检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2025年第3期61卷 86-99页

作者：杨甫禹张弥肖薇石婕南京信息工程大学大气环境中心、南京信息工程大学生态与应用气象学院南京210044

【目的】分析植被光合作用模型(vpm)中关键参数最大光能利用率(ε_(0))在不同气候区森林生态系统是否存在差异及其主要原因,并选择出具有普遍适用性的最大光能利用率参数化方案,以期深化对森林生态系统植被生产力估算过程中不确定性的认... 详细信息

【目的】分析植被光合作用模型(vpm)中关键参数最大光能利用率(ε_(0))在不同气候区森林生态系统是否存在差异及其主要原因,并选择出具有普遍适用性的最大光能利用率参数化方案,以期深化对森林生态系统植被生产力估算过程中不确定性的认知,为提高模型模拟精度与降低模型参数不确定性提供参考。【方法】利用4种参数化方案——BPLUT查表法、Michealis-Menten光响应曲线方程拟合、生长季增强型植被指数最大值(EVI_(max))指数拟合以及Mointeith方程推导法对vpm中的最大光能利用率(ε_(0))进行估算,基于4种参数化方案的估算结果对中国地区4个森林生态系统总初级生产力(GPP)进行模拟,与涡度相关观测到的总初级生产力(GPP)进行比较并结合各项模型评价指标(决定系数R^(2)、均方根误差RMSE、一致性系数d及平均相对误差MRE)对vpm模拟结果进行评估。【结果】长白山、千烟洲、鼎湖山与西双版纳站点的ε_(0)值分别为:(0.65±0.14)、(0.47±0.10)、(0.44±0.09)和(0.69±0.12)g·mol^(−1)。在季节尺度上,利用各站点最优参数化方案模拟的GPP与观测GPP相比,其均方根误差(RMSE)较最不适用的参数化方案在长白山、千烟洲、鼎湖山和西双版纳分别降低了55.1%、38.1%、48.6%和34.3%;在年际尺度上,各站点最优参数化方案模拟GPP的平均相对误差(MRE)在长白山、千烟洲、鼎湖山和西双版纳分别为−7.9%、−24.3%、−7.4%和−3.0%,小于最不适用的参数化方案模拟的结果(长白山:35.8%;千烟洲:−53.4%;鼎湖山:29.8%;西双版纳:25.4%)。【结论】不同参数化方案在同一个站点的ε_(0)值差异较大,且相同参数化方案下,不同站点间的ε_(0)值存在差异,造成这种差异的主要原因与各参数化方案本身的结构属性及不同区域水热条件差异有关。Mointeith方程推导法为长白山、千烟洲与鼎湖山地区ε_(0)最优的参数化方案;生长季增强型植被指数最大值(EVI_(max))指数拟合的参数化方案在西双版纳地区最适用。

关键词：最大光能利用率参数化方案 vpm模型总初级生产力

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基于FLUXNET观测数据与vpm模型的森林生态系统光合作用关键参数优化及验证

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应用生态学报 2016年第4期27卷 1095-1102页

作者：贾文晓刘敏佘倩楠尹才朱希扬象伟宁华东师范大学上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241 华东师范大学生态与环境科学学院上海200241 华东师范大学地理科学学院上海200241

生态系统总初级生产力(GPP)是全球生态系统碳循环研究的重要组成部分.植被最大光能利用率(ε_(max))是陆地生态系统GPP模拟的关键参数.本文基于植被光合模型(vpm)和全球通量网(FLUXNET)40个站点(179条站点年数据)的涡度相关通量观测数据... 详细信息

生态系统总初级生产力(GPP)是全球生态系统碳循环研究的重要组成部分.植被最大光能利用率(ε_(max))是陆地生态系统GPP模拟的关键参数.本文基于植被光合模型(vpm)和全球通量网(FLUXNET)40个站点(179条站点年数据)的涡度相关通量观测数据,采用单因素轮换法对vpm模型进行参数敏感性分析,并利用交叉验证法对全球森林生态系统的光合作用关键参数进行优化和验证.结果表明:森林生态系统GPP模型受ε_(max)、光合最高温度(T_(max))以及光合最适温度(T_(opt))的影响最大;优化后的ε_(max)在不同植被类型之间存在明显差异,介于0.05~0.08μmol CO_2·μmol^(-1)PAR,常绿阔叶林>常绿针叶林>混交林>落叶阔叶林;优化后的森林生态系统Tmax为38~48℃,Topt为18~22℃;利用分植被类型优化后的模型关键参数,vpm模型可较好地模拟全球主要森林生态系统GPP的季节和年际变化.

