基于数据分析的滨海湿地生态系统碳储量调节管理系统

1.本发明涉及碳储量调节管理技术领域，具体为基于数据分析的滨海湿地生态系统碳储量调节管理系统。


背景技术：

2.工业革命以来，温室气体排放增加导致全球变暖和气候变化，其排放对解决气候危机至关重要。全球滨海湿地碳埋藏速率高于陆地森林生态系统的碳埋藏速率，由于具有较高的碳累积速率和较低的 ch
4 排放量，滨海湿地是地球上最密集的碳汇之一。滨海湿地能够从海洋及大气中捕获和掩埋大气中的 co2，滨海湿地的“蓝碳”在缓解气候变化方面具有十分重要的作用。滨海湿地生态系统比其他陆地生态系统具备更强的固碳能力和生态服务价值功能，既能减缓温室气体排放，又能沿海国家乃至全球带来经济和社会效益。同时，滨海湿地区碳储量也受到气候、植被、土壤性质、人类活动等因素的影响。因此，有效评估滨海湿地生态系统碳储量能力，是制定增汇减排的重要策略和理论依据，更是我国实现碳中和目标的重要基础。
3.但是在现有技术中，滨海湿地生态系统在进行碳储量调节管理时，无法对湿地区域进行准确分析，判断当前湿地区域内的碳储量状态，同时在碳储量调节时，无法对调节方式进行合理准确的获取，导致碳储量调节的效率降低；此外，在完成调节后无法进行调节合格性分析，容易造成碳储量的控制力度降低。
4.针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出基于数据分析的滨海湿地生态系统碳储量调节管理系统，将湿地区域内植被进行分析，从而通过植被分析判断当前湿地区域内碳储量的状态，以达到检测湿地区域内碳储量是否合格的目的，为湿地区域进行碳储量调节提供准确依据；将湿地区域内进行土壤碳储量分析，判断湿地区域内土塘碳储量是否合格，准确分析出土壤内碳循环是否处于平衡状态，从而提高了碳储量调节的准确性，有利于增强调节的工作效率，防止调节对应主体异常导致调节的效率降低，同时导致调节成本不必要的浪费。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于数据分析的滨海湿地生态系统碳储量调节管理系统，包括：植被碳储量分析单元，用于将当前湿地区域内进行植被碳储量分析，并根据植被碳储量分析将植被划分为碳平衡植被和非碳平衡植被，并根据碳平衡植被和非碳平衡植被的分析生成植被碳储量不合格信号和植被碳储量合格信号，并将其发送至调节服务器；土壤碳储量分析单元，用于将湿地区域内进行土壤碳储量分析，将湿地区域划分为o个子区域，并将各个子区域通过分析划分为平衡子区域和非平衡子区域，根据平衡子区域和非平衡子区域的分析生成土壤碳储量合格信号和土壤碳储量不合格信号，并将其发送
至调节服务器；影响因素分析单元，用于将对应湿地区域进行影响因素分析，通过影响因素分析生成因素影响信号和因素无影响信号，并将其发送至调节服务器；调节服务器，用于对湿地区域进行碳储量调节；湿地性能检测单元，用于将完成调节的湿地区域进行性能检测，通过性能检测生成调节合格信号和调节不合格信号，并将其一同发送至调节服务器。
7.作为本发明的一种优选实施方式，植被碳储量分析单元的运行过程如下：将湿地区域内现存植被获取并将获取的现存植被标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，设置分析时间阈值，采集到湿地区域内分析对象在分析时间阈值内光合作用的碳吸收总量以及分析对象对应凋零物在分析时间阈值内碳释放总量，并将其分别与对应阈值范围进行比较：若湿地区域内分析对象在分析时间阈值内光合作用的碳吸收总量以及分析对象对应凋零物在分析时间阈值内碳释放总量均处于对应阈值范围内，则将对应分析对象标记为碳平衡植被；若湿地区域内分析对象在分析时间阈值内光合作用的碳吸收总量以及分析对象对应凋零物在分析时间阈值内碳释放总量未均处于对应阈值范围内，则将对应分析对象标记为非碳平衡植被；采集到湿地区域内碳平衡植被数量