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公開番号2024126015
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-19
出願番号2024028209
出願日2024-02-28
発明の名称森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステム及び動的評価方法
出願人個人,SICHUAN PROVINCIAL INSTITUTE OF FORESTRY AND GRASSLAND INVENTORY AND PLANNING (SICHUAN FORESTRY AND GRASSLAND ECOLOGICAL ENVIRONMENT MONITORING CENTER),四川省林業勘察設計研究院有限公司,SICHUAN FORESTRY SURVEY, DESIGN AND RESEARCH INSTITUTE CO., LTD,個人,個人,CHENGDU ACADEMY OF AGRICULTURAL AND FORESTRY SCIENCES
代理人園田・小林弁理士法人
主分類G06Q 50/00 20240101AFI20240911BHJP(計算;計数)
要約【課題】森林炭素貯蔵量の計量過程の誤り確率を効果的に低下させ、連続モニタリング作業量を大幅に減少させ、評価精度と適時性を向上させる森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステム及び動的評価方法を提供する。
【解決手段】森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステムは、モノのインターネットのサンプルプロットモジュール、サンプルプロット移動データ調査収集モジュール、モニタリングデータ伝送記憶モジュール及び森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値動的評価モジュールを含み、森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法は、モニタリングのサンプルプロットのサンプリング設計、モノのインターネットのサンプルプロットの調査と配置、モニタリングのサンプルプロットデータの自動収集、モニタリング区の林木バイオマスの動的更新、精度検査と補正、モニタリング区の炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値評価などのプロセスを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステムであって、
サンプルプロット地上のバイオマス調査及び週期的なモニタリンのためのモノのインターネットのサンプルプロットモジュールと、
サンプルプロット調査と情報収集のためのサンプルプロット移動データ調査収集モジュールと、
モノのインターネットのサンプルプロットモジュール周期モニタリングデータの伝送と記憶のためのモニタリングデータ伝送記憶モジュールと、
モニタリング区の森林炭素貯蔵量及びモニタリング精度の計算を更新に用いて、そして測定結果に基づいてモニタリング方案を動的に調整し、モニタリング区の炭素吸収源の価値を評価し、その中で、
前記モノのインターネットのサンプルプロットモジュールは、樹径測定センサと通信中継装置を含み、
前記通信中継装置は、モニタリングサンプルプロットで無線アドホックネットワークを構築し、樹径センサ測定データを集約して返信するために用いられる、
前記サンプルプロット移動データ調査収集モジュールは、データ収集のアプリケーションシステムを含み、
前記データ収集アプリケーションシステムは、サーバー側情報を取得し、調査現場では、通信中継装置と樹径測定センサを接続してデータ収集、入力、計算を行い、現場で通信中継装置とデータ測定センサに対して配置と管理を行うために用いられる、
前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値評価モジュールは、森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムと前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムの運行を支持するサポートプラットフォームとを含み、
前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムは、サンプルプロットの動的モニタリングデータ、森林炭素貯蔵量計算データの配置、モノのインターネットのサンプルプロット運行状態の管理、周期的にモニタリング区の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の取得と評価のことを集約し、統計し、分析するための森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値評価モジュールと、を含む
ことを特徴とする森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステム。
続きを表示（約 5,600 文字）【請求項２】
前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムには、