关键词：最大光能利用率 vpm模型 FLUXNET 参数优化

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基于vpm模型的甘肃省植被总初级生产力动态变化

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生态学杂志 2022年第3期41卷 554-561页

作者：李亮刘旻霞宋佳颖张国娟王思远西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

基于光能利用率模型(vegetation photosynthesis model,vpm)对2005—2017年甘肃省植被总初级生产力(gross primary productivity,GPP)进行估算,并对植被GPP的时空变化特征、不同植被区划的GPP变化趋势以及影响因素等进行探究。结果表明:... 详细信息

基于光能利用率模型(vegetation photosynthesis model,vpm)对2005—2017年甘肃省植被总初级生产力(gross primary productivity,GPP)进行估算,并对植被GPP的时空变化特征、不同植被区划的GPP变化趋势以及影响因素等进行探究。结果表明:(1)2005—2017年甘肃植被GPP呈显著增加态势,平均变化率为6.53 g C·m^(-2)·a^(-1);不同植被区划GPP存在显著差异,亚热带常绿阔叶林最高,为1056.03 g C·m^(-2)·a^(-1),温带荒漠最低,为164.4 g C·m^(-2)·a^(-1)。(2)空间分布上,GPP呈东南向西北递减的趋势,祁连山地、庆阳和甘肃南部为高值区域,GPP大于500 g C·m^(-2)·a^(-1)的区域占总面积的40.15%,GPP持续增长区域占比83.65%;GPP稳定性较差和差的区域占总面积的30.41%,主要分布在酒泉、武威、兰州和白银;GPP高高聚集类型占比由29.53%升至30.14%,陇南和庆阳高值增多且更加集中。(3)祁连山地、白银和陇南等地林地面积显著增加,酒泉和张掖的草地面积明显增加而裸地面积显著减少,草地和林地的增加以及裸地的减少是甘肃植被GPP增长的主要原因。(4)甘肃中部地区GPP随气温和降水的增加而增长;降雨对甘肃北部GPP的增长起积极作用,而气温对甘肃北部GPP增长起消极作用,甘肃南部与之相反。

关键词：总初级生产力甘肃省 vpm模型时空演化

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基于vpm模型的长白山自然保护区植被总初级生产力动态变化

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应用生态学报 2019年第5期30卷 1589-1598页

作者：平晓莹马俊刘淼常禹宗敏熊在平中国科学院沈阳应用生态研究所森林与土壤生态国家重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049 复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室上海200433

总初级生产力(GPP)是碳循环的重要参数,它的准确估算对碳循环及全球气候变化研究有重要作用.利用vpm模型及2000—2015年MOD09A1数据/气候因子的空间数据,对长白山自然保护区的植被GPP进行模拟.结果表明:2000—2015年,保护区GPP年均值为1... 详细信息

总初级生产力(GPP)是碳循环的重要参数,它的准确估算对碳循环及全球气候变化研究有重要作用.利用vpm模型及2000—2015年MOD09A1数据/气候因子的空间数据,对长白山自然保护区的植被GPP进行模拟.结果表明:2000—2015年,保护区GPP年均值为1203 g C·m^(-2)·a^(-1),GPP呈极显著趋势增长.森林植被GPP年际增长变化在不同植被垂直带下没有显著区别,但从高山苔原带往上,GPP年际增长明显减小.GPP与降水的年际相关性不显著,与温度的正相关关系集中分布在阔叶红松林带和高山苔原带.春季气温对GPP影响最大,有80%像元显示与气温呈正相关.GPP与温度的年际相关性明显高于降水.

关键词：总初级生产力长白山自然保护区 vpm模型

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基于CASA-vpm模型的植被最大光能利用率研究

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河南农业科学 2019年第12期48卷 157-163页

作者：刘剑锋陈琳孟琪王璇王远征王来刚张喜旺黄河水利职业技术学院河南开封475004 河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院河南郑州451464 黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南开封475004 河南省农业科学院农业经济与信息研究所河南郑州450002 河南大学环境与规划学院河南开封475004

通过综合利用CASA模型和vpm模型,在像元尺度上开展εmax值估算研究,从而提高εmax值的空间精细度,为指导农业生产,开展精准农业提供技术支持。以河南省为研究区,首先基于MODIS数据,结合CASA模型和关系模型计算NPP值,进一步结合vpm模型... 详细信息

