动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备与流程

本公开涉及环境，尤其涉及一种动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、生态系统植被碳通量的准确计算，对模拟区域碳的交换量及大气中co2的浓度变化至关重要。为确定生态系统植被与大气的净碳交换量，研究方法大致可以分为测量法和遥感模型模拟法。测量法的测量结果较为精确，但是空间上受站点布局的限制，测量结果较为分散，测量结果也易受设备和站点高度、风向和下垫面状况的影响。遥感模型法主要是借助遥感卫星数据和通量计算模型来获取植被的生态系统碳通量。卫星遥感观测能以固定的频率对生态要素进行采样，且其观测的范围可以覆盖整个区域甚至全球。

2、基于卫星遥感的光能利用模型利用植被相关指数计算光合有效辐射比例，结合光能利用率，在考虑植被的生理过程的基础上计算植被的碳交换量，如casa（carnegie-ames-stanford approach）模型、cfix（carbon fix）、ec-lue（eddy covariance-light useefficiency）等。上述模型采用的植被指数为归一化植被指数（normalized differencevegetation index，简称为ndvi）对地面植被饱和、冠层背景的要素较为敏感，所以采用该指数计算的碳交换量会有较大的不确定性。

3、采用植被增强指数（enhanced vegetation index，简称为evi）代替ndvi的植被光合模型（the vegetation photosynthesis model，简称为vpm模型），在计算植被碳通量时考虑加入了温度、物候和水分的影响，提高了模拟结果的准确性。vpm模型的模拟结果为植被的总初级生产力（gross primary production，简称为gpp）。植被光合呼吸作用模型（thevegetation photosynthesis and respiration model，简称为vprm模型）增加了植被呼吸作用产生的碳交换量，实现对生态系统植被碳净交换量（net ecosystem exchange，简称为nee，也称为净生态系统碳交换量、净生态系统碳通量）的模拟。

4、为提高vprm模拟结果的准确性，对模型中植被相关参数进行优化和调整，目前调整方法主要有：a. 考虑呼吸和光合作用参数的优化：采用历史观测资料，认为夜间植被没有光合作用，建立观测nee与呼吸作用之间的相应方程，优化呼吸作用参数；将优化后的夜间呼吸参数应用到白天，基于光响应方程对白天光合作用参数进行优化，这种方法仅考虑白天时光合作用的相关参数进行优化，导致优化得到的vprm模型在夜间模拟通量结果不准确；b. 考虑vprm模型中呼吸作用相关方程的优化：提出新的呼吸作用方程，例如，将vprm模型中呼吸作用与温度的线性关系更改为非线性关系，并引入水分指数等变量，从而增加计算量，且新的vprm模型方程或参数并不能适用于其他区域。

5、此外，相关技术中，参数优化是建立观测数据与植被、气象、水文变量之间的数学关系，受经验因素影响较大，建立这种数学关系的过程较为复杂。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本公开实施例提供了一种动态植被碳通量模型参数确定方法、装置和电子设备。

2、根据本公开的一方面，提供了一种动态植被碳通量模型参数确定方法，包括：基于vprm模型的初始参数确定nee模拟值；基于nee模拟值与相应的nee真实值确定vprm模型的模拟评价指标；基于模拟评价指标调整初始参数，并返回基于vprm模型的初始参数确定nee模拟值的步骤，直到模拟评价指标满足预设条件；将使得模拟评价指标满足预设条件的参数，作为vprm模型的参数。

3、可选地，上述模拟评价指标包括第一指标，基于模拟评价指标调整初始参数，包括：在第一指标指示nee模拟值大于nee真实值时，增大至少一个光合作用相关参数和/或减小至少一个呼吸作用相关参数；在第一指标指示nee模拟值小于nee真实值时，减小至少一个光合作用相关参数和/或增大至少一个呼吸作用相关参数。

4、可选地，上述模拟评价指标包括第二指标，第二指标指示nee模拟值偏离nee真实值的百分比，基于模拟评价指标调整初始参数，包括：基于第二指标确定调整初始参数的调整量；基于调整量调整初始参数。

5、可选地，基于vprm模型的初始参数确定nee模拟值，包括：基于vprm模型的初始参数，确定目标区域的目标时段的n个时间点中每个时间点的nee模拟值；基于nee模拟值与相应的nee真实值确定vprm模型的模拟评价指标，包括：基于目标区域的n个时间点中每个时间点的nee模拟值与对应时间点的nee真实值，确定模拟评价指标。

