T-CI 074-2023 衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系

CCSM54團(tuán)體I前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4縮略語 5監(jiān)測(cè)體系分級(jí)原則 6衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系 7衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系 附錄A（規(guī)范性）空天地一體化草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系框架 10附錄B（資料性）遙感碳中和監(jiān)測(cè)原理及優(yōu)勢(shì) 12附錄C（資料性）國(guó)內(nèi)外主要碳源碳匯監(jiān)測(cè)常用衛(wèi)星的主要參數(shù) 14參考文獻(xiàn) 前言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》起草；請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)提出。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。本文件起草單位：中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院、包頭市林業(yè)和草原局、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局信息中心、國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局重大專項(xiàng)工程中心、中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、包頭市畜牧水產(chǎn)推廣服務(wù)中心、包頭市園林科學(xué)研究所、上海浦東新區(qū)中和雙碳產(chǎn)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)促進(jìn)中心、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、福建空天碳智慧科技有限公司、杭州宇馳智能科技有限公司、安華農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)股份有限公司內(nèi)蒙古分公司、笛東規(guī)劃設(shè)計(jì)（北京）股份有限公司、南陽師范學(xué)院、東華理工大學(xué)、中科衛(wèi)星科技集團(tuán)有限公司、北京華通星元科技有限公司、福建閩投碳資產(chǎn)投資有限公司、中國(guó)國(guó)際金融股份有限公司、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所、中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、興業(yè)銀行股份有限公司、華為技術(shù)有限公司、廈門產(chǎn)權(quán)交易中心、武夷發(fā)展集團(tuán)、海峽股權(quán)交易中心（福建）有限公司、北京萬德福蘭科技有限公司、南方電網(wǎng)綜合能源股份有限公司、中國(guó)鐵塔股份有限公司、北京京能國(guó)際能源股份有限公司、朗坤智慧科技股份有限公司、人民電器集團(tuán)有限公司、內(nèi)蒙古小草數(shù)字生態(tài)產(chǎn)業(yè)有限公司、內(nèi)蒙古峰茂科技創(chuàng)新有限公司、中科?；郏ㄌ旖颍┛萍加邢薰?、北京數(shù)字城市基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)集團(tuán)有限公司、中境生態(tài)科技（北京）有限公司、湖北民族大學(xué)、集美大學(xué)、梅州市國(guó)土空間規(guī)劃編制研究中心、北京空天碳科技發(fā)展有限公司、理工清科（北京）科技有限公司、科智綠創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（深圳）集團(tuán)有限公司、北京復(fù)興科創(chuàng)信息工程咨詢有限公司、新疆華通零碳能源科技有限公司、中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)碳中和分會(huì)、中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)有限公司、中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司系統(tǒng)集成分公司、中國(guó)聯(lián)通智能城市研究院、中國(guó)城市發(fā)展研究院有限公司、軟通動(dòng)力信息技術(shù)（集團(tuán)）股份有限公司、北京達(dá)峰中和科技有限公司、北京星空源高科技有限公司、中科探碳（北京）科技有限公司、天勰力（山東）衛(wèi)星技術(shù)有限公司、中發(fā)國(guó)研信息技術(shù)研究院（北京）有限公司、海南經(jīng)濟(jì)特區(qū)中質(zhì)獵鷹智能勘探科技有限公司、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、北京萬合創(chuàng)景國(guó)際規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司、內(nèi)蒙古蒙原空間科技有限公司、中科星圖智慧科技有限公司、中科?；郏ū本┛萍加邢薰?、中國(guó)冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院、內(nèi)蒙古北宸空間數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)研究院、北京德普新源生態(tài)技術(shù)有限公司。