通过综合利用CASA模型和vpm模型,在像元尺度上开展εmax值估算研究,从而提高εmax值的空间精细度,为指导农业生产,开展精准农业提供技术支持。以河南省为研究区,首先基于MODIS数据,结合CASA模型和关系模型计算NPP值,进一步结合vpm模型得到像元上的εmax值,最后根据土地利用数据对林地、草地、水田和旱田4种植被覆盖类型的εmax值进行时空分析,并探索相关环境因素对εmax值的影响。结果表明,2001—2015年,εmax值介于0.000~4.796 g/MJ,空间上呈西北、西南高,其他区域低的格局;月尺度变化上,不同植被覆盖类型εmax值均在6—8月份达到峰值,其中,旱田εmax值呈现明显的双峰分布,和河南省大部分地区一年两熟的作物种植制度相符。4种植被覆盖类型中,因为用于光合作用的叶面积较大,林地εmax值较高;环境影响因素中,化肥使用折纯量、二氧化碳含量、植被含水指数和有效灌溉面积与εmax值呈现明显的正相关,相关系数分别为0.66、0.61、0.56、0.53,说明εmax值的变化是自然、人为因素共同影响的结果。可见,在农作物生长的关键阶段,适当增加人为的影响可以提高光能利用率,从而增加作物生产潜力和产量。

关键词： CASA模型 vpm模型最大光能利用率净初级生产力总初级生产力光合作用时空分布植被覆盖类型

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中国陆地生态系统总初级生产力vpm遥感模型估算

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第四纪研究 2014年第4期34卷 732-742页

作者：陈静清闫慧敏王绍强高艳妮黄玫王军邦肖向明中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 Department of Microbiology and Plant Biology Center for Spatial AnalysisUniversity of Oklahoma

陆地生态系统总初级生产力（Gross Primary Productivity,简称GPP）时空格局及其变化动态的准确监测是区域碳收支研究的核心问题之一,遥感模型正在为区域碳通量监测提供更为实时、准确的模拟数据.基于中分辨率成像光谱仪（MODerate-reso... 详细信息

陆地生态系统总初级生产力（Gross Primary Productivity,简称GPP）时空格局及其变化动态的准确监测是区域碳收支研究的核心问题之一,遥感模型正在为区域碳通量监测提供更为实时、准确的模拟数据.基于中分辨率成像光谱仪（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,简称MODIS）遥感数据和涡度相关碳通量观测数据发展而来的vpm模型经过10年的努力,目前已经在全球涵盖十类生态系统的21个站点上开展模型的校验与验证研究,为区域GPP的准确估算与监测奠定了方法基础.本研究构建了评估GPP区域格局的vpm模型区域模式,以空间分辨率500m、时间步长8天的MODIS卫星影像数据以及相同时空分辨率的温度与光合有效辐射数据为模型输入数据,模拟估算我国2006～2008年GPP及其空间分布格局.vpm模型模拟的中国陆地生态系统GPP年总量平均值为5.0Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌丛生态系统分别占34％,17％,37％和12％.本研究模拟的全国GPP总量与多模型模拟的平均结果（5.40 Pg C/a）相当,但不同模型估算的各类生态系统GPP存在较大差异.本研究通过利用遥感数据对vpm模型中的关键参数（最大光能利用率）进行参数空间化,表达同一土地覆被类型内部光能利用率的空间异质性;应用目前我国准确性最为可靠的土地利用与植被数据提取土地覆被数据,首次将农业多熟种植作为单独的植被类型引入模型中,模型参数与输入数据的精度保障了模型模拟结果的可靠性.

关键词： vpm模型总初级生产力最大光能利用率 MODIS

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基于OGC WPS标准的碳水循环模型服务平台

基于OGC WPS标准的碳水循环模型服务平台

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作者：吴楠中国科学院研究生院

学位级别：硕士

碳水循环模型是模拟陆地生态系统碳水循环关键过程，估计和预测不同尺度碳水收支格局和变率的重要手段。但由于可获取的生态系统观测数据的几何式增长与模型本身复杂度的增加，传统的碳水循环模型应用研究存在数据处理量大、数据多源异... 详细信息