与非碳平衡植被数量的比值以及对应碳平衡植被数量增长速度与非碳平衡植被数量增长速度的比值，并将其分别标记为平衡数量比和平衡速度比；将湿地区域对应平衡数量比与平衡速度比分别与平衡数量比阈值范围和平衡速度比阈值范围进行比较：若湿地区域对应平衡数量比处于平衡数量比阈值范围内，且平衡速度比处于平衡速度比阈值范围内，则判定对应湿地区域植被碳储量分析合格，生成植被碳储量合格信号并将植被碳储量合格信号发送至调节服务器；若湿地区域对应平衡数量比未处于平衡数量比阈值范围内，或者平衡速度比未处于平衡速度比阈值范围内，则判定对应湿地区域植被碳储量分析不合格，生成植被碳储量不合格信号并将植被碳储量不合格信号发送至调节服务器。
8.作为本发明的一种优选实施方式，土壤碳储量分析单元的运行过程如下：将湿地区域划分为o个子区域，o为大于1的自然数，设置分析时间段，采集到分析时间段内湿地区域内对应子区域土壤内根际沉积的碳输入量以及子区域内植被凋零物分解过程中的碳输出量，并将其分别标记为土壤输入量和土壤输出量；将子区域的土壤输入量和土壤输出量通过比值计算获取到土壤平衡系数，若对应土壤平衡系数处于土壤平衡系数阈值范围内，则将对应子区域标记为平衡子区域；反之，则将其标记为非平衡子区域；根据非平衡子区域的土壤输入量与土壤输出量进行差值计算获取到非平衡量化差值；采集到平衡子区域内植被凋零物的分解周期，并将平衡子区域内植被凋零物的分解周期以及对应非平衡子区域的非平衡量化差值分别与分解周期阈值范围和量化差值阈值进行比较：若平衡子区域内植被凋零物的分解周期处于分解周期阈值范围，且对应非平衡子区域的非平衡量化差值未超过分解周期阈值范围和量化差值阈值，则判定湿地区域内土壤
碳储量分析正常，生成土壤碳储量合格信号并将土壤碳储量合格信号发送至调节服务器；若平衡子区域内植被凋零物的分解周期未处于分解周期阈值范围，或者对应非平衡子区域的非平衡量化差值超过分解周期阈值范围和量化差值阈值，则判定湿地区域内土壤碳储量分析异常，生成土壤碳储量不合格信号并将土壤碳储量不合格信号发送至调节服务器。
9.作为本发明的一种优选实施方式，影响因素分析单元的运行过程如下：采集到湿地区域内降水量增长值以及对应湿地区域内温度的增长值，并将湿地区域内降水量增长值以及对应湿地区域内温度的增长值分别标记为jsl和wzz；通过分析获取到湿地区域的影响因素分析系数x；将湿地区域的影响因素分析系数x与影响因素分析系数阈值进行比较：若湿地区域的影响因素分析系数x超过影响因素分析系数阈值，则判定当前湿地区域碳储量受到影响因素的影响，生成因素影响信号并将因素影响信号发送至调节服务器；若湿地区域的影响因素分析系数x未超过影响因素分析系数阈值，则判定当前湿地区域碳储量未受到影响因素的影响，生成因素无影响信号并将因素无影响信号发送至调节服务器。
10.作为本发明的一种优选实施方式，调节服务器的运行过程如下：调节服务器接收到因素影响信号后，将对应湿地区域的温度增长以及土壤内含水量进行控制，抑制温度增长以及降低土壤内含水量，达到湿地区域内的碳储量调节；接收到因素未影响信号后，根据植被碳储量不合格信号和土壤碳储量不合格信号将对应植被和土壤进行调节控制，增加碳平衡植被的类型以及数量，同时降低非平衡子区域的非平衡量化差值；以达到植被碳储量调节和土壤碳储量调节。
11.作为本发明的一种优选实施方式，湿地性能检测单元的运行过程如下：在完成调节后对应湿地区域进行检测，采集到完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值，并将完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值进行分析；若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动趋势以及碳源量的浮动趋势均为增长趋势，则判定当前调节的主体正确，调节主体