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基于BP神经网络的林木碳汇计量算法研究

基于BP神经网络的林木碳汇计量算法研究

作者：教媛媛东北林业大学

学位级别：硕士

随着《京都议定书》的出台和签署,越来越多的国家开始加大森林碳汇的研究力度,碳汇经济的发展在经济市场中所占的比例也在逐渐扩大,碳汇贸易带来经济效益的同时,也在改变着生态环境,也为人类创造了相应的环境效益。森林碳储量的形成是... 详细信息

随着《京都议定书》的出台和签署,越来越多的国家开始加大森林碳汇的研究力度,碳汇经济的发展在经济市场中所占的比例也在逐渐扩大,碳汇贸易带来经济效益的同时,也在改变着生态环境,也为人类创造了相应的环境效益。森林碳储量的形成是林木光合作用和呼吸作用的共同作用的结果,同时也受到周围环境因素的影响和制约,因此,森林碳汇形成复杂,碳汇计量算法众多,但目前尚没有形成一个统一的标准,这也是碳汇计量算法研究的重点和难点。本文根据目前国内外对碳汇估算方法的研究现状,深入研究几种常用算法的基本理论,分析各种算法所存在的利弊、适用范围和计量结果,总结了几个影响碳储量的重要因素,并以此作为CO2通量计算的关键因子,借鉴弛豫涡旋积累法和箱式法的整体理念,通过神经网络知识的引入,建立了BP神经网络模型。选取西双版纳热带雨林的研究数据作为网络模型的样本数据,由于样本容量有限,为了使模型更好地反映输入与输出之间的映射关系,对模型进行分组的训练,并且分别对模型进行交叉验证,最终得到了理想的网络模型。样本仿真训练和验证测试的结果表明,固碳估算的BP神经网络模型训练次数合理,训练误差满足了精度要求,且具有很好的泛化性能,测试结果与实际测量值基本一致,因此,BP神经网络模型在林木碳汇计量算法的研究中发挥了效率高、成本低、误差小等重要作用,实现了碳汇计量的自动化、智能化,这对森林碳汇和碳汇经济的发展具有深远影响和历史意义。

关键词：森林碳汇碳汇计量固碳估算方法 BP神经网络模型交叉验证

基于树茎膨胀能收集的林业碳汇计量方案设计研究

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基于树茎膨胀能收集的林业碳汇计量方案设计研究

作者：闫鑫涛浙江工业大学

学位级别：硕士

应对全球气候变暖,世界各国都在提倡低碳生产和低碳生活。从一定程度上讲,这是一种被动的举措,有些被迫无奈。相比之下,种植碳汇林,把自己排放的二氧化碳吸收掉,则更显得主动。随着这种理念的出现,和对减排的需要,IPCC提出了碳汇交易这... 详细信息

应对全球气候变暖,世界各国都在提倡低碳生产和低碳生活。从一定程度上讲,这是一种被动的举措,有些被迫无奈。相比之下,种植碳汇林,把自己排放的二氧化碳吸收掉,则更显得主动。随着这种理念的出现,和对减排的需要,IPCC提出了碳汇交易这种概念,即将碳汇作为一种商品进行买卖。这样就迫切需要碳汇的计量方案,目前国内针对碳汇计量的研究都是针对性的,且较为分散,缺少整套的计量方案。本研究根据所选实验地的情况,设计一整套碳汇计量方案,该方案根据普遍运用的碳储量估算原理,在计量结果不失准确的情况下,使计量过程更加方便简单。而且该方案设计了一套树茎膨胀能收集装置,用于测量记录样地树木参数的同时,收集树茎日常膨胀收缩的微能量,对装置原型不足之处进行了分析,并提出优化方案。本文主要工作包括以下几个方面：1.针对装置原型设计时力学模型分析不足之处进行分析,提出准确的受力分析方法。然后整个装置的主要模块进行总体的优化设计。2.对装置原型中内部各控制系统设计的不足之处进行分析,主要涉及自动回复及预紧装置、发条芯轴处的单向机构和分离装置设计的缺陷。然后提出优化改进方案,通过这些机构实现对装置工作的综合调节与控制。最终设计一款配合碳汇计量用途的树茎膨胀能收集装置,不仅用于高效的收集树茎日常膨胀收缩的微能量,还可以对树木胸径数据进行及时测量记录。3.参考现有的碳汇计量方法,结合该研究的实际情况与用途,设计了一整套碳汇计量、监测方案。该方案在满足研究需要的同时,不失传统方法的准确性,而且操作较传统方法简单。通过实测数据,得出最优的胸径树高关系式,用于碳汇计量。4.将本研究设计的碳汇计量方案,在实验地进行检验。通过实测数据,估算出实验地主要树种的碳储量。并对能量收集装置的工作性能进行实验检测。