碳水循环模型是模拟陆地生态系统碳水循环关键过程，估计和预测不同尺度碳水收支格局和变率的重要手段。但由于可获取的生态系统观测数据的几何式增长与模型本身复杂度的增加，传统的碳水循环模型应用研究存在数据处理量大、数据多源异构、运算复杂、互操作性差、难以推广等问题。由开源地理协会(OGC)制定的网络处理服务(WPS)标准为实现碳水循环模型服务的网络发布、共享、重用与组合，从而促进碳水循环模型的发展和应用提供了一种新的途径。本论文遵循OGCWPS标准，基于面向服务架构(SOA)设计了碳水循环模型服务平台的功能和整体架构，搭建了模型服务平台所需的软硬件环境，并详细研究了构建模型服务平台中的服务接口设计、模型算法与空间分析算法的开发、并行算法的研究、WPS服务的封装与发布、浏览器客户端服务调用界面开发等关键环节的实现方法，为用户提供了碳水循环模型的相关数据服务和模型算法服务的发布、管理、调用、组合、异步交互、状态监控和模型结果可视化等功能。并利用vpm模型服务链和SIPNET模型服务两个应用实例，演示了碳水循环模型的WPS服务接口设计、模型开发、封装、调用和组合方法，展示了该平台的功能、特点和作用。本平台的建立使碳水循环模型的应用变得相对简便，为科研人员节省了数据处理与模型运算的硬件与时间资源，有利于碳水循环模型的推广，进而为我国的陆地生态系统碳水循环模型研究的发展提供支撑。

关键词：碳水循环模型 OGC网络处理服务模型服务平台 vpm模型 SIPNET模型

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结合通量观测站点数据和光能利用率模型模拟植被GPP研究

结合通量观测站点数据和光能利用率模型模拟植被GPP研究

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作者：董浩浙江农林大学

学位级别：硕士

碳循环是陆地生态系统重要的物质交换的方式,植被总初级生产力（GPP,Gross Primary Productivity）是碳循环研究工作中的重要一环。全球气候变化背景下如何量化陆地生态系统的碳通量具有重要意义。通量塔站点可以提供区域GPP的观测能力... 详细信息

碳循环是陆地生态系统重要的物质交换的方式,植被总初级生产力（GPP,Gross Primary Productivity）是碳循环研究工作中的重要一环。全球气候变化背景下如何量化陆地生态系统的碳通量具有重要意义。通量塔站点可以提供区域GPP的观测能力,卫星遥感技术可以提供全球GPP的观测能力,都为GPP的观测提供了技术手段。近几十年以来二氧化碳的排放导致的全球变暖现象,对动植物生长,人类生活已经造成了极大的危害。如何准确了解、掌握全球的碳循环过程,是科学家们目前面临的重大难题。遥感模型的估算可以较为准确的拟合GPP,但面临着遥感空间尺度大但精度不高、遥感估算在不同类型植被类型上存在差异、气候变化下极端天气对植被生产力的影响等问题,如何更加准确的拟合GPP是目前研究的重点。本研究基于北半球74个通量塔观测站点的降水、短波辐射、温度和总初级生产力资料、MODIS地表反射率产品、光合有效辐射吸收比产品和潜在蒸散量产品、GPSIF产品和SPEI资料,综合运用光能利用率模型、广义回归神经网络和单因子线性回归的方法拟合GPP,使用相关分析法、结构方程模型和和二元非线性回归等方法分析和计算GPP的影响因子的重要性大小,深入探究了不同类型植被GPP的模型拟合精度、不同类型的遥感数据产品对光能利用率模型的精度影响、遥感参数使用不同计算方法和改变模型中不同气象因子参数的大小对光能利用率模型改进前后精度大小的比较,得出的主要结论如下:（1）植被GPP会受到气候因子的影响,不同类型植被GPP受到的气候因子影响不同。通过皮尔逊相关性分析和结构方程模型发现,温度、水分、光照均是影响植被GPP的重要因子。其中温度是所有类型植被的重要影响因子,在草地和灌木上比较特殊,不是直接影响草地和灌木的GPP,而是通过影响其他因子间接影响到草地和灌木的GPP。水分是落叶阔叶林、农田和湿地的主要影响因子。光照是农田、草地、灌木和混交林的主要影响因子。另外还发现,除了灌木类型以外,蒸散量是影响各类型植被GPP的重要影响因子。（2）光能利用率模型中的FPAR参数可以使用EVI、SIF和MODIS FPAR计算,不同计算方式得到的光能利用率模型拟合GPP精度从大到小依次是EVI、SIF、MODIS FPAR。使用EVI数据在农田、草地和灌木类型植被的GPP拟合提升精度最大。（3）使用S-G滤波法处理遥感数据后模拟植被GPP,在不同植被类型上都可以得到不同程度的提升,可以使拟合结果更加准确。其中在常绿阔叶林和常绿针叶林中提高最多,在湿地和农田提高最低。（4）干旱确实会影响植被GPP。在干旱影响下的农田、落叶阔叶林、常绿针叶林、混交林和灌木类型上,vpmsw模型模拟GPP的精度更高。极端天气带来的干旱胁迫对不同类型植被的GPP模拟影响有所不同。落叶阔叶林、常绿针叶林和草地的GPP会受到短期极端干旱的影响,农田、灌木、混交林和湿地不会受到短期极端干旱影响,常绿阔叶林可以适应短期极端干旱。（5）改进温度参数后,vpm模型可以提高拟合草地和灌木GPP的精度,草地提高精度较大。温度对草地和灌木GPP只有重要的间接影响,没有直接影响。通过vpm模型对植被GPP的估算发现草地受到低温胁迫明显,因此调整模型温度参数改进的模型极大的提高了草地GPP的拟合精度。由于灌木没有明显的受到低温胁迫,只是通过非线性拟合方法得到的最适温度波动较大,调完温度参数后模型拟合灌木GPP的精度提高较小。（6）与光能利用率模型比较,广义回归神经网络法拟合GPP可以得到更加准确的结果,只有农田类型例外。结果也发现了蒸散量是影响GPP的重要因子。而不同的FPAR参数使用GRNN拟合GPP发现使用SIF和EVI的结果优于MODIS FPAR。GRNN基于更准确的气候因子和遥感因子拟合GPP,可以得到更高的拟合结果。

