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崇明湿地碳源/汇监测和管理系统的设计和实现

杨洋  
【摘要】:自工业革命以来,全球大气CO2浓度急剧上升,由CO2及CH4等温室气体浓度的增高所导致的温室效应已被大多数科学家证实为全球变暖的主要原因。2009年哥本哈根气候峰会的召开,显示出了全球对温室气体排放导致全球气候变化的普遍认同。中国政府在峰会前宣布,到2020年中国单位GDP二氧化碳排放要比2005年下降40%~45%。崇明作为上海市可持续发展的重要战略资源,在《崇明三岛规划》中明确了生态岛的发展定位。2009年11月,在“科技部和上海市人民政府2009年部市工作会商会议”上,把“开展崇明生态岛绿色经济试点示范”列为重要议题,这意味着崇明在大力推进生态岛建设的同时,在发展低碳农业、社区和产业方面要有所创新,为上海市的产业结构调整和碳增汇减排上做出贡献,并可能成为全国乃至全世界低碳经济的发展典范。 本文正是在崇明生态岛建设的大背景下,分析和总结了前人的研究成果,以现有崇明湿地生态系统碳通量监测站点数据和MODIS遥感影像数据为主要数据源,结合GIS技术,数据库技术,软件工程技术,建立了崇明岛湿地碳源监测数据库,碳源/汇模型库以及基于遥感信息自动解译的专题影像数据库,并在此基础上实现“碳过程-区域遥感耦合模型”的编码开发,实现了区域湿地碳固定、碳储量的格网化计算,为崇明湿地生态系统碳固定、释放和封存进行长期计算和评估提供了数据和技术支持,为国家和上海市碳增汇减排工作提供必要的知识、技术和数据贮备。本文主要研究成果如下: 首先,运用数据库技术,针对崇明碳源实测基础数据,设计并实现了崇明碳源碳汇在线监测数据库;结合遥感技术以及软件工程技术,基于MODIS遥感影像数据,建立了崇明岛遥感影像专题数据库以及结合模型库技术和GIS技术,针对基于遥感驱动碳源碳汇估算模型,初步构建了崇明湿地碳源碳汇模型库。并在这些数据库基础上开发了管理系统,实现了崇明碳源碳汇数据和成果的信息化、可视化的综合管理。 其次,运用RS和GIS一体化开发技术,在碳源碳汇实测数据库,遥感专题库和模型库的基础上,运用.NET平台C#语言实现了崇明湿地碳源碳汇监测和管理系统。系统实现了RS和GIS的集成:使用RS模块对遥感数据进行预处理和参数自动化反演,运用模型库技术进行碳源/汇的估算,运用GIS技术对结果进行了可视化的显示。在遥感数据处理前期,运用了IDL的快速图形显示和影像处理能力,对处理过程进行了可视化的显示,使用户能够看出变化。在结果表现上通过专题图的形式,使得表现直观和多样。 最后,在前面工作的基础上,以系统中主要功能模块为例,做了应用分析和评价。结果表明系统能够为碳源碳汇估算提供支持。


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