1.3)计算监测区内总碳储量，为监测区内平均单位面积碳储量与监测区总面积的乘积，计算公式如下：式中，c
total
为监测区总碳储量；为监测区内平均单位面积碳储量；s为监测区总面积；(3.1.4)计算监测区内的碳汇量，为监测末期碳储量同监测初期碳储量的差值，计算公式如下：式中，δc
total,t2,t1
为监测区t1日至t2日的碳汇量；为第t2日的监测区碳储量；为第t1日的监测区碳储量。3.根据权利要求2所述的碳汇造林项目碳汇动态计量方法，其特征在于，所述步骤(3.2)中包括如下步骤：(3.2.1)计算监测区项目总体样地平均碳储量及其方差，计算公式如下：
式中，为样地平均碳储量；c为样地碳储量；c
i
为第i个样地碳储量；为样地平均碳储量；x为项目总体平均单位面积碳储量估计值的方差；(3.2.2)计算监测区平均单位面积碳储量的不确定性，计算公式如下：式中，u为样地评价单位面积碳储量的不确定性；t为可靠性指数；x为项目总体平均单位面积碳储量估计值的方差；为样地平均碳储量；(3.2.3)判断u是否满足抽样设定精度要求，若满足，当前计算监测区碳储量即为本期监测结果，若不满足，则执行步骤(3.3)。4.根据权利要求3所述的碳汇造林项目碳汇动态计量方法，其特征在于，所述步骤(3.3)中包括如下步骤：(3.3.1)通过步骤(3.2.3)计算的u值和抽样设定精度，判断是否超过设定精度最大阈值，若是，则不能扣减校正，进行修正或重新开展样地抽样设计，增设或重新部署物联网监测样地，当前计算监测区碳储量不可以作为本期监测结果；若否，则执行步骤(3.3.2)；(3.3.2)采取扣减系数，在当前计算监测区碳储量结果上进行系数扣减，扣减结果为本期监测结果。5.根据权利要求1～4任意一项所述的碳汇造林项目碳汇动态计量方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体步骤如下：(4.1)计量基线碳汇量；(4.2)项目碳汇量计算：计算项目边界内总林木生物质碳储量及按监测频率计算的变化量；(4.3)项目碳汇价值计算：监测区内碳储量变化量乘以固碳价格即为碳汇价值，计算公式如下：式中，u
total,t2,t1
为监测区t1日至t2日的监测区碳汇价值；δc
total,t2,t1
为监测区t1日至t2日的碳汇量；为第t2日的监测区碳储量；为第t1日的监测区碳储量；p
c
为固碳价格；(4.4)输出成果指标及统计数表：(4.5)输出本监测期成果数据库，并加时间戳进行归档存储。6.根据权利要求5所述的碳汇造林项目碳汇动态计量方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体步骤如下：(1.1)项目边界监测：使用gps、遥感、地形图为辅助，以项目实际边界为准动态确定项目边界；
(1.2)抽样设计与布点：确定抽样设计的可靠性水平和抽样精度，计算项目总体样地数量并确定样地大小，其中，样地数量计算公式如下：式中：n为项目边界内项目总体样地数量；t为可靠性指数；y为预估生物质碳储量变动系数；e为抽样允许相对误差；(1.3)物联网监测样地布设：对监测样地完成首次测量和测量设备布设，完成设备测量频率设定。

技术总结
本发明涉及一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法，包括如下步骤：(1)物联网监测样地设计布置；(2)物联网样地自动数据采集；设定物联网样地数据采集频率，对采集数据完成解析和存储任务；(3)碳汇造林森林碳储量监测：依次进行监测区碳储量计算、监测区碳储量精度计算与检验以及监测区碳储量精度扣减校正；(4)碳汇价值评估及监测出数。本发明提供了一种碳汇造林项目碳汇动态计量方法，通过布设物联网监测样地，按固定周期性自动获取监测数据计算森林碳储量，对比基线情况计量项目碳汇价值，可大幅降低监测成本，减少调查错误，提升碳汇连续监测精度和监测时效性，对项目区碳汇实时监测。对项目区碳汇实时监测。对项目区碳汇实时监测。


技术研发人员：李娜娜 高飞 田颖泽 赖长鸿 宋放
受保护的技术使用者：四川省林业和草原调查规划院（四川省林业和草原生态环境监测中心） 四川样地时空科技有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/10/15