关键词：树茎膨胀能碳汇计量胸径树高关系能量管理系统能量收集装置

河北省木兰围场国有林场植被碳汇计量方法初探

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浙江林业科技 2024年第1期44卷 80-86页

作者：崔立志郭敬丽巩建新李大勇李孝辉河北省木兰围场国有林场河北承德068450

2022年7—8月,在河北省木兰围场国有林场(以下简称木兰林场)筛选出以白桦Betula platyphylla、落叶松Larix gmelinii、油松Pinus tabuliformis和蒙古栎Quercus mongolica为优势树种的样地开展森林碳汇计量活动,在该场二类连清数据的基... 详细信息

2022年7—8月,在河北省木兰围场国有林场(以下简称木兰林场)筛选出以白桦Betula platyphylla、落叶松Larix gmelinii、油松Pinus tabuliformis和蒙古栎Quercus mongolica为优势树种的样地开展森林碳汇计量活动,在该场二类连清数据的基础上建立30个微样地,通过对这些微样地进行调查和统计,初步探讨森林碳汇量的计算方法、调查方法、监测因素等。结果表明,2022年,木兰林场的森林蓄积量为833.93×10^(4) m^(3),生物量为733.21×10^(4)t,碳储量为377.10×10^(4)t,碳汇量为60.33×10^(4)t,年均碳汇量为12.07×10^(4) t·a^(-1);白桦、落叶松、油松和蒙古栎4个优势树种在不同龄组的蓄积量存在较大差异,其单位面积的生物量在不同龄组和树种之间存在一定的差异;单位面积年均碳汇量,油松是其他树种的数倍之多,其次是蒙古栎,落叶松居第三位,表明落叶松、蒙古栎和油松在固碳和碳汇方面具有较高的潜力。本文提出的县域陆表植被碳汇计测方法初步解决了传统植被调查中耗时耗力的问题,实现了“国家—省域—县域—乡镇—村街—地块”逐级区划的低成本高效率计测。

关键词：森林碳汇碳汇计量碳汇技术木兰林场

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广东省公益林示范区森林碳汇计量

林业与环境科学 2024年第6期40卷 59-64页

作者：梁泽锐张耕莫玉娟卓桂珠赵志明李大锋广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院广东广州510520

为了解广东省公益林碳汇功能,文章以2021—2023年广东省建设的25个公益林示范区为研究对象,基于森林资源二类调查数据对示范区的碳汇能力进行计量,分析不同地区、森林龄组、森林类型碳储量和碳密度的差异性。结果表明,广东省25个公益林... 详细信息

为了解广东省公益林碳汇功能,文章以2021—2023年广东省建设的25个公益林示范区为研究对象,基于森林资源二类调查数据对示范区的碳汇能力进行计量,分析不同地区、森林龄组、森林类型碳储量和碳密度的差异性。结果表明,广东省25个公益林示范区的碳储量为269.69×10^(4)t,大多集中在粤北地区,以中龄林和阔叶混交林为主,其占比分别为42.6%和70.1%;平均碳密度为53.23 t·hm^(-2),近熟林和过熟林的碳密度最高,阔叶混交林的碳密度是荔枝Litchi chinensis(龙眼Dimocarpus longan)的105.8倍。中幼龄林约占25个公益林示范区森林面积的64.66%,随着公益林示范区继续推动重点林业生态工程造林,全面提升森林经营管理水平,示范区将持续发挥碳汇功能。

关键词：森林碳汇碳汇计量公益林生物量蓄积量

福建顺昌县国有林场毛竹林可持续经营碳汇计量

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世界竹藤通讯 2019年第6期17卷 25-30页

作者：赵兵陈京华王宏福建省顺昌县国有林场福建顺昌353200 国家林业和草原局速生丰产用材林基地建设工程管理办公室北京100714 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091

依据《竹林经营碳汇项目方法学》对顺昌县国有林场的2 278.5 hm^2毛竹林通过改进传统经营方式在6年(3个大小年)内产生的碳汇进行计量。结果显示,毛竹林年均项目减排量为25 563 t CO2-e,并成功实现了竹林碳汇交易。竹林碳汇交易的实践表... 详细信息

依据《竹林经营碳汇项目方法学》对顺昌县国有林场的2 278.5 hm^2毛竹林通过改进传统经营方式在6年(3个大小年)内产生的碳汇进行计量。结果显示,毛竹林年均项目减排量为25 563 t CO2-e,并成功实现了竹林碳汇交易。竹林碳汇交易的实践表明,要达到毛竹碳汇计量标准实现碳排放权交易,必须改变传统经营方式,将毛竹收获年龄从3度竹延长到4度(含)以上,优化竹林径阶结构和空间结构,使竹林结构达到稳定可持续状态,从而实现社会经济效益与环境目标统一。

关键词：竹林碳汇计量方法学福建顺昌

黔东南州不同森林经营类型碳汇计量经济价值核算——以欧投行应对气候变化框架贷款项目为例

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贵州科学 2017年第4期35卷 40-45页

作者：顾卿先杨学义黔东南州林业调查规划设计院贵州凯里556000

采用生物量法对欧投行贷款资金在黔东南州进行现有林经营和人工造林2个不同经营水平的10个不同经营模式的碳变化、CO_2排放及基线情景进行计量,比较不同经营水平及同一经营水平下不同经营模式的储碳潜力,同时利用市场价值法(碳税法)核... 详细信息

