IICS17.180.01CCSM50/59团体标准T/CI090-2022卫星对地观测下的森林碳指标监测体系Forestcarbonindexmonitoringsystemundersatelliteearthobservation2022-10-24发布2022-10-24实施中国国际科技促进会发布全国团体标准信息平台II前言本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》起草；本标准涉及专利说明如下：某些内容可能涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国国际科技促进会标准化工作委员会提出。本标准由中国国际科技促进会归口。本标准起草单位：中国科学院空天信息创新研究院、国家国防科技工业局重大专项工程中心、福建南平工业园区管理委员会、中国电子信息产业发展研究院、福建空天碳智慧科技有限公司、笛东规划设计(北京)股份有限公司、中国地质大学（北京）、南阳师范学院、北京华通星元科技有限公司、福建闽投碳资产投资有限公司、中国国际金融股份有限公司、兴业银行股份有限公司、华为技术有限公司、厦门产权交易中心、武夷发展集团、海峡股权交易中心(福建)有限公司、北京中创碳投科技有限公司、北京万德福兰科技有限公司、南方电网综合能源股份有限公司、中国铁塔股份有限公司、北京京能国际能源股份有限公司、人民电器集团有限公司、中国电信研究院、中国移动研究院、中国电力联合会、内蒙古小草数字生态产业有限公司、内蒙古峰茂科技创新有限公司、航天宏图信息技术股份有限公司、中科海慧（天津）科技有限公司、理工清科（北京）科技有限公司、科智绿创产业发展（深圳）集团有限公司、北京复兴科创信息工程咨询有限公司、新疆华通零碳能源科技有限公司、中国国际科技促进会碳中和分会、中国通信建设集团有限公司、中国移动通信集团有限公司系统集成分公司、中国联通智能城市研究院、中国城市发展研究院有限公司、软通动力信息技术(集团)股份有限公司、北京融昱信息技术有限公司、北京和德宇航技术有限公司、北京达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、速度时空信息科技股份有限公司、天勰力(山东)卫星技术有限公司。本标准主要起草人：池天河、王大成、姚晓婧、李莘莘、孟瑜、王树东、杨邦会、焦越、刘亚岚、吕婷婷、胡乔利、史寅虎、常青、赖积宝、李敏飞、郑明月、林晓强、项凤华、袁松亭、李楠、鲁丰先、黄子果、黄达飞、贾超、侯勇、连炜、金国平、肖俊光、孟兵站、韩兵兵、董福海、鲁翔信、陈伟、张晓东、周伟、刘锦绣、闫凯、何训、李西军、孙震强、曾全国团体标准信息平台III宇、刘建华、杨迪、高俊刚、苑峰、廖通逵、周令泉、王春红、周辉、王阳春、丁佰锁、刘畅、梁霞、柯红霞、姚廈瑜、杨军、冯国华、董正浩、罗德中、梁晓辉、未立明、孙小振、徐云和、李志勇、罗长林本标准为首次发布。全国团体标准信息平台IV目次前言.....................................................................II引言........................................................................V1适用范围..............................................................12规范性引用文件........................................................13术语与定义............................................................14缩略语................................................................45监测体系分级原则...............................................................................................................................56卫星对地观测下的森林碳指标体系...............................................................................................57卫星对地观测下的森林碳指标遥感监测产品体系...................................................