本文件主要起草人：王大成、姚曉婧、王璞、郝云濤、杜琳、李茂森、張文英、張瑞、李莘莘、孟瑜、楊邦會(huì)、解烽瑞、池天河、王樹東、楊新宇、高福光、張利枝、趙忠偉、李鎖柱、田珈瑞、李藝琳、焦越、劉亞嵐、呂婷婷、胡喬利、李志勇、周健、王無敵、呂開云、朱煜峰、安廣福、徐來、索永峰、郭建洋、沈強(qiáng)、武愛斌、史寅虎、常青、姚廈瑜、賴積寶、李敏飛、鄭明月、林曉強(qiáng)、項(xiàng)鳳華、袁松亭、李楠、魯豐先、黃子果、黃達(dá)飛、賈超、侯勇、連煒、金國(guó)平、肖俊光、孟兵站、韓兵兵、董福海、魯翔信、張曉東、周偉、劉錦繡、閆凱、何訓(xùn)、李西軍、孫震強(qiáng)、曾宇、劉建華、楊迪、高俊剛、苑峰、溫瑩瑩、張?jiān)?、付亞梁、辛軍飛、黃飛、周輝、王鵬、王陽春、丁佰鎖、劉暢、梁霞、柯紅霞、楊軍、馮國(guó)華、董正浩、鄧成明、羅德中、梁曉輝、朱立明、孫小振、劉利、李彩、鮑泓、李航、丁峰、黃平平、王志國(guó)、賀靜、左江紅、關(guān)瑞華、黃照強(qiáng)、崔凱、陳偉、林喬木、陳廷安、石建偉。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。中國(guó)在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上宣布：“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。衛(wèi)星遙感技術(shù)的實(shí)用化發(fā)展助力“雙碳達(dá)標(biāo)”的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。圍繞草地碳匯價(jià)值實(shí)現(xiàn)的核心需求，本文件依托中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，在中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)碳中和分會(huì)指導(dǎo)下，開展對(duì)國(guó)內(nèi)外草地碳指標(biāo)的廣泛調(diào)研，提出衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系，以期對(duì)區(qū)域草地碳指標(biāo)進(jìn)行有效定量監(jiān)測(cè)和客觀評(píng)價(jià)，便于建立體現(xiàn)草地碳匯價(jià)值的生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制，為各級(jí)政府主管部門有效開展雙碳達(dá)標(biāo)任務(wù)中的監(jiān)控、核查、實(shí)施、考核等工作提供科學(xué)指導(dǎo)和技術(shù)支撐，為草地碳交易管理中交易跟蹤制度的完善發(fā)揮效力、提供技術(shù)保障。1衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系本文件規(guī)定了衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)體系和草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系。本文件適用于采用衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行草地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)相關(guān)遙感信息產(chǎn)品的業(yè)務(wù)化反演生產(chǎn)和草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)，為草地碳匯計(jì)量與監(jiān)測(cè)提供量化依據(jù)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T32453—2015衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級(jí)規(guī)則IPCC2006年國(guó)家溫室氣體清單指南IPCC2006年國(guó)家溫室氣體清單指南2019修訂版3術(shù)語和定義3.1碳源carbonsource向大氣中釋放碳的母體，分為自然碳源與人為碳源，其中自然碳源是指自然過程釋放二氧化碳、甲烷等溫室氣體，人為碳源是指人類生產(chǎn)與生活活動(dòng)釋放二氧化碳等溫室氣體。注：《2006國(guó)家溫室氣體清單指南》中列出四大類人為碳排放源，包括能源、工業(yè)過程及產(chǎn)品用途、農(nóng)業(yè)林業(yè)和其他土地利用與廢棄物。[來源：T/C001—2022，3.1]3.2碳匯carbonsink自然界中碳的寄存體，主要表現(xiàn)為陸地與海洋等吸收并儲(chǔ)存二氧化碳的生態(tài)系統(tǒng)，包括陸地碳匯（例如森林、農(nóng)田、草地等）和海洋碳匯（例如紅樹林、鹽沼、海草床等）。[來源：T/C001—2022，3.2]3.3碳庫carbonpool也稱碳的儲(chǔ)存庫，通常包括地上生物量、地下生物量、枯落物、枯死木和土壤有機(jī)質(zhì)碳庫。注：其單位為質(zhì)量單位。[來源：AR-CM-001-V01，4]23.4草地grassland主要用于牧業(yè)生產(chǎn)的地區(qū)或自然界各類草原、草甸、稀樹干草原等統(tǒng)稱為草地。[來源：AR-CM-001-V01，1]3.5草地碳匯grasslandcarbonsink草地植物吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被或土壤中，從而減少該氣體在大氣中的濃度。3.6草地地上生物量overgroundbiomassofgrassland某一時(shí)刻單位草地面積地上全部植物生長(zhǎng)量它既包括活的部分，也包括枯黃的立枯物部分和落在地面的凋落物，與產(chǎn)草量相比能更真實(shí)地反映草原實(shí)際狀況。[來源：NY/T1233—2006，D.5.1]3.7草地地下生物量undergroundbiomassofgrassland指存在于草地植被地表下草本根系和根莖生物量的總合。3.8草地凋落物量littercontent草地生態(tài)系統(tǒng)中死亡或衰老后脫落到地面的植物殘?bào)w。[來源：GB/T21439—2008，3.17，有修改]3.9總初級(jí)生產(chǎn)力grossprimaryproductivity在單位時(shí)間和單位面積上，綠色植物通過光合作用所固定的有機(jī)碳總量。[來源：T/CMSA0027—2022，3.10]3.10凈初級(jí)生產(chǎn)力netprimaryproductivity單位時(shí)間內(nèi)植物通過光合作用所吸收的碳除去植物自養(yǎng)呼吸的碳損耗所剩余的部分。