森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムにログインするためのユーザーログインモジュールと、
地図操作に基づくインタラクティブモードを提供し、地図操作機能を提供するためのサンプルプロット地図表示・閲覧・クエリーモジュールと、
炭素貯蔵量を計算するフォームとデータを設定するための調査フォーム・デフォルトデータ設定モジュールと、
通信中継装置のデバイス情報及び標準地情報をクエリーし、通信中継装置の運転状態を確認し、通信中継装置の動作方式を配置するための通信中継装置デバイス・状態管理モジュールと、
樹径測定センサのデバイス情報、単木番号の情報をクエリーして、樹径測定センサの運転状態と測定データをチェックし、樹径測定センサの動作方式を配置するための樹径測定センサデバイス・状態管理モジュールと、各通信中継装置によって受信装置を介して返信された樹径測定センサデータを集約して、調査フォームとデフォルトデータ配置モジュールに配置されたフォームとデータを利用して、すべてのサンプルプロットの炭素貯蔵量の結果を計算するためのサンプルプロットの炭素貯蔵量集約計算モジュールと、
集約して算出されたサンプル木データを統計し、測定・設置・調査の精度を分析して、区域別、タイプ別に炭素貯蔵量の数量、質量、構造と分布を出力し、モニタリング周期前後の各モニタリング対象の状況、炭素吸収源量及びその動的変化を比較するための炭素貯蔵量・炭素吸収源量分析モジュールと、
炭素吸収源の価値データを表示し、モニタリング成果の動的変化を視覚的に反映するための炭素吸収源の価値計量結果可視化表示モジュールと、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的価値モニタリングシステム。
【請求項３】
請求項1~2のいずれか1項に記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステムにより実行され、
ステップ（1）モニタリングサンプルプロットのサンプリング設計は、モニタリングサンプルプロットの配置を完成し、サンプルプロットの全体、サンプリング方法とサンプルプロットの空間位置を確定する、ステップ（1）と、
ステップ（2）モノのインターネットのサンプルプロットの配置は、モニタリングサンプルプロットに対して初回測定と測定デバイスの配置を完成し、デバイス測定周波数の設定を完成する、ステップ（2）と、
ステップ（3）モニタリングサンプルプロットのデータの自動収集は、モノのインターネットのサンプルプロットは設定されたモニタリング周波数に基づいてデータを返信し、収集データに対して解析と記憶任務を完成する、ステップ（3）と、
ステップ（4）モニタリング区の森林炭素貯蔵量の動的更新は、採集されたモニタリングサンプルプロットのサンプル木データに基づいて、各モニタリングサンプルプロットの森林蓄積量、森林バイオマスと森林炭素貯蔵量を計算する、ステップ（4）と、
ステップ（5）精度計算と検査は、モニタリングサンプルプロットの全体及び各層のサンプルの平均数とその分散、及びモニタリング区内の平均単位面積当たりの林木バイオマス炭素貯蔵量の不確実性を計算し、これに基づいてモニタリング結果に対して精度検査を展開し、精度要求に合致しないデータに対してステップ（6）を実行して補正する、ステップ（5）と、
ステップ（6）精度減算の補正は、林分平均炭素貯蔵量を最大許容相対誤差範囲内にするために用いられる、ステップ（6）と、
ステップ（7）炭素吸収源の価値評価とモニタリングの定数は、モニタリング区の全体の炭素吸収源の価値を計算し、成果数表を統計し、本モニタリング期間データベースを更新する、ステップ（7）と、
ステップ（8）モニタリング作業が終了したか否かを判断し、そうでなければ、ステップ（3）を実行し、連続モニタリングを展開し、そうであれば、プロセスを終了する、ステップ（8）と、を備える
ことを特徴とする森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法。
【請求項４】
前記ステップ（1）の具体的なステップは、
（1.1）モニタリング区の境界とプロジェクト全体を確定し、サンプリング設計の信頼性レベルとサンプリング精度を確定し、プロジェクト全体のサンプルプロットの数量を計算して、サンプルプロットの大きさを確定し、この中で、サンプルプロットの数量は以下の式により計算され、
TIFF
2024126015000018.tif
19
170
式中、nはプロジェクト境界内のプロジェクト全体のサンプルプロットの数量であり、tは信頼性指数であり、Yはバイオマス炭素貯蔵量の予測変動係数であり、Eはサンプリング許容相対誤差である、ステップ（1.1）と、
（1.2）ランダム起点、機械配置点のシステムのサンプリング方案を採用して、サンプルプロットオーの配置を行う、ステップ（1.2）と、含む
ことを特徴とする請求項3に記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法。
【請求項５】
前記ステップ（4）の具体的なステップは、
（4.1）ステップ（3）においてモノのインターネットのサンプルプロットに採取されたサンプルプロット内のサンプル木の樹種、胸径と立木タイプデータに基づいて、当区域の現在の樹種の樹高グラフを用いて、直径を独立変数とし、樹高を従属変数として、サンプルプロット内のすべての活立木サンプル木の高さを計算する、ステップ（4.1）と、
（4.2）サンプルプロット内の活立木サンプル木のバイオマスを計算し、アロメトリック方程式法を用いる場合、ステップ（4.5）を実行し、バイオマス拡散係数法を用いる場合、ステップ（4.3）を実行する、ステップ（4.2）と、
