一种基于单木固碳模型确定最优择伐强度的方法及系统

本发明涉及森林生态学，更具体的说是涉及一种基于单木固碳模型确定最优择伐强度的方法及系统。

背景技术：

1、森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库，同时森林具有巨大的储碳能力。提升森林质量是提高森林的碳汇能力的关键。森林采伐是森林更新作业的开始。相对于皆伐，择伐是最优的森林经营策略。小范围适当强度的择伐会有效地改善林分的光照条件，促进森林结构的优化，对森林的固碳能力产生一定的有利影响。择伐应控制采伐强度，因地制宜地确定择伐方式，珍贵树种和未成熟的林木不宜采伐，择伐作业依照“采大留小，采密留稀，采坏留好，采老留壮“的原则进行，为迹地更新、水土保持创造条件。

2、现有技术存在以下技术缺陷：

3、（1）传统的择伐方法需要工作人员实地观测，耗费人力和物力，工作时间较长；

4、（2）传统的择伐方法对工作人员有较高的专业知识要求，择伐木的选择和择伐强度受到人为主观影响因素大。

5、因此，目前择伐方式，有一定的不准确性和局限性，且择伐效率很低，工作人员的择伐工作实现难度较大。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种基于单木固碳模型确定最优择伐强度的方法及系统。

2、本发明的第一方面，提供一种方法，包括如下步骤：

3、s1、获取第一区域的森林调查数据，从所述森林调查数据中确定多个调查批次中的生物量和树种类型；

4、s2、确定树种是否为保留木；

5、s3、计算最大择伐强度，所述最大择伐强度以相邻的调查批次中的生物量、调查时间为变量进行计算；

6、s3、确定择伐木并将所述择伐木从第一区域及其森林调查数据中移除；

7、s4、根据单木固碳模型计算单木生物量增长，同时计算总固碳量，所述总固碳量等于所述第一区域中所有树木的单木生物量增长总和；

8、s6、计算移除所述择伐木后预设时间内所述第一区域的总固碳量变化；

9、s7、根据所述总固碳量变化确定最佳择伐强度。

10、进一步的，若生物符合任一保留条件将其作为保留木；

11、所述保留木的保留条件包括：

12、第一保留条件，将指定物种的树种作为保留木；

13、第二保留条件，将生物理化参数预设值以上的树种作为保留木；

14、第三保留条件，将生物个体总数低于预设值的树种作为保留木。

15、进一步的，所述最大择伐强度通过如下公式计算，

16、

17、其中，为第二次调查的总生物量b2与第一次调查的总生物量b1之差，m为两次调查的时间间隔，为第二次调查的生物量b2之和。

18、进一步的，所述择伐木的判断步骤具体设置为：

19、s31、确定所述第一区域中每一株保留木与其树冠相交的所有邻近木

20、s32、确定生物量小于当前所述保留木的邻近木；

21、s32、确定预设生物理化参数中小于所述保留木的邻近木；

22、s33、判断s32及s32被确定的邻近木是否符合择伐条件，

23、若是，进行采伐，

24、否则保留。

25、进一步的，所述择伐条件具体设置为：

26、s310、获取所有所述保留木的邻近木的株数统计，

27、s320、确定株数最大的所述保留木中生物量最大的执行标记为最大保留木；

28、s330、若所述最大保留木的邻近木均大于所述最大保留木的生物量，则不采伐；如果邻近木中有比保留木生物量小的非保留木，则第一次标记邻近木中生物量最小的非保留木为择伐木；

29、s340、执行s3的移除后循环执行s310-s330至达到预设的采伐强度。

30、进一步的，根据单木固碳模型计算单木生物量增长，具体为：

31、

32、其中，a表示树木的树冠面积，ano是目标树与邻体树不重叠的区域，ao,k为目标树i与邻体树j重叠的区域，bi为目标树的生物量，bj为邻体树的生物量，bmax,i为该树种潜在最大生物量；

33、树木树冠a的半径r计算公式如下：

34、

35、其中，α和β为区域特异性生物量和树冠面积的转换系数。

36、进一步的，如果一棵树木连续五年的生物量增长量g为0，则判定这个树木已经死亡，且不再参与到单木固碳速率的计算当中。

37、本发明的第二方面，提供一种系统，适于实现第一方面的方法，包括：

38、数据输入模块，被配置为获取森林调查数据；

39、数据分析模块，被配置为根据所述森林调查数据输出最大择伐强度；

40、数据输出模块，被配置为设定择伐强度范围，根据选择的所述择伐强度范围输出伐木信息，且其同时被配置为输出预测碳固存变化。

41、本发明的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：

42、本发明通过树木与邻体关系的基础上，研发了一种新的确定择伐木的方法。可以用来根据森林固碳潜力定量选择择伐木。解决了传统的择伐方法需要工作人员实地观测和对工作人员有较高的专业知识要求的技术问题，快速有效，方便实用。

技术特征：

1.一种基于单木固碳模型确定最优择伐强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中，若生物符合任一保留条件将其作为保留木；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最大择伐强度通过如下公式计算，

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述择伐木的判断步骤具体设置为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述择伐条件具体设置为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据单木固碳模型计算单木生物量增长，具体为：；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果一棵树木连续五年的生物量增长量g为0，则判定这个树木已经死亡，且不再参与到单木固碳速率的计算当中。

8.一种基于单木固碳模型确定最优择伐强度的系统，适于实现如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明属于森林生态学技术领域，具体提供一种基于单木固碳模型确定最优择伐强度的方法及系统。系统包括数据输入模块，被配置为获取森林调查数据；数据分析模块，被配置为根据所述森林调查数据输出最大择伐强度；数据输出模块，被配置为设定择伐强度范围，根据选择的所述择伐强度范围输出伐木信息，且其同时被配置为输出预测碳固存变化。本发明可以用来根据森林固碳潜力以及林分结构向着复层、异龄方向定量选择择伐木，解决了传统的择伐方法需要工作人员实地观测和对工作人员有较高的专业知识要求的技术问题，并且具有快速有效，方便实用的特点。技术研发人员：刘婷婷,王娟,郝珉辉,范春雨,张春雨,赵秀海受保护的技术使用者：北京林业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18