6、可选地，目标区域包括一种或多个植被类型，任一种植被类型具有对应的vprm模型的参数；

7、其中，针对任一种植被类型：

8、基于vprm模型的初始参数确定nee模拟值，包括：基于该植被类型对应的vprm模型的初始参数，确定目标区域的该植被类型在目标时段的n个时间点中每个时间点的nee模拟值；

9、基于nee模拟值与相应的nee真实值确定vprm模型的模拟评价指标，包括：基于目标区域的该植被类型在n个时间点中每个时间点的nee模拟值与对应时间点的nee真实值，确定模拟评价指标；

10、基于模拟评价指标调整初始参数，包括：基于该植被类型的模拟评价指标，调整该植被类型对应的vprm模型的初始参数。

11、可选地，目标区域包括一种或多种植被类型，任一种植被类型具有对应的vprm模型的参数；

12、基于vprm模型的初始参数确定nee模拟值，包括：针对任一种植被类型，基于该植被类型对应的vprm模型的初始参数，确定目标区域的该植被类型在目标时段的n个时间点中每个时间点的nee模拟值；

13、基于所述nee模拟值与相应的nee真实值确定vprm模型的模拟评价指标，包括：基于目标区域的多种植被类型在n个时间点中每个时间点的nee模拟值与对应时间点的nee真实值，确定模拟评价指标；

14、基于模拟评价指标调整初始参数，包括：基于模拟评价指标分别调整每种植被类型对应的vprm模型的初始参数。

15、可选地，上述模拟评价指标包括第一指标和第二指标，其中：

16、第一指标为nee模拟值相对于相应的nee真实值的平均偏差，表示为：

17、，

18、其中，mb表示平均偏差，fi为第i个时间点的nee模拟值，oi为第i个时间点的nee真实值，n为时间点的数量；

19、第二指标为nee模拟值与相应的nee真实值的标准化平均偏差，表示为：

20、，

21、其中，nmb表示标准化平均偏差，fi为第i个时间点的nee模拟值，oi为第i个时间点的nee真实值，n为时间点的数量。

22、可选地，基于模拟评价指标调整初始参数，包括：在平均偏差大于零时，基于标准化平均偏差确定调整初始参数的第一调整量，以增大至少一个光合作用相关参数和/或减小至少一个呼吸作用相关参数；在平均偏差小于零时，基于标准化平均偏差确定调整初始参数的第二调整量，以减小至少一个光合作用相关参数和/或增大至少一个呼吸作用相关参数。

23、可选地，上述第一调整量包括以下至少之一：

24、λs1=a1/（1+nmb）；

25、par0 s1=b1/（1+nmb）；

26、αs1=c1/（1+nmb）；

27、βs1=d1/（1+nmb）；

28、其中，a1、b1为大于0的常数，c1、d1为小于0的常数；nmb为所述标准化平均偏差，λs1表示最大光量子效率因子λ的第一调整量；par0 s1表示光照为半饱和条件下光合有效辐射值par0的第一调整量；αs1表示经验参数α的第一调整量；βs1表示经验参数β的第一调整量。

29、可选地，上述第二调整量包括以下至少之一：

30、λs2=a2/（1+nmb）；

31、par0 s2=b2/（1+nmb）；

32、αs2=c2/（1+nmb）；

33、βs2=d2/（1+nmb）；

34、其中，a2、b2为小于0的常数，c2、d2为大于0的常数；nmb为所述标准化平均偏差，λs2表示最大光量子效率因子λ的第二调整量；par0 s2表示光照为半饱和条件下光合有效辐射值par0的第二调整量；αs2表示经验参数α的第二调整量；βs2表示经验参数β的第二调整量。

35、根据本公开的另一方面，提供了一种动态植被碳通量模型参数确定装置，包括：确定模块，用于基于vprm模型的初始参数确定nee模拟值；处理模块，用于基于nee模拟值与相应的nee真实值确定vprm模型的模拟评价指标；基于模拟评价指标调整初始参数，并返回基于vprm模型的初始参数确定nee模拟值，直到模拟评价指标满足预设条件；将使得模拟评价指标满足预设条件的参数，作为vprm模型的参数。

36、根据本公开的又一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储程序的存储器，其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。

37、根据本公开的再一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的方法。

38、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，根据模拟得到的nee模拟值和nee真实值之间的偏差，调整vprm模型中的参数，可以快速高效提高vprm模型参数的准确性。