包括植被、土壤以及环境；若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动趋势以及碳源量的浮动趋势未均为增长趋势，则判定当前调节的主体错误；调节主体判定正确后，若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值对应差值处于差值阈值范围内，则判定对应湿地区域的主体调节合格，生成调节合格信号并将调节合格信号发送至调节服务器；若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值对应差值未处于差值阈值范围内，则判定对应湿地区域的主体调节不合格，生成调节不合格信号并将调节不合格信号发送至调节服务器；调节服务器接收到调节不合格信号后，将对应湿地区域内的碳储量调节进行重新执行。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中，将湿地区域内植被进行分析，从而通过植被分析判断当前湿地区域内碳储量的状态，以达到检测湿地区域内碳储量是否合格的目的，为湿地区域进行碳储量调节提供准确依据；将湿地区域内进行土壤碳储量分析，判断湿地区域内土塘碳储量是否
合格，准确分析出土壤内碳循环是否处于平衡状态，从而提高了碳储量调节的准确性，有利于增强调节的工作效率，防止调节对应主体异常导致调节的效率降低，同时导致调节成本不必要的浪费；2、本发明中，将对应湿地区域进行影响因素分析，判断当前湿地区域碳储量是否存在影响因素，若存在则根据影响因素进行调节，反之若不存在，则根据不合格信号进行调节，能够提高了湿地区域的调节高效性以及准确性；将完成调节的湿地区域进行性能检测，判断碳储量调节的合格性，从而对湿地区域的碳平衡性能进行准确分析，且提高了碳储量调节的效率；对湿地区域的碳储量能够进行准确掌控。
附图说明
13.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
14.图1为本发明基于数据分析的滨海湿地生态系统碳储量调节管理系统的原理框图。
具体实施方式
15.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
16.滨海湿地生态系统是地球主要生态系统之一，其有机碳储量及碳循环是全球碳循环研究的重要基础，也是全球气候变化研究的重要内容之一。研究表明：湿地保护和恢复能促进碳积累和减少温室气体排放。请参阅图1所示，本系统基于数据分析的滨海湿地生态系统碳储量调节管理系统，将湿地生态系统进行碳储量分析，并根据碳储量分析进行实时调节，在调节过程中将湿地所在区域进行影响因素分析，从而明确碳储量调节方向，并在完成调节后进行湿地性能检测，判断当前调节是否合格；通过植被碳储量分析单元将当前湿地区域内进行植被碳储量分析，将湿地区域内植被进行分析，从而通过植被分析判断当前湿地区域内碳储量的状态，以达到检测湿地区域内碳储量是否合格的目的，为湿地区域进行碳储量调节提供准确依据；将湿地区域内现存植被获取并将获取的现存植被标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，设置分析时间阈值，采集到湿地区域内分析对象在分析时间阈值内光合作用的碳吸收总量以及分析对象对应凋零物在分析时间阈值内碳释放总量，并将湿地区域内分析对象在分析时间阈值内光合作用的碳吸收总量以及分析对象对应凋零物在分析时间阈值内碳释放总量分别与对应阈值范围进行比较：若湿地区域内分析对象在分析时间阈值内光合作用的碳吸收总量以及分析对象对应凋零物在分析时间阈值内碳释放总量均处于对应阈值范围内，则将对应分析对象标记为碳平衡植被；若湿地区域内分析对象在分析时间阈值内光合作用的碳吸收总量以及分析对象对应凋零物在分析时间阈值内碳释放总量未均处于对应阈值范围内，则将对应分析对象标记为非碳平衡植被；植被凋零物表示为落叶、腐化的根部等；采集到湿地区域内碳平衡植被数量与非碳平衡植被数量的比值以及对应碳平衡