（4.3）活立木サンプル木の材積を計算し、本領域の二変数材積式を用いて計算し、直径と樹高を独立変数とし、材積を従属変数として計算する、ステップ（4.3）と、
（4.4）以下の式により、バイオマス拡散係数法を用いてバイオマスを計算し、材積を独立変数とし、バイオマスを従属変数とし、フォームを調べて木材密度、根－シュート比、バイオマス拡散係数の3つのデフォルトデータを取得して計算し、
TIFF
2024126015000019.tif
12
170
式中、wは活立木サンプル木のバイオマスであり、vは活立木サンプル木の材積であり、WDは活立木サンプル木の木材密度であり、BEFは活立木サンプル木の樹幹バイオマスを地上バイオマスに変換するバイオマス拡散係数であり、無次元数であり、Rは活立木サンプル木の根－シュート比である、ステップ（4.4）と、
（4.5）アロメトリック方程式法を用いてバイオマスを計算し、直径と樹高を独立変数とし、バイオマスを従属変数として計算する、ステップ（4.5）と、
（4.6）林木バイオマスの炭素含有量を利用して林木バイオマスを炭素貯蔵量に換算して炭素貯蔵量を計算し、二酸化炭素と炭素分子の分子量の比を再利用して炭素貯蔵量を二酸化炭素当量に変換し、以下の式により計算され、
TIFF
2024126015000020.tif
17
170
式中、cは活立木サンプル木の炭素貯蔵量であり、wは活立木サンプル木のバイオマスであり、CFは活立木サンプル木の炭素含有量である、ステップ（4.6）と、
（4.7）以下の式により、サンプルプロットの炭素貯蔵量はサンプルプロット内の活立木サンプル木の林木の炭素貯蔵量の合計であり、サンプルプロットの平均炭素貯蔵量はサンプルプロットの炭素貯蔵量をサンプルプロット面積で割り、各サンプルプロットの炭素貯蔵量とモニタリング区内の単位面積当たりの平均炭素貯蔵量を計算し、
TIFF
2024126015000021.tif
39
170
式中、Cはサンプルプロットの炭素貯蔵量であり、
TIFF
2024126015000022.tif
6
170
はモニタリング区の単位面積当たりの平均炭素貯蔵量であり、sはサンプルプロットの面積であり、cは活立木サンプル木の炭素貯蔵量である、ステップ（4.7）と、
（4.8）以下の式により、モニタリング区内の単位面積当たりの平均炭素貯蔵量とモニタリング区の総面積の積で、モニタリング区内の総炭素貯蔵量を計算し、
TIFF
2024126015000023.tif
10
170
式中、C
total
はモニタリング区の総炭素貯蔵量であり、Sはモニタリング区の総面積である、ステップ（4.8）と、
（4.9）以下の式により、モニタリング末期の炭素貯蔵量とモニタリング初期の炭素貯蔵量の差で、モニタリング区内の炭素吸収源量を計算し、
TIFF
2024126015000024.tif
13
170
式中、ΔC
total,t2,t1
はモニタリング区t
1
日からt
2
日までの炭素吸収源量であり、C
total,t2
はt
2
日目のモニタリング区の炭素貯蔵量であり、C
total,t1
はt
1
日目のモニタリング区の炭素貯蔵量である、ステップ（4.9）と、を含む
ことを特徴とする請求項3に記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法。
【請求項６】
前記ステップ（5）の具体的なステップは、
（5.1）以下の式により、モニタリング区のプロジェクト全体のサンプルプロットの平均炭素貯蔵量とその分散を計算し、
TIFF
2024126015000025.tif
40
170
式中、
TIFF
2024126015000026.tif
5
170
はサンプルプロットの平均炭素貯蔵量であり、c
i
はi番目のサンプルプロットの炭素貯蔵量であり、Xはプロジェクト全体の単位面積当たりの平均炭素貯蔵量の推定値の分散であり、
（5.2）以下の式により、モニタリング区の単位面積当たりの平均炭素貯蔵量の不確実性を計算し、
TIFF
2024126015000027.tif
19
170
式中、uは評価単位面積当たりの炭素貯蔵量の不確実性指数であり、tは信頼性指数であり、
（5.3）uがサンプリングの設定精度の要求を満たすか否かを判断し、満足すれば、ステップ（7）を実行し、満足しなければ、ステップ（6）を実行する、ステップ（5.3）と、含む
ことを特徴とする請求項5に記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法。
【請求項７】
前記ステップ（6）の具体的なステップには、u値とサンプリング設定精度を通じて、減算補正が可能か否かを判断し、設定精度の最大閾値を超える場合、モニタリングのサンプルプロットの設計プロセスからサンプルプロットの数量を増加し、最大閾値内である場合、係数の減算をとり、結果に係数減算を行うステップを含む
ことを特徴とする請求項6に記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法。
【請求項８】
前記ステップ（7）の具体的なステップは、
（7.1）モニタリング区内の炭素貯蔵量変化量にソリッドカーボン価格を乗じると炭素吸収源の価値となり、計算式は以下の通りで、
TIFF
2024126015000028.tif
9
170
式中、U
total,t2,t1
はモニタリング区t
1
日からt
2
日までのモニタリング区の炭素吸収源の価値であり、ΔC
