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背景

森林和草原对国家生态安全具有基础性、战略性作用，林草兴则生态兴。现在，我国生态文明建设进入了实现生态环境改善由量变到质变的关键时期。我们要坚定不移贯彻新发展理念，坚定不移走生态优先、绿色发展之路，统筹推进山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，科学开展国土绿化，提升林草资源总量和质量，巩固和增强生态系统碳汇能力，为推动全球环境和气候治理、建设人与自然和谐共生的现代化作出更大贡献。实现“碳达峰、碳中和”是我国积极应对全球气候变化的庄严承诺，也是统筹经济社会发展与生态文明建设的重大战略。

森林作为陆地生态系统主体，其强大的碳汇功能和作用，成为实现“双碳”目标的重要路径，也是目前最为经济、安全、有效的固碳增汇手段之一。

01 森林碳汇检测的技术手段

森林碳汇属于生物碳汇技术的一种，与其他减排措施相比，有其独特的优越性。碳汇检测可采用的手段有光学遥感、微波雷达、激光雷达等多种。

本次进行碳汇检测采用的技术手段为激光雷达，其与光学遥感、微波雷达技术相比有诸多应用优势。

1.1 雷达遥感与光学遥感相比

光学遥感是以人眼观看世界，测量反射的太阳光，只能在白天工作且受天气影响很大。雷达遥感则是目标表面纹理敏感，可在多种天气下正常工作且在白天和夜晚可保持相同的工作效率。

1.2 激光雷达与微波雷达相比

● 抗干扰能力强，隐蔽性好；激光不受无线电波干扰，能穿越等离子鞘。

● 激光雷达的波长短，可以在分子量级上对目标探测。这是微波雷达无能为力的。

● 在功能相同的情况下，比微波雷达体积小，重量小。

02 利用激光雷达数据估算森林碳汇

激光雷达是一种基于激光测距原理的主动式遥感设备。近年来，激光雷达数据在森林地上生物量或碳储量估测方面的应用研究已成为森林遥感研究的热点。激光雷达具有较强获取森林垂直结构参数的能力，包括冠层高度在内的森林结构参数与森林地上生物量有较强的相关关系。因此，可设立有代表性的样地，对样地中林木树高和胸径作好调查，代入异速生长方程WT=0.06548(D2H)0.8506（WT地上部分总生物量，D树木胸径，H树木树高）估算出样地森林地上的生物量，再根据碳储量=⽣物量*含碳量因子，通过这个时期段内碳储量的变化即可得到碳汇量。

激光雷达扫描

03 激光点云采集及处理

3.1 设备投入

采用飞马旋翼无人机D20搭载lidar40高精度点云扫描设备进行数据采集。

3.2 Lidar点云处理

为提取单木参数，需对生成的点云数据进行后续处理，主要包括点云预处理、单木分割。

3.2.1点云预处理

a. 加载点云数据

b. 数据去噪，去噪之后即可添加去噪后的数据

c. 地面点分类

d. 生成DEM，自动生成的为二维TIFF格式（上），可将其转换为三维LiModel格式（下）

e. 归一化

归一化前（上）和归一化后（下）

3.2.2单木分割

通过点云分割之前必须进行归一化

点云分割设置（上）和点云分割后（下）

单木分割完后会有一个csv文件，其中就包含了所需的树高H及胸径D等数据。

04 样地概括

样地位于国内某区。采集样地为朝北的一处山坡。数据采集时间为夏天枝叶茂盛时期。

胸径、树高是反映森林植被生长状况的基本测树因子，是决定森林空间结构的重要组成部分，是估算其他诸如树木材积、地上生物量、基地面积等森林测度的基础。

表5-1 参数计算图

通常，对植物⽣物量转化为碳储量是按照植物⼲重有机物中碳所占的⽐重进⾏计算。树种组成、年龄和种群结构不同，转化率也不同，但差异不⼤，⼀般在0.45～0.5之间变化。由于获取各种植被类型的转化率⽐较困难，所以国际上常⽤的转化率为0.50。在此采⽤0.5的碳转化系数计算碳储量。则有：碳储量=⽣物量*含碳量因子（一般为0.5）。

碳汇量是调查期前后两个时间点间的碳储量的变化量。将增加的碳储量乘以二氧化碳与碳的换算系数3.67，得到该期间的碳汇量。

05 碳汇监测的意义

激光雷达作为一种新型基础测绘手段，其在建立健全我国林业碳汇计量理论、方法与技术体系中起到重大作用，对于森林碳库、碳汇的在时间和空间上的分布及碳库的变化过程和驱动机制进行研究分析，得出完整、正确、实用的森林碳汇监测数据，用于国家开展碳汇计量与监测上，根据这些具有科学性和权威性的数据来评估和挖掘碳汇潜力，推动林业碳汇发展，彰显气候变化应对中林业独特的地位和作用。

06 碳汇林业监测发展方向

针对国家和区域尺度碳汇研究发展和生态安全评估，应充分结合森林资源清查和森林资源定点监测数据，对区域尺度上的碳储量、地理分布、碳储量变化率（碳汇）等进行评估；了解林产品生物量和碳储量和林木资源的去向。就林业项目上，对土地的利用进行监测，监测土地利用变化及森林（LULUCF）项目碳变化，其中土地利用变化包括林地转化为其他用地以及其他用地转化为林地；对减少毁林和森林退化排放（REDD）项目进行监测，即合法毁林（APD）项目，避免非法的前缘地带毁林和退化（AUFDD）项目和避免非法的马赛克（Mosaic）毁林和退化（AUMDD）项目；做好造林再造林、森林经营、抚育及保护等增加林业碳汇活动的监测。

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