[來源：T/CMSA0027—2022，3.11]3.11凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力netecosystemproduction凈初級(jí)生產(chǎn)力除去土壤異養(yǎng)呼吸的碳損耗所剩余的部分。[來源：T/CMSA0027—2022，3.16]3.12葉面積指數(shù)leafareaindex單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。3.13光合有效輻射吸收比例fractionofabsorbedphotosyntheticallyactiveradiation與植被結(jié)構(gòu)有關(guān)的冠層光學(xué)參數(shù)，太陽入射光和有效輻射被植被冠層攔截并吸收的比例。3.14生物質(zhì)開放燃燒openbiomassburning草地等生物質(zhì)燃燒會(huì)產(chǎn)生大量污染物并將其釋放到大氣中，是氣態(tài)和顆粒物最重要的來源之一。3.15草地覆蓋度grasslandcoverage3某一區(qū)域內(nèi)草地植被的垂直投影面積占該區(qū)域面積的百分比。[來源：QX/T537—2020，2.3]3.16土地利用與土地覆蓋變化landuseandlandcoverchange地球表面的物理特征，體現(xiàn)在植被、水、土壤和土地其他物理特征的分布中，包括那些完全由人類活動(dòng)（例如定居點(diǎn)）創(chuàng)造的特征。土地利用是指人類及其棲息地使用土地的方式，通常強(qiáng)調(diào)土地對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的功能作用。4縮略語下列縮略語適用于本文件：DEM：數(shù)字地面模型（DigitalTerrainModel）GPP：總初級(jí)生產(chǎn)力（GrossPrimaryProductivity）HS：高光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)品（HyperspectralDataProduct）IPCC：聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IntergovernmentalPanelonClimateChange）LR：激光雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品（LaserRadarDataProduct）MS：多光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)品（MultispectralDataProduct）MW：微波數(shù)據(jù)產(chǎn)品（MicrowaveDataProduct）NEP：凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力（NetEcosystemProduction）NPP：凈初級(jí)生產(chǎn)力（NetPrimaryProductivity）5監(jiān)測(cè)體系分級(jí)原則依據(jù)GB/T32453—2015《衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級(jí)規(guī)則》第5章對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)分類分級(jí)原則，結(jié)合碳中和背景下的草地遙感碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)需求，制定以下體系分級(jí)原則：a）科學(xué)性：監(jiān)測(cè)指標(biāo)的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品體系的劃分符合國(guó)家有關(guān)草地經(jīng)營(yíng)碳匯等方法學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的碳源匯分類科學(xué)體系，并能反映衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用對(duì)類別和級(jí)別劃分的客觀需求，符合已經(jīng)發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。分級(jí)結(jié)構(gòu)清晰，能反映不同級(jí)別產(chǎn)品之間的內(nèi)在特征與聯(lián)系。b）可擴(kuò)展性：體系制定首先考慮目前使用廣泛、可標(biāo)準(zhǔn)化程度高的主流遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，同時(shí)還應(yīng)考慮未來一定時(shí)期出現(xiàn)的新類別、級(jí)別可能性，應(yīng)具備可擴(kuò)展性。c）實(shí)用性：分級(jí)設(shè)置應(yīng)簡(jiǎn)潔明確，易于操作并為各類用戶所接收和使用。d）兼容性：應(yīng)能夠與現(xiàn)行使用的國(guó)際溫室氣體排放分類、國(guó)內(nèi)外遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)分級(jí)規(guī)則建立明確的映射關(guān)系，能方便地與國(guó)內(nèi)外相關(guān)分類分級(jí)方案接軌。46衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系根據(jù)碳中和核算要素分為草地溫室氣體排放源碳源監(jiān)測(cè)指標(biāo)、草地生態(tài)系統(tǒng)碳通量和碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)，以及草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型輸入?yún)?shù)三個(gè)一級(jí)指標(biāo)。在一級(jí)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，依據(jù)碳源匯目標(biāo)地物或要素能夠利用遙感衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)技術(shù)手段監(jiān)測(cè)可獲得性原則進(jìn)行二級(jí)指標(biāo)的劃分。