total,t2,t1
はモニタリング区t
1
日からt
2
日までの炭素吸収源量であり、C
total,t2
はt
2
日目のモニタリング区の炭素貯蔵量であり、C
total,t1
はt
1
日目のモニタリング区の炭素貯蔵量であり、P
c
はソリッドカーボン価格である、ステップ（7.1）と、
（7.2）必要に応じて各成果の主要指標及び統計数表を出力する、ステップ（7.2）と、
（7.3）本モニタリング期間の成果データベースを出力し、タイムスタンプを加えて保存する、ステップ（7.3）と、
（7.4）プロセスを終了する、ステップ（7.4）と、を含む
ことを特徴とする請求項7に記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法である。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はモノのインターネット及び地理空間データ収集、計算、処理分野に関し、具体的には森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステム及び動的評価方法に関する。
続きを表示（約 3,900 文字）【背景技術】
【０００２】
森林は陸地最大の炭素貯蔵庫であり、地球の炭素バランスを維持する重要な基礎である。森林の炭素貯蔵量を正確に測定し、炭素吸収源の価値を科学的に評価することは森林の炭素吸収源機能を開発する前提と基礎である。
【０００３】
サンプルプロット調査方法は森林炭素貯蔵量の地上バイオマスのモニタリングに最も広い方法であるが、人工的な調査を採用することは、コストが高く、周期が長く、技術要求が高く、品質制御が難しいなどの欠点がある。現在、森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の評価することの新しい技術と新しい手法は主に、成長モデルのシミュレーションやリモートセンシングの定量的なインバージョン、レーザレーダによる樹木測量などの分野を中心としており、成長モデルの更新、リモートセンシングの定量的なインバージョンなどの新しい方法も同様に既存の調査サンプルプロットの品質と数量に深刻に依存しており、またモデリングに使用されるサンプルプロットのデータが静的なデータであるため、初期シミュレーション精度が高く、後期精度が明らかに低下し、さらにエラーになることがある。レーザレーダ点群データ測定樹木はコストが高く、データの後期処理方法は複雑である。このほか、新しい方法には比較性が悪く、汎化能力が弱いという欠点が一般的に存在するため、大規模な普及が難しい。
【０００４】
以上より、森林炭素貯蔵量の計量過程における誤り確率を効果的に低減し、連続モニタリング作業量を大幅に減少させ、評価精度と適時性を向上させる森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステム及び動的評価方法を提供することが急務となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、森林炭素貯蔵量の計量過程における測定エラー、漏れ測定、再測定、及びデータ記録、計算エラーの確率を効果的に低下させ、品質検査、連続モニタリング作業量を大幅に削減させ、評価結果の精度と適時性を向上させる森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステム及び動的評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、以下の技術方案により実現される。
【０００７】
森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステムであって、
サンプルプロット地上のバイオマス調査及び週期的なモニタリンのためのモノのインターネットのサンプルプロットモジュールと、
サンプルプロット調査と情報収集のためのサンプルプロット移動データ調査収集モジュールと、
モノのインターネットのサンプルプロットモジュール周期モニタリングデータの伝送と記憶のためのモニタリングデータ伝送記憶モジュールと、
モニタリング区の森林炭素貯蔵量及びモニタリング精度の計算を更新に用いて、そして測定結果に基づいてモニタリング方案を動的に調整し、モニタリング区の炭素吸収源の価値を評価し、その中で、
前記モノのインターネットのサンプルプロットモジュールは、樹径測定センサと通信中継装置を含み、
前記通信中継装置は、モニタリングサンプルプロットで無線アドホックネットワークを構築し、樹径センサ測定データを集約して返信するために用いられる、
前記サンプルプロット移動データ調査収集モジュールは、データ収集のアプリケーションシステムを含み、
前記データ収集アプリケーションシステムは、サーバー側情報を取得し、調査現場では、通信中継装置と樹径測定センサを接続してデータ収集、入力、計算を行い、現場で通信中継装置とデータ測定センサに対して配置と管理を行うために用いられる、
前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値評価モジュールは、森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムと前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムの運行を支持するサポートプラットフォームとを含み、