................7附录A（资料性附录）空天地一体化森林碳指标监测技术体系............................................13A.1空天地一体化观测系统................................................................................................................13A.2森林生态系统碳循环过程模型..................................................................................................13A.3综合应用...........................................................................................................................................14附录B（资料性附录）遥感碳中和监测原理及优势....................................................................15B.1遥感监测原理..................................................................................................................................15B.2遥感监测优势..................................................................................................................................15附录C（资料性附录）目前国内外碳卫星参数............................................................................16参考文献..............................................................................................................................................................18全国团体标准信息平台V引言碳中和概念在全球气候变暖的时代背景中孕育产生，它是指人类经济社会活动所必需的碳排放，通过森林碳汇和其他人工技术或工程手段加以捕集利用或封存，使排放到大气中的温室气体净增量为零。2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”中国承诺从碳达峰到碳中和的时间，远短于发达国家所用时间，需付出艰苦努力，这将是影响我国未来40年政治、经济、社会的重要变革。卫星遥感作为一种先进的实用技术，其效果已在各个领域得到广泛验证，并得到越来越多行业的认可，“双碳达标”的国家战略定位，将进一步推进遥感技术的实用化发展。围绕森林碳汇价值实现的核心需求，本标准依托中国科学院空天信息创新研究院的技术团队，在中国国际科技促进会碳中和分会指导下，开展对国内外森林碳指标的广泛调研，提出卫星对地观测下的森林碳指标体系，以期对区域森林碳指标进行有效定量监测和客观评价，便于建立体现森林碳汇价值的生态保护补偿机制，为各级政府主管部门有效开展双碳达标任务中的监控、核查、实施、考核等工作提供科学指导和技术支撑，为林业碳交易管理中交易跟踪制度的完善发挥效力、提供技术保障。图1展示了本标准服务国家双碳战略的重要定位。图1卫星对地观测下的森林碳指标监测体系服务国家双碳战略关系图全国团体标准信息平台1卫星对地观测下的森林碳指标监测体系1适用范围本标准规定了卫星对地观测下的森林碳指标体系和森林碳指标遥感监测产品体系等。本标准适用于采用卫星对地观测技术进行森林生态系统碳监测相关遥感信息产品的业务化反演生产和森林生态系统碳循环监测技术系统的建设，为森林碳汇计量与监测提供量化依据。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。