根據(jù)《IPCC2006年國(guó)家溫室氣體清單指南2019修訂版》、定量衡量草地生態(tài)系統(tǒng)碳通量大小的參數(shù)指標(biāo)和影響決定草地生態(tài)系統(tǒng)碳通量變化的影響因子等參數(shù)設(shè)置二級(jí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。其中，草地溫室氣體排放源碳源監(jiān)測(cè)指標(biāo)主要為二氧化碳、甲烷；草地生態(tài)系統(tǒng)碳通量和碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)為草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的直接指數(shù)；草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型輸入?yún)?shù)為草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的模型變量。衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系見表1，各指標(biāo)間層次關(guān)系，草地碳指標(biāo)示意圖見圖1。表1衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系表1衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)體系（續(xù)）5圖1草地碳指標(biāo)示意圖7衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系對(duì)應(yīng)表1中的二級(jí)指標(biāo)，構(gòu)建衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系，對(duì)應(yīng)的碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、產(chǎn)品類別、對(duì)應(yīng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)和傳感器主要參數(shù)、輔助數(shù)據(jù)及計(jì)算方法見表2，依托附錄A空天地一體化草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系框架標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。其中，根據(jù)GB/T32453—2015《衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級(jí)規(guī)則》中6.2.2和6.2.4確定各產(chǎn)品的類別及類別標(biāo)識(shí)，便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)及交換共享。6表2衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系二氧化碳高光譜遙感數(shù)據(jù)，空間分辨率優(yōu)4總初級(jí)生多源遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率優(yōu)于利用的中國(guó)自主研發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)過程模型大氣－植被相互作用模型凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力多源遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率優(yōu)于壤異養(yǎng)呼吸模型，建立日步長(zhǎng)的機(jī)理性生態(tài)模型估算草地地上光雷達(dá)產(chǎn)品高/多光譜遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率選擇草場(chǎng)生長(zhǎng)旺盛的7-8月份進(jìn)行核查，相對(duì)應(yīng)的衛(wèi)7表2衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系（續(xù)）草地地下多光譜產(chǎn)品光雷達(dá)產(chǎn)品高/多光譜遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率a）基于多源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的地物識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與多源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)等相結(jié)合，使用機(jī)土壤有機(jī)多光譜產(chǎn)品光雷達(dá)產(chǎn)品高/多光譜遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率選擇草場(chǎng)生長(zhǎng)旺盛的7-8月份進(jìn)行核查，相生物質(zhì)開熱紅外產(chǎn)品空間分辨率優(yōu)于1km，重訪周期草地凋落多光譜產(chǎn)品高/多光譜遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率8表2衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系（續(xù)）土壤碳密度多光譜產(chǎn)品波數(shù)據(jù)產(chǎn)品多源遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率優(yōu)于基于長(zhǎng)期定位觀測(cè)數(shù)據(jù)改進(jìn)過程模型結(jié)構(gòu)和優(yōu)化參數(shù)構(gòu)和優(yōu)化參數(shù)后，以遙感反演的凈初級(jí)生產(chǎn)力驅(qū)動(dòng)過多光譜產(chǎn)品波數(shù)據(jù)產(chǎn)品激光雷