植被数量增长速度与非碳平衡植被数量增长速度的比值，并将湿地区域内碳平衡植被数量与非碳平衡植被数量的比值以及对应碳平衡植被数量增长速度与非碳平衡植被数量增长速度的比值分别标记为平衡数量比和平衡速度比；将湿地区域对应平衡数量比与平衡速度比分别与平衡数量比阈值范围和平衡速度比阈值范围进行比较：若湿地区域对应平衡数量比处于平衡数量比阈值范围内，且平衡速度比处于平衡速度比阈值范围内，则判定对应湿地区域植被碳储量分析合格，生成植被碳储量合格信号并将植被碳储量合格信号发送至调节服务器；若湿地区域对应平衡数量比未处于平衡数量比阈值范围内，或者平衡速度比未处于平衡速度比阈值范围内，则判定对应湿地区域植被碳储量分析不合格，生成植被碳储量不合格信号并将植被碳储量不合格信号发送至调节服务器；通过土壤碳储量分析单元将湿地区域内进行土壤碳储量分析，判断湿地区域内土塘碳储量是否合格，准确分析出土壤内碳循环是否处于平衡状态，从而提高了碳储量调节的准确性，有利于增强调节的工作效率，防止调节对应主体异常导致调节的效率降低，同时导致调节成本不必要的浪费；将湿地区域划分为o个子区域，o为大于1的自然数，设置分析时间段，采集到分析时间段内湿地区域内对应子区域土壤内根际沉积的碳输入量以及子区域内植被凋零物分解过程中的碳输出量，并将分析时间段内湿地区域内对应子区域土壤内根际沉积的碳输入量以及子区域内植被凋零物分解过程中的碳输出量分别标记为土壤输入量和土壤输出量；将子区域的土壤输入量和土壤输出量通过比值计算获取到土壤平衡系数，若对应土壤平衡系数处于土壤平衡系数阈值范围内，则将对应子区域标记为平衡子区域；反之，则将其标记为非平衡子区域；根据非平衡子区域的土壤输入量与土壤输出量进行差值计算获取到非平衡量化差值；采集到平衡子区域内植被凋零物的分解周期，并将平衡子区域内植被凋零物的分解周期以及对应非平衡子区域的非平衡量化差值分别与分解周期阈值范围和量化差值阈值进行比较：若平衡子区域内植被凋零物的分解周期处于分解周期阈值范围，且对应非平衡子区域的非平衡量化差值未超过分解周期阈值范围和量化差值阈值，则判定湿地区域内土壤碳储量分析正常，生成土壤碳储量合格信号并将土壤碳储量合格信号发送至调节服务器；若平衡子区域内植被凋零物的分解周期未处于分解周期阈值范围，或者对应非平衡子区域的非平衡量化差值超过分解周期阈值范围和量化差值阈值，则判定湿地区域内土壤碳储量分析异常，生成土壤碳储量不合格信号并将土壤碳储量不合格信号发送至调节服务器；可以理解的是，平衡子区域内植被凋零物的分析周期能够体现平衡子区域内土壤碳平衡的性能，分析周期在其范围内，则土壤碳循环处于平衡状态，在平衡状态下碳储量才可固定存储；非平衡子区域的非平衡量化差值能够体现非平衡子区域对湿地区域的平衡影响；调节服务器接收到植被碳储量不合格信号和土壤碳储量不合格信号后，生成影响因素分析信号并将影响分析信号发送至影响因素分析单元，影响因素分析单元接收到影响因素分析信号后，将对应湿地区域进行影响因素分析，判断当前湿地区域碳储量是否存在
影响因素，若存在则根据影响因素进行调节，反之若不存在，则根据不合格信号进行调节，能够提高了湿地区域的调节高效性以及准确性；采集到湿地区域内降水量增长值以及对应湿地区域内温度的增长值，并将湿地区域内降水量增长值以及对应湿地区域内温度的增长值分别标记为jsl和wzz；可以理解的是，长期增温时土壤呼吸会产生温度适应现象，减少碳排放；升温使部分微生物活性和功能基因结构发生变化，改变调落物的降解速率；降水通过影响湿地水文过程直接控制着湿地生态系统的形成与演替，是维系湿地稳定和健康的决定性因子，降水直接影响土壤水分饱和程度。