AR-CM-001-V01碳汇造林项目方法学AR-CM-003-V01森林经营碳汇项目方法学GB/T32453-2015卫星对地观测数据产品分类分级规则GB/T17694-2009地理信息术语(ISO/TS19104:2008)GB/T14950-2009摄影测量与遥感术语GJB2700-1996卫星遥感器术语IPCC2006年国家温室气体清单指南2019修订版ISO/TS19101-2:2008地理信息参考模型第2部分：影像T/CMSA0027-2022区域陆地碳汇评估技术指南T/C001-2022卫星对地观测下的碳指标监测体系办造字[2011]18号国家林业局《造林项目碳汇计量与监测指南》3术语与定义3.1碳源Carbonsource向大气中释放碳的母体，分为自然碳源与人为碳源，其中自然碳源是指自然过程释放二氧化碳、甲烷等温室气体，人为碳源是指人类生产与生活活动释放二氧化碳等温室气体。注：《2006国家温室气体清单指南》中列出四大类人为碳排放源，包括能源、工业过程及产品用途、农业林业和其他土地利用与废弃物。[T/C001-2022,定义3.1]3.2碳汇Carbonsink自然界中碳的寄存体，主要表现为陆地与海洋等吸收并储存二氧化碳的生态系统，包括陆地碳汇（例如森林、耕地、草地等）和海洋碳汇（例如红树林、盐沼、海草床等）。[T/C001-2022,定义3.2]全国团体标准信息平台23.3碳达峰Carbonemissionspeak指一个经济体或地区二氧化碳的排放量在某个时间点达到峰值，其核心是碳排放增速持续降低直至负增长。[T/C001-2022,定义3.3]3.4碳中和Carbonneutral通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现碳收支平衡。[T/C001-2022,定义3.4]3.5净碳排放Netcarbonemissions在一定时间内特定区域的生态系统的生物碳吸收输入与碳排放输出的收支状况。[T/C001-2022,定义3.5]3.6全球变暖潜值Globalwarmingpotential表示一定质量的温室气体所捕获得到的热量相对于同样质量的CO2所捕获的热量之比。[T/C001-2022,定义3.6]3.7二氧化碳当量Carbondioxideequivalence通过把某一温室气体的质量（吨数）乘以其全球变暖潜能值(GWP)后得出的值，用CO2来表示。[T/C001-2022,定义3.7]3.8影像Imagery通过电和光学技术将现象表现为影像。注：在本技术标准中，假定现象已经被一种或多种设备（如雷达、照相机、光度计和红外及多光谱扫描仪）感知或探测到。[GB/T17694-2009,定义B.243]3.9遥感Remotesensing在不直接接触物体的情况下，收集、解释目标信息的技术。[ISO/TS19101-2:2008,定义4.33]3.10空间分辨率Spatialresolutiona.遥感系统能区分的两个邻近目标之间的最小角度间隔或线性间隔；b.微波遥感器的天线主波束宽度所覆盖的地域大小。[GJB2700-1996,定义3.1.3.2]。3.11时相分辨率Temporalresolution即重访周期，遥感器为测量目标随时间的变化而对同一景物重复观测的最小时间间隔。[GJB2700-1996,定义3.1.3.7]。3.12热辐射通量密度Thermalradiantfluxdensity通过单位面积的辐射通量。全国团体标准信息平台3[T/C001-2022,定义3.12]3.13通量观测网络FLUXNET国际上启动的地面碳水循环和碳水通量的实验观测研究网络，利用微气象技术获取某地区代表性植被与大气间的二氧化碳、水汽和热量通量信息，评价各陆地生态系统在区域和全球碳收支中的作用。注：目前FLUXNET包括中国通量网(ChinaFLUX)、美国通量网(AmeriFIux)、欧洲通量网(CarboEurope)、澳洲通量网(OzFlux)、加拿大通量网(Fluxnet-Canada)、日本通量网(AsiaFlux)、韩国通量网(KoFlux)7个主要的区域性通量研究网络。[T/C001-2022,定义3.13]3.14碳汇造林Carbonsequestrationafforestation以增加森林碳汇为主要目标之一，对造林和林木生长全过程实施碳汇计量和监测而进行的有特殊要求的项目活动。[AR-CM-001-V01,定义4]3.15碳库Carbonpool包括地上生物量、地下生物量、枯落物、枯死木和土壤有机质碳库。[AR-CM-001-V01,定义4]3.16森林生物量Forestbiomass描述森林冠层结构和功能的重要参数，能够直接且定量化地反映森林碳储量和生产力水平。3.17总初级生产力Grossprimaryproductivity(GPP)在单位时间和单位面积上，绿色植物通过光合作用所固定的有机碳总量。