关键词：总初级生产力 vpm模型干旱机器学习

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利用多源数据估算黑河流域总初级生产力

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干旱区地理 2020年第2期43卷 440-448页

作者：童志辉熊助国孙睿刘向铜王东东东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京100875 北京市陆表遥感数据产品工程技术研究中心北京100875

总初级生产力(GPP)决定了进入陆地生态系统的初始物质与能量,但由MODIS GPP产品获取的GPP在地表覆盖复杂的黑河流域却不足以准确的反映生态系统物质与能量的分布。因此,利用MODIS影像数据、ASTER GDEM数据、30 m分辨率土地利用覆被数据... 详细信息

总初级生产力(GPP)决定了进入陆地生态系统的初始物质与能量,但由MODIS GPP产品获取的GPP在地表覆盖复杂的黑河流域却不足以准确的反映生态系统物质与能量的分布。因此,利用MODIS影像数据、ASTER GDEM数据、30 m分辨率土地利用覆被数据和中国区域地面气象要素驱动数据,驱动vpm模型模拟黑河流域2015年5~10月的总初级生产力,并据此揭示黑河流域GPP在生长季的时空格局,时间分辨率为8 d,空间分辨率为500 m。研究结果表明:vpm模型估算结果的精度高于MODIS GPP产品,判定系数增长了45.5%,总均方根误差降低了57.0%;黑河流域生长季累积GPP总体呈现出中游最高、上游其次、下游最低的显著空间分布梯度格局;全境与局部有植被覆盖区域的日GPP均呈先增加后减少倒U型变化规律,且前者在7月下旬达到最高值;植被覆盖率极低的地表区域生长季内的日GPP在基本稳定中上下波动,稳定值处于1 gC·m-2·d-1附近。

关键词： vpm模型多源数据总初级生产力时空格局黑河流域

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江苏省农作物最大光能利用率时空特征及影响因子

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生态学报 2014年第2期34卷 410-420页

作者：康婷婷高苹居为民黄金龙南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 江苏省气象服务中心南京210008

基于遥感数据的光能利用率模型被广泛应用于计算陆地生态系统的生产力,但其结果对最大光能利用率(εmax)参数非常敏感。由于该参数存在明显的时空变异性,在区域尺度上难以确定。利用MODIS遥感数据、分县产量统计数据和vpm模型推算了2001... 详细信息

基于遥感数据的光能利用率模型被广泛应用于计算陆地生态系统的生产力,但其结果对最大光能利用率(εmax)参数非常敏感。由于该参数存在明显的时空变异性,在区域尺度上难以确定。利用MODIS遥感数据、分县产量统计数据和vpm模型推算了2001—2010年江苏省各县逐年的农田εmax,分析了其时空变化特征及其可能原因。结果表明,在2001—2010年期间,江苏省61个县区农田εmax平均值的变化范围为0.757—3.435 g C/MJ,呈现北高南低、中间高四周较低的空间分布特征;各县区农田的εmax都呈现出上升趋势,但在2001—2006年期间存在明显的年际波动,2002年、2004年和2006年的εmax相对较低,2007年后全省农田εmax稳定上升;εmax的年际波动呈现由北向南递减的趋势;全省大部分地区εmax的年际变化与单位耕地面积农用化肥施用量呈正相关性,苏北北部尤为明显;同时也与C4作物产量所占比例相关。研究表明在利用光能利用率模型计算农田生产力时,需要发展能考虑εmax时空变化的参数化方案。

关键词：光能利用率 vpm模型农田时空变化影响因子

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