前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムは、サンプルプロットの動的モニタリングデータ、森林炭素貯蔵量計算データの配置、モノのインターネットのサンプルプロット運行状態の管理、周期的にモニタリング区の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の取得と評価のことを集約し、統計し、分析するための森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値評価モジュールと、を含む森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステム。
【０００８】
さらなる技術案として、前記森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムには、
森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価システムにログインするためのユーザーログインモジュールと、
地図操作に基づくインタラクティブモードを提供し、地図操作機能を提供するためのサンプルプロット地図表示・閲覧・クエリーモジュールと、
炭素貯蔵量を計算するフォームとデータを設定するための調査フォーム・デフォルトデータ設定モジュールと、
通信中継装置のデバイス情報及び標準地情報をクエリーし、通信中継装置の運転状態を確認し、通信中継装置の動作方式を配置するための通信中継装置デバイス・状態管理モジュールと、
樹径測定センサのデバイス情報、単木番号の情報をクエリーして、樹径測定センサの運転状態と測定データをチェックし、樹径測定センサの動作方式を配置するための樹径測定センサデバイス・状態管理モジュールと、各通信中継装置によって受信装置を介して返信された樹径測定センサデータを集約して、調査フォームとデフォルトデータ配置モジュールに配置されたフォームとデータを利用して、すべてのサンプルプロットの炭素貯蔵量の結果を計算するためのサンプルプロットの炭素貯蔵量集約計算モジュールと、
集約して算出されたサンプル木データを統計し、測定・設置・調査の精度を分析して、区域別、タイプ別に炭素貯蔵量の数量、質量、構造と分布を出力し、モニタリング周期前後の各モニタリング対象の状況、炭素吸収源量及びその動的変化を比較するための炭素貯蔵量・炭素吸収源量分析モジュールと、
炭素吸収源の価値データを表示し、モニタリング成果の動的変化を視覚的に反映するための炭素吸収源の価値計量結果可視化表示モジュールと、を備える。
さらなる技術案として、前記ステップ（1）モニタリングサンプルプロットのサンプリング設計は、モニタリングサンプルプロットの配置を完成し、サンプルプロットの全体、サンプリング方法とサンプルプロットの空間位置を確定する、ステップ（1）と、
ステップ（2）モノのインターネットのサンプルプロットの配置は、モニタリングサンプルプロットに対して初回測定と測定デバイスの配置を完成し、デバイス測定周波数の設定を完成する、ステップ（2）と、
ステップ（3）モニタリングサンプルプロットのデータの自動収集は、モノのインターネットのサンプルプロットは設定されたモニタリング周波数に基づいてデータを返信し、収集データに対して解析と記憶任務を完成する、ステップ（3）と、
ステップ（4）モニタリング区の森林炭素貯蔵量の動的更新は、採集されたモニタリングサンプルプロットのサンプル木データに基づいて、各モニタリングサンプルプロットの森林蓄積量、森林バイオマスと森林炭素貯蔵量を計算する、ステップ（4）と、
ステップ（5）精度計算と検査は、モニタリングサンプルプロットの全体及び各層のサンプルの平均数とその分散、及びモニタリング区内の平均単位面積当たりの林木バイオマス炭素貯蔵量の不確実性を計算し、これに基づいてモニタリング結果に対して精度検査を展開し、精度要求に合致しないデータに対してステップ（6）を実行して補正する、ステップ（5）と、
ステップ（6）精度減算の補正は、林分平均炭素貯蔵量を最大許容相対誤差範囲内にするために用いられる、ステップ（6）と、
ステップ（7）炭素吸収源の価値評価とモニタリングの定数は、モニタリング区の全体の炭素吸収源の価値を計算し、成果数表を統計し、本モニタリング期間データベースを更新する、ステップ（7）と、
ステップ（8）モニタリング作業が終了したか否かを判断し、そうでなければ、ステップ（3）を実行し、連続モニタリングを展開し、そうであれば、プロセスを終了する、ステップ（8）と、を備える。
本発明は更に森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値の動的評価方法を提供し、上述のいずれかに記載の森林炭素貯蔵量と炭素吸収源の価値モニタリングシステムを通じて実行し、以下のステップを含む。
【０００９】
ステップ（1）において、モニタリングサンプルプロットのサンプリング設計を行うことであって、モニタリングサンプルプロットの配置を完成し、サンプルプロットの全体、サンプリング方法とサンプルプロット空間位置を確定する。
【００１０】
ステップ（2）において、モノのインターネットのサンプルプロットの配置をすることであって、モニタリングサンプルプロットに対して初回測定と測定デバイスの配置を完成し、デバイス測定周波数の設定を完成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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