[T/CMSA0027-2022,定义3.10]3.18净初级生产力Netprimaryproductivity(NPP)单位时间内植物通过光合作用所吸收的碳除去植物自养呼吸的碳损耗所剩余的部分。[T/CMSA0027-2022,定义3.11]3.19净生态系统生产力Netecosystemproduction(NEP)净初级生产力除去土壤异养呼吸的碳损耗所剩余的部分。[T/CMSA0027-2022,定义3.16]3.20土壤有机碳Soilorganiccarbon土壤有机组分（包括腐殖质，动植物及微生物残体、排泄物、分泌物及其部分分解产物）中所保留的碳。3.21森林生物量Forestbiomass描述森林冠层结构和功能的重要参数，能够直接且定量化地反映森林碳储量和生产力水平。全国团体标准信息平台43.22森林扰动Forestdisturbance影响森林生长过程的因素或事件，如自然干扰，如野火、昆虫爆发或强风。3.23植被聚集指数Clumpingindex植被叶片在空间上的分布特征（聚集、随机或有规律分布等），表征植被冠层叶片分布状态的一种重要的植被结构参数。3.24叶面积指数Leafareaindex地面单位投影面积内叶总面积的一半，描述森林冠层功能过程的重要参量和生态系统功能模型、作物生长模型、大气模型、水循环模型等模型基本输入参数。3.25光能利用率Lightuseefficiency表征森林通过光合作用将所截获/吸收的能量转化为有机碳的效率。受森林分布和气候环境的综合影响，光能利用率表现出显著的空间异质性和时间动态性。3.26冠层叶绿素含量Canopychlorophyllcontent表征植被总体光合生产能力的差异。3.27日光诱导叶绿素荧光Sun-inducedchlorophyllfluorescence植物在太阳光照条件下，由光合中心发射出的光谱信号(650—800nm)，具有红光(690nm左右)和近红外(740nm左右)两个波峰，直接反映植物实际光合作用的动态变化。3.28植物叶片最大羧化速率Maximumcarboxylationrate植物叶片在单位时间单位面积固定的最大CO2摩尔数，表征在碳反应过程中由Rubisco酶催化的最大羧化反应速率。3.29光合有效辐射吸收比例Fractionofabsorbedphotosyntheticallyactiveradiation与植被结构有关的冠层光学参数，太阳入射光和有效辐射被植被冠层拦截并吸收的比例。4缩略语下列缩略语适用于本文件AVIM：大气-植被相互作用模型(Atmosphere–VegetationInteractionModel)BRDF：双向反射分布函数(BidirectionalReflectanceDistributionFunction)CASA：卡内基-阿姆斯-斯坦福方法(Carnegie-Ames-StanfordApproach)CEVSA-ES：生态系统服务评估过程模型（carbonexchangebetweenvegetation，soilandatmosphere–Ecosystemservices)DEM：数字地面模型(DigitalTerrainModel)HS：高光谱数据产品(HyperspectralDataProduct)IPCC：联合国政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange)LR：激光雷达数据产品(LaserRadarDataProduct)MS：多光谱数据产品(MultispectralDataProduct)全国团体标准信息平台5MW：微波数据产品(MicrowaveDataProduct)NDVI：归一化差异植被指数(NormalizedDifferenceVegetationIndex)5监测体系分级原则依据GB/T32453-2015《卫星对地观测数据产品分类分级规则》第5章对地观测数据分类分级原则，结合碳中和背景下的森林遥感碳指标监测需求，制定以下体系分级原则：（1）科学性：体系划分和级别界定应符合森林碳计量和监测数据分类的科学体系，反映卫星遥感数据应用对类别和级别划分的客观需求，符合已经发布的国家标准和国际标准。分级结构清晰，能反映不同级别产品之间的内在特征与联系。（2）可扩展性：体系制定首先考虑目前使用广泛、可标准化程度高的主流遥感监测产品，同时还应考虑未来一定时期出现的新类别、级别可能性，应具备可扩展性。（3）实用性：分级设置应简洁明确，易于操作并为各类用户所接收和使用。（4）兼容性：应能够与现行使用的林业碳汇项目方法学、国内外遥感卫星数据分级规则建立明确的映射关系，能方便地与内国外相关分类分级方案接轨。6卫星对地观测下的森林碳指标体系卫星对地观测下的森林碳指标体系根据碳中和核算要素分为森林温室气体浓度监测指标、森林生态系统碳通量和碳储量参数指标，以及森林生态系统碳循环模型关键参数三个一级指标。在一级指标的基础上，依据碳源汇目标地物或要素能够利用遥感卫星对地观测技术手段监测可获得性原则进行二级指标的划分。其中，森林温室气体浓度监测指标主要是二氧化碳、森林木本生物质燃烧产生的甲烷和氧化亚氮，根据政府间气候变化专门委员会《IPCC2006年国家温室气体清单指南2019修订版》、AR-CM-001-V01《碳汇造林项目方法学》和AR-CM-003-V01《森林经营碳汇项目方法学》设置二级监测指标；森林生态系统碳通量和碳储量参数指标、森林生态系统碳循环模型关键参数二级指标基本架构主要参考国家林业局《造林项目碳汇计量与监测指南》（办造字[2011]18号）、《全球碳盘点卫星遥感监测方法、进展与挑战》，森林生态系统碳通量和碳储量参数指标为森林生态系统碳循环的直接指数，森林生态系统碳循环模型关键参数为森林生态系统碳循环的模型变量。卫星对地观测下的森林碳指标体系见表1，各指标间层次关系见图2。全国团体标准信息平台6表1卫星对地观测下的森林碳指标体系一级指标二级指标森林温室气体浓度监测指标二氧化碳CO2浓度甲烷CH4浓度氧化亚氮N2O浓度森林生态系统碳通量和碳储量参数指标总初级生产力净初级生产力净生态系统生产力土壤有机碳库森林生物量森林扰动碳损失森林火灾碳损失森林生态系统碳循环模型关键参数森林覆盖率植被聚集指数森林冠层高度叶面积指数光能利用率冠层叶绿素含量日光诱导叶绿素荧光植物叶片最大羧化速率光合有效辐射吸收比例图2森林碳指标关系图全国团体标准信息平台77卫星对地观测下的森林碳指标遥感监测产品体系对应表1中的二级指标，构建卫星对地观测下的森林碳指标遥感监测产品体系，对应的碳指标监测产品、产品类别、对应卫星数据和传感器主要参数、辅助数据及计算方法见表2，宜依托附录A空天地一体化森林碳指标监测技术体系框架标准化生产相关数据产品。其中，根据GB/T32453-2015《卫星对地观测数据产品分类分级规则》中6.2.2和6.2.4确定各产品的类别及类别标识，便于标准化生产及交换共享。全国团体标准信息平台8表2卫星对地观测下的森林碳指标遥感监测产品体系产品种类产品产品类别数据获取与处理要求卫星对地观测原始数据及传感器主要参数辅助数据常用计算方法森林温室气体浓度监测指标二氧化碳CO2浓度高光谱产品（HS）高光谱遥感数据，空间分辨率优于1公里，重访周期不超过2天森林覆盖范围及面积、地基通量观测网络数据、局地微观站点温室气体监测数据、气象数据等利用辅助数据进行气体浓度校核和空间插值计算，估算目标森林区域温室气体浓度和排放总量，基于全球变暖潜值计算各温室气体的二氧化碳当量甲烷CH4浓度氧化亚氮N2O浓度森林生态系统碳通量和碳储量参数监测数据产品总初级生产力多光谱产品（MS）、微波数据产品（MW）多源遥感监测，空间分辨率优于1公里，重访周期小于8天地基通量观测网络数据、气象数据、DEM数据以及土地利用数据等利用的中国自主研发的生态系统过程模型AVIM、CEVSA-ES及其后续版本计算区域的总初级生产力，利用遥感统计方法，构建总初级生产力数据与遥感植被指数的经验关系。净初级生产力多光谱产品（MS）多源遥感监测，空间分辨率优于1公里，重访周期小于8天地基通量观测网络数据、气象数据、DEM数据以及土地利用数据等利用CASA等光能利用率模型,结合辅助数据，估算净初级生产力净生态系统生产力多光谱产品（MS）多源遥感监测，空间分辨率优于1公里，重访周期小于8天地基通量观测网络数据、气象数据、DEM数据以及土地利用数据等利用CASA等光能利用率模型、各碳库土壤异养呼吸模型，结合辅助数据建立日步长的机理性生态模型估算净生态系统生产力全国团体标准信息9产品种类产品产品类别数据获取与处理要求卫星对地观测原始数据及传感器主要参数辅助数据常用计算方法土壤有机碳库多光谱产品（MS）、微波数据产品（MW）多源遥感监测，空间分辨率优于1公里，重访周期小于8天地基通量观测网络数据、气象数据、DEM数据等基于长期定位观测数据改进过程模型结构和优化参数后，以遥感反演的净初级生产力驱动过程模型模拟表层土壤有机碳库的时空演变过程森林生物量多光谱产品（MS）、微波数据产品（MW）、激光雷达数据产品（LR）多源遥感监测，空间分辨率优于1公里，重访周期小于8天无人机激光雷达遥感，空间分辨率优于1米，按需监测地面核查数据、气候数据、地形数据以星载激光雷达提取的森林高度和垂直分布数据为主要数据源，联合光学遥感数据、微波遥感数据、气候数据、地形数据等，针对不同森林类型和生态地理分区分别构建森林生物量反演模型森林扰动碳损失微波数据产品（MW）、激光雷达数据产品（LR）多源遥感监测，空间分辨率优于1公里地面核查数据基于星载激光雷达与雷达干涉相结合估算碳损失全国团体标准信息10产品种类产品产品类别数据获取与处理要求卫星对地观测原始数据及传感器主要参数辅助数据常用计算方法森林火灾碳损失多光谱产品（MS）热红外、多/高光谱遥感监测，空间分辨率优于1公里，重访周期不超过1天；无人机热红外遥感，空间分辨率优于1米，按需监测地基通量观测网络数据、地面核查数据等利用遥感数据提取燃烧面积，采用遥感反演与生物地球化学模型相结合的方法估算燃料容载量和燃烧效率，建立火灾碳排放估算模型计算森林火灾碳排放的二氧化碳当量森林生态系统碳循环模型关键参数森林覆盖率多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于500米地面核查数据基于植被指数的构建线形混合模型反演植被覆盖率植被聚集指数多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于500米地面核查数据利用最优的BRDF模型，结合辅助数据估算植被聚集指数森林冠层高度多光谱产品（MS）、微波数据产品（MW）、激光雷达数据产品（LR）多源遥感监测，空间分辨率优于1公里，重访周期小于8天无人机激光雷达遥感，空间分辨率优于1米，按需监测地面核查数据、气候数据、地形数据以星载激光雷达的回波数据为主要数据源，联合光学遥感数据、微波遥感数据、气候数据、地形数据等，针对不同森林类型和生态地理分区分别构建森林冠层高度反演模型全国团体标准信息11产品种类产品产品类别数据获取与处理要求卫星对地观测原始数据及传感器主要参数辅助数据常用计算方法叶面积指数多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于500米地面核查数据利用基于植被指数的经验关系方法或基于物理模型方法，拟合遥感观测的植被指数与叶面积指的经验关系，简化冠层辐射传输过程光能利用率多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于500米地基通量观测网络数据考虑光照散射条件对光能利用率的影响,结合辅助数据,利用参数优化方法建立不同植被类型的光能利用率估算模型冠层叶绿素含量多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于100米地面核查数据基于辐射传输模型特征波段构建一元线性回归和神经网络叶绿素含量反演模型日光诱导叶绿素荧光多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于1公里地面核查数据基于夫琅和费线提取算法等，利用遥感统计方法反演得到叶绿素荧光信息植物叶片最大羧化速率多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于1公里地面核查数据基于叶片叶绿素含量构建植物叶片最大羧化速率遥感反演模型全国团体标准信息12产品种类产品产品类别数据获取与处理要求卫星对地观测原始数据及传感器主要参数辅助数据常用计算方法光合有效辐射吸收比例多光谱产品（MS）多光谱遥感监测，空间分辨率优于1公里地面核查数据、气象数据等基于遥感反演植被指数，构建光合有效辐射吸收比例遥感反演的经验方法注：1）遥感监测原理及优势见附录B；2）当前主要碳卫星及传感器参数见附录C全国团体标准信息13附录A（资料性附录）空天地一体化森林碳指标监测技术体系空天地一体化森林碳指标监测技术体系框架（见图A.1）通过天基（卫星）、空基（无人机、飞艇）、地基（地面通量观测）载体搭建标准的空天地一体化观测系统；以陆地生态系统碳循环过程模型、气候监测指标、温室气体监测技术、碳源/汇核算方法等关键技术手段来有效监测森林碳指标，建立人与自然耦合的森林生态系统碳循环过程模型，有效服务碳汇项目开发、碳汇交易、增汇政策制定、森林保护等领域，助力碳达峰、碳中和目标。图A.1空天地一体化森林碳指标监测技术体系框架A.1空天地一体化观测系统卫星遥感观测在碳源/汇核查方面发挥重要作用。我国于2016年发射了第一颗二氧化碳监测科学实验卫星，又陆续发射风云三号D星和高分五号大气成分监测卫星。2022年，我国首颗陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”成功发射。“句芒号”碳星通过激光、多角度、多光谱、超光谱、偏振等综合遥感手段，可实现植被生物量、大气气溶胶、植被叶绿素荧光等要素的探测和测量。