達(dá)數(shù)多源遙感監(jiān)測(cè)，空間分辨率優(yōu)于數(shù)據(jù)、微波遙感數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等，針對(duì)多光譜產(chǎn)品根據(jù)陸地衛(wèi)星LANDSAT遙感影像數(shù)據(jù)信葉面積指數(shù)多光譜產(chǎn)品構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)或物理模型，結(jié)合適當(dāng)?shù)姆囱莶呗詫?shí)現(xiàn)器學(xué)習(xí)等方法實(shí)現(xiàn)由多波段反射率反演葉面草地覆蓋度多光譜產(chǎn)品光譜植被多光譜產(chǎn)品基于植被對(duì)多光譜反射率數(shù)據(jù)，采取不同的波段運(yùn)算表土粒度多光譜產(chǎn)品基于可見光和近紅外波段表面反射光譜與特征的經(jīng)驗(yàn)蓋遙感分類法；基于土壤與植被光譜特征差異的遙感數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的發(fā)展為利用熱紅外特征發(fā)射率監(jiān)測(cè)大面9表2衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)下的草地碳指標(biāo)遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系（續(xù)）入?yún)?shù)多光譜產(chǎn)土地利用與土地覆多光譜產(chǎn)光合有效輻射吸收多光譜產(chǎn)基于遙感植被指數(shù)，構(gòu)建光合有效輻射吸收比例附錄B（規(guī)范性）附錄C空天地一體化草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系框架A.1概述空天地一體化草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)主要包括天空地一體化數(shù)據(jù)獲取、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、模擬分析與決策支持以及綜合應(yīng)用幾個(gè)部分，具體關(guān)系見圖A.1。圖A.1空天地一體化草地碳指標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系框架A.2空天地一體化觀測(cè)系統(tǒng)衛(wèi)星遙感觀測(cè)在碳源/匯核查方面發(fā)揮重要作用。我國(guó)于2016年發(fā)射了第一顆二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，又陸續(xù)發(fā)射風(fēng)云三號(hào)D星和高分五號(hào)大氣成分監(jiān)測(cè)衛(wèi)星。2022年，我國(guó)首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星“句芒號(hào)”成功發(fā)射。“句芒號(hào)”碳星通過激光、多角度、多光譜、超光譜、偏振等綜合遙感手段，可實(shí)現(xiàn)植被生物量、大氣氣溶膠、植被葉綠素?zé)晒獾纫氐奶綔y(cè)和測(cè)量。圍繞碳達(dá)峰、碳中和實(shí)施過程中草地碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)、建立體現(xiàn)草地碳匯價(jià)值的生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制的核心需求，建議發(fā)展利用衛(wèi)星、飛艇浮空器、無人機(jī)與地面在線監(jiān)測(cè)空天地一體化立體監(jiān)測(cè)技術(shù)，研究“自上而下”的草地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提供高分率的草地生態(tài)系統(tǒng)碳通量同化數(shù)據(jù)。A.3草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程模型通過模擬草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的過程和機(jī)制，提供網(wǎng)格化碳通量變化估計(jì)，從而定量劃分不同驅(qū)動(dòng)因素對(duì)草地碳匯變化的貢獻(xiàn)，并預(yù)測(cè)其未來變化。具體包括以下方面：a）發(fā)展遙感大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的草地生態(tài)系統(tǒng)碳通量估算方法，建立草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)關(guān)鍵參量高時(shí)頻、高精度、全要素草地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯核算服務(wù)平臺(tái)，建設(shè)草地碳匯監(jiān)測(cè)評(píng)估體系，全面量化邊界組織區(qū)域內(nèi)的碳匯指數(shù)。b）開發(fā)人類－自然耦合草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程模型，建立草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，提高模型模擬精度，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯潛力。A.4綜合應(yīng)用在空天地一體化觀測(cè)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程模型的支持下，利用衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)體清單編制、國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)進(jìn)展評(píng)估與更新、碳匯交易。深入研究草地陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力及實(shí)現(xiàn)路徑，積極參與國(guó)家碳市場(chǎng)制度建設(shè)，鼓勵(lì)社會(huì)主體參與草地碳匯項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)，指導(dǎo)開展草地碳匯項(xiàng)目開發(fā)交易和碳中和行動(dòng)。