土壤水分过饱和时，土壤中的动植物残体和土壤有机质的分解速率下降，土壤呼吸受抑制；通过公式获取到湿地区域的影响因素分析系数x，其中，a1和a2均为预设比例系数，且a1＞a2＞0，β为误差修正因子，取值为1.03；将湿地区域的影响因素分析系数x与影响因素分析系数阈值进行比较：若湿地区域的影响因素分析系数x超过影响因素分析系数阈值，则判定当前湿地区域碳储量受到影响因素的影响，生成因素影响信号并将因素影响信号发送至调节服务器；若湿地区域的影响因素分析系数x未超过影响因素分析系数阈值，则判定当前湿地区域碳储量未受到影响因素的影响，生成因素无影响信号并将因素无影响信号发送至调节服务器；调节服务器接收到因素影响信号后，将对应湿地区域的温度增长以及土壤内含水量进行控制，抑制温度增长以及降低土壤内含水量，达到湿地区域内的碳储量调节；接收到因素未影响信号后，根据植被碳储量不合格信号和土壤碳储量不合格信号将对应植被和土壤进行调节控制，增加碳平衡植被的类型以及数量，同时降低非平衡子区域的非平衡量化差值；以达到植被碳储量调节和土壤碳储量调节；随后生成湿地性能检测信号并将湿地性能检测信号发送至湿地性能检测单元；湿地性能检测单元接收到湿地性能检测信号后，将完成调节的湿地区域进行性能检测，判断碳储量调节的合格性，从而对湿地区域的碳平衡性能进行准确分析，且提高了碳储量调节的效率；对湿地区域的碳储量能够进行准确掌控；在完成调节后对应湿地区域进行检测，采集到完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值，并将完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值进行分析：可以理解的是，碳汇量表示为区域内消除二氧化碳的量，碳源量表示为区域内增加二氧化碳的量；若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动趋势以及碳源量的浮动趋势均为增长趋势，则判定当前调节的主体正确，调节主体包括植被、土壤以及环境；若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动趋势以及碳源量的浮动趋势未均为增长趋势，则判定当前调节的主体错误；调节主体判定正确后，若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值对应差值处于差值阈值范围内，则判定对应湿地区域的主体调节合格，生成调节合格信号并将调节合格信号发送至调节服务器；若完成调节后湿地区域内碳汇量的浮动值以及碳源量的浮动值对应差值未处于差值阈值范围内，则判定对应湿地区域的主体调节不合格，生成调节不合格信号并将调节不合格信号发送至调节服务器；调节服务器接收到调节
不合格信号后，将对应湿地区域内的碳储量调节进行重新执行。
17.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；本发明在使用时，通过植被碳储量分析单元将当前湿地区域内进行植被碳储量分析，并根据植被碳储量分析将植被划分为碳平衡植被和非碳平衡植被，并根据碳平衡植被和非碳平衡植被的分析生成植被碳储量不合格信号和植被碳储量合格信号，并将其发送至调节服务器；通过土壤碳储量分析单元将湿地区域内进行土壤碳储量分析，将湿地区域划分为o个子区域，并将各个子区域通过分析划分为平衡子区域和非平衡子区域，根据平衡子区域和非平衡子区域的分析生成土壤碳储量合格信号和土壤碳储量不合格信号，并将其发送至调节服务器；通过影响因素分析单元将对应湿地区域进行影响因素分析，通过影响因素分析生成因素影响信号和因素无影响信号，并将其发送至调节服务器；通过调节服务器对湿地区域进行碳储量调节；通过湿地性能检测单元将完成调节的湿地区域进行性能检测，通过性能检测生成调节合格信号和调节不合格信号，并将其一同发送至调节服务器。
18.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。