围绕碳达峰、碳中和实施过程中森林碳汇计量监测、建立体现森林碳汇价值的生态保护补偿机制的核心需求，建议发展利用卫星、飞艇浮空器、无人机与地面在线监测空天地一体化立体监测技术，研究“自上而下”的森林生态系统碳源汇监测系统，提供高分率的森林生态系统碳通量同化数据。A.2森林生态系统碳循环过程模型通过模拟森林生态系统碳循环的过程和机制，提供网格化碳通量变化估计，从而定量划分不同驱动因素对森林碳汇变化的贡献，并预测其未来变化。具体包括以下方面：全国团体标准信息平台14（1）发展遥感大数据驱动的森林生态系统碳通量估算方法，建立森林生态系统碳循环关键参量高时频、高精度、全要素森林生态系统碳源汇核算服务平台，建设森林碳汇监测评估体系，全面量化边界组织区域内的碳汇指数。（2）开发人类-自然耦合森林生态系统碳循环过程模型，建立森林生态系统碳循环参数数据库，提高模型模拟精度，以准确预测中国森林生态系统的碳汇潜力。A.3综合应用在空天地一体化观测系统和森林生态系统碳循环过程模型的支持下，利用卫星对地观测下的森林碳指标遥感监测产品开展森林碳汇综合应用。包括以下方面：（1）规范碳汇项目开发，推进碳汇造林项目计量与监测工作的开展，确保项目产生的碳汇可测量、可报告和可核查。（2）进行情景模拟和决策分析，通过设置不同的碳中和目标约束（如何减排、如何增汇等），得到最有效、最合理的碳中和路径，为寻找碳中和最优科学路径提供强有力的技术和工具支持。（3）管理森林资源数据，掌握现有林分状况，选择合适的森林经营方法，保护林地，有效解决森林经营管理成效评价和干扰监测的问题。（4）开展森林经营碳普惠，实行“森林险+碳汇贷”模式，通过碳汇“未来收益权+保险单”质押贷款方式，以预期碳汇价值的保单为质押，根据林地碳汇未来收益权价值及保险保额确定授信额度，构建以绿色金融为支撑的“低碳”发展机制。全国团体标准信息平台15附录B（资料性附录）遥感碳中和监测原理及优势B.1遥感监测原理碳排放遥感监测方面：主被动卫星遥感观测大气二氧化碳都是基于碳分子在红外波段的光谱特性。红外吸收光谱反映了红外辐射分子之间的相互作用，即分子由于吸收或反射而引起的振动和旋转状态变化。就大气而言，其主要成分N2和O2在红外（IR）区域是弱吸收体，而痕量气体如CO2、H2O或CH4是有效的吸收体，导致地球温度升高。只有在分子具有改变它们在跃迁期间的偶极矩的能力时，红外辐射的吸收才会发生。目前GOSAT卫星和OCO-2卫星所使用的反演算法都是利用近红外辐射光谱数据获得廓线浓度加权的柱二氧化碳干空气混合比XCO2。反演算法的主要组成是前向模型、反演方法和误差分析。碳吸收遥感监测方面：遥感技术在获取大尺度陆表参数等方面具有独特的优势，并且可以从遥感影像上直接获取到重要的生态学特征和生物生长参数，包含了植被面积、叶面积指数、光合有效辐射、植被吸收光和有效辐射、地表温度等。通过遥感反演获取这些物理参数，可直接作为陆地生态系统模型的驱动变量或参量，结合遥感影像上获取的土地覆盖度或植被现状动态信息进行碳汇的研究。森林碳储量遥感监测方面：森林碳储量的估算普遍采用基于森林生物量的计算方法，遥感技术在获取大尺度森林类型信息和森林空间结构参数等方面具有独特的优势，其中LIDAR可穿透植被冠层，精确获取植被冠层垂直结构信息，已被广泛用于植被高度/生物量反演。星载LIDAR可应用于全球或大区域尺度的森林生物量估算，机载LIDAR可用于区域或样方尺度的森林生物量估算。利用经验回归模型或非参数算法可直接进行基于多源遥感数据的森林生物量估算。B.2遥感监测优势传统的碳源汇计算主要依赖于地面观测、野外调查、统计数据分析、大气和生态系统模型模拟等方法，这些方法存在很大的局限性，比如地面观测的空间代表性不足，野外调查空间样本有限且耗费巨大等。目前，全球监测温室气体的地面观测站点不足300个，地区分布很不均匀，大多分布在发达国家和人口稠密地区。虽然观测站点数量仍在不断扩展中，但是其有限的空间代表性，导致定量理解大气温室气体的源汇分布仍存在较大问题。卫星遥感资料可以获得全球和区域的温室气体和陆地碳汇分布，具有稳定、长时间序列、广空间区域等优点，可弥补地基站点的不足，有助于提高对碳源汇和气候变化的认识。自本世纪，国内外相继发射了多颗采用短波红外吸收带作为探测波段的星载温室气体探测器，随着探测仪指标和反演方法的不断改进，探测的环境参数种类将越来越多，精度也将逐步提高。通过发展先进的定量遥感技术，也推进我国自主的天基碳监测体系规划和系统论证，结合多尺度、多维度各型卫星系统，分阶段部署、组网运行，协同服务“双碳”监测整体目标。基于卫星对地观测技术进行双碳相关遥感信息产品的反演，包括碳源（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等）和碳汇（森林、草地、湿地、农田、海洋等）监测指标体系