采用生物量法对欧投行贷款资金在黔东南州进行现有林经营和人工造林2个不同经营水平的10个不同经营模式的碳变化、CO_2排放及基线情景进行计量,比较不同经营水平及同一经营水平下不同经营模式的储碳潜力,同时利用市场价值法(碳税法)核算其经济价值。结果表明:项目期末各碳源碳储量1 111 383.0 t,固定407.5万t CO_2,碳汇总经济价值422 325.9万元,是贷款总额的20.71倍,是还款本息金额的17.84倍,是项目总投资的10.36倍,是项目税前利润的1.67倍。排减262.0万t CO_2,产生的经济价值"净利润"为272 480.0万元,为项目建设成本的6.68倍,税前利润的1.08倍。现有林经营和人工造林2个不同经营水平,人工造林储碳潜力平均值为1.5 t/ha·a,现有林经营的储碳潜力平均值为6.0 t/ha·a,为人工造林的3.83倍。现有林经营水平的5个不同经营模式中针阔混交林(M_2)的储碳潜力最大为8.5 t/ha·a,经济价值为3.2万元/a,最小为杉木大径材培育(M_4)4.8 t/ha·a,经济价值1.8万元/a;人工造林经营水平的5个不同模式中储碳潜力最大的杉竹混交人工林(M_(10))2.4 t/ha·a,经济价值为0.9万元/a,最小为蓝莓经济林(M_8)0.4 t/ha·a,经济价值0.2万元/a。

关键词：黔东南州森林经营类型碳汇计量价值核算

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虎山林场重点生态公益林碳汇计量研究

防护林科技 2015年第5期28卷 41-42,57页

作者：刘显忠李峰车树海王力刚王韡烨黑龙江省肇源县林业局黑龙江大庆166500 黑龙江省森林与环境科学研究院黑龙江齐齐哈尔161005

在虎山林场重点生态公益林内设置标准地,利用生物量法对标准地内乔木树种的干、枝、叶、根的固碳量分别计量,对标准地内枯枝落叶及土壤的固碳量分别计量。结果表明,固碳量与生物量成正比,并以树干、树枝、树根、树叶的顺序由高到低排列... 详细信息

在虎山林场重点生态公益林内设置标准地,利用生物量法对标准地内乔木树种的干、枝、叶、根的固碳量分别计量,对标准地内枯枝落叶及土壤的固碳量分别计量。结果表明,固碳量与生物量成正比,并以树干、树枝、树根、树叶的顺序由高到低排列。虎山林场重点生态公益林的生物固碳量为38.89t·hm-2,土壤固碳量为87.51t·hm-2,碳总量为126.40t·hm-2。

关键词：重点生态公益林碳汇计量生物碳土壤碳

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天水市森林资源碳汇计量的初步分析

天水师范学院学报 2012年第2期32卷 41-45页

作者：杨开庆艾小刚苏成月天水市林业科学研究所甘肃天水741000 天水师范学院学报编辑部甘肃天水741001

森林碳汇是全球气候变化和陆地生态碳循环的重要组成部分,森林碳汇的变化直接影响着大气层中主要温室气体CO2、CH4的浓度,进而影响全球气候变化和陆地生态平衡.从应用角度出发,在统计分析天水市森林资源基础数据的基础上,进行天水市森... 详细信息

森林碳汇是全球气候变化和陆地生态碳循环的重要组成部分,森林碳汇的变化直接影响着大气层中主要温室气体CO2、CH4的浓度,进而影响全球气候变化和陆地生态平衡.从应用角度出发,在统计分析天水市森林资源基础数据的基础上,进行天水市森林分类碳汇能力分析、量化计算及森林碳库分类,为应对气候变化及政府部门制定相关政策提供科学依据.

关键词：森林资源碳汇计量天水市

森林碳汇计量方法综述——基于黑龙江省的选择

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资源开发与市场 2013年第9期29卷 982-984页

作者：张琪秦会艳黄颖利东北林业大学经济管理学院黑龙江哈尔滨150040

准确有效的森林碳汇计量方法成为碳汇研究工作的关键。综合近年来的研究成果,据黑龙江省大兴安岭林区特点,选取现实可行的计量方法,即以森林蓄积(树干材积)为计算基础,结合蓄积扩大系数计算树木(包括枝木牙、树根)生物量,具体通过容积密... 详细信息

准确有效的森林碳汇计量方法成为碳汇研究工作的关键。综合近年来的研究成果,据黑龙江省大兴安岭林区特点,选取现实可行的计量方法,即以森林蓄积(树干材积)为计算基础,结合蓄积扩大系数计算树木(包括枝木牙、树根)生物量,具体通过容积密度(干重系数)计算生物量干重,进而通过含碳率计算其固碳量。

关键词：森林碳汇碳汇计量决策矩阵