依托空天地一體化的建設(shè)成果，加快建設(shè)全國(guó)范圍內(nèi)草地碳匯“一張圖”，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)管理、信息共享發(fā)布、線上線下得到最有效、最合理的碳中和路徑，為尋找碳中和最優(yōu)科學(xué)路徑提供強(qiáng)有力的技術(shù)和工具支進(jìn)草地碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)工作科學(xué)化、規(guī)范化、常態(tài)化。加強(qiáng)草地碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)新技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)草地碳匯數(shù)據(jù)采集無紙化和自動(dòng)化；同時(shí)開展草地附錄E（資料性）附錄F遙感碳中和監(jiān)測(cè)原理及優(yōu)勢(shì)B.1遙感監(jiān)測(cè)原理碳排放遙感監(jiān)測(cè)方面：主被動(dòng)衛(wèi)星遙感觀測(cè)大氣二氧化碳都是基于碳分子在紅外波段的光譜特性。紅外吸收光譜反映了紅外輻射分子之間的相互作用，即分子由于吸收或反射而引起的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)變化。就大氣而言，其主要成分N2和O2在紅外（IR）區(qū)域是弱吸收體，而痕量氣體如CO2、H2O或CH4是有效的吸收體，導(dǎo)致地球溫度升高。只有在分子具有改變它們?cè)谲S遷期間的偶極矩的能力時(shí)，紅外輻射的吸收才會(huì)發(fā)生。目前GOSAT衛(wèi)星和OCO-2衛(wèi)星所使用的反演算法都是利用近紅外輻射光譜數(shù)據(jù)獲得廓線濃度加權(quán)的柱二氧化碳干空氣混合比XCO2。反演算法的主要組成是前向模型、反演方法和誤差分析。碳吸收遙感監(jiān)測(cè)方面：遙感技術(shù)在獲取大尺度陸表參數(shù)等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并且可以從遙感影像上直接獲取到重要的生態(tài)學(xué)特征和生物生長(zhǎng)參數(shù)，包含了植被面積、凈初級(jí)生產(chǎn)力、凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力等宏觀參數(shù)，此外還可獲取葉面積指數(shù)、冠層化學(xué)成分、冠層溫度、氣孔導(dǎo)度、光合有效輻射、植被吸收光合有效輻射、冠層結(jié)構(gòu)、土壤含水量、地表溫度等參數(shù)。通過遙感反演獲取這些物理參數(shù)，可直接作為陸地生態(tài)系統(tǒng)模型的驅(qū)動(dòng)變量或參量，應(yīng)用于草地監(jiān)測(cè)涉及草原植被返青期、生長(zhǎng)盛期、枯黃期、草原垂直帶旬度生產(chǎn)力路線監(jiān)測(cè)、退牧還草工程效益監(jiān)測(cè)。結(jié)合遙感影像上獲取的草地覆蓋度或植被現(xiàn)狀動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行碳匯的研究。草地碳儲(chǔ)量遙感監(jiān)測(cè)方面：我國(guó)草原面積占國(guó)土面積的40%以上，屬于世界第二大草原大國(guó)。利用遙感影像估算生物量是常用的方法之一，該方法具有時(shí)效強(qiáng)、成本低、大面積估算、連續(xù)觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)。草地生物量遙感的估算可以通過構(gòu)建統(tǒng)計(jì)模型實(shí)現(xiàn)，基于遙感影像計(jì)算出植被指數(shù)，再結(jié)合實(shí)地采集的樣方數(shù)據(jù)，建立回歸模型，經(jīng)過精度驗(yàn)證后選用精度最好的模型進(jìn)行反演和應(yīng)用。綜合應(yīng)用遙感及地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）技術(shù)，并根據(jù)地區(qū)地形、草原類型及生長(zhǎng)環(huán)境的特點(diǎn)，開展了對(duì)整個(gè)區(qū)域產(chǎn)草量遙感估算、載畜量遙感估算、牧草長(zhǎng)勢(shì)情況監(jiān)測(cè)的研究，不僅擴(kuò)大了監(jiān)測(cè)覆蓋范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了面向應(yīng)用的自動(dòng)化。以利用采集的鮮草質(zhì)量數(shù)據(jù)與衛(wèi)星遙感影像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）值之間的關(guān)系建立回歸模型，得出冪函數(shù)模型的反演結(jié)果精度最高、穩(wěn)定性最強(qiáng)，也是最適合監(jiān)測(cè)草原生產(chǎn)力的模型，可廣泛應(yīng)用。利用連續(xù)8個(gè)月MODIS影像對(duì)草原產(chǎn)草量進(jìn)行觀測(cè)，從而得出草原產(chǎn)量最高與最低的月份，不僅很好地監(jiān)測(cè)草原草量的變換趨勢(shì)，同時(shí)也為合理制定并實(shí)施可持續(xù)放牧政策提供依據(jù)，對(duì)于草地生態(tài)平衡有著重要意義。B.2遙感監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)的碳源匯計(jì)算主要依賴于地面觀測(cè)、野外調(diào)查、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析、大氣和生態(tài)系統(tǒng)模型模擬等方法，但這些方法都存在很大的局限性，比如地面觀測(cè)的空間代表性不足，野外調(diào)查空間樣本有限且耗費(fèi)巨大等。目前，全球監(jiān)測(cè)溫室氣體的地面觀測(cè)站點(diǎn)不足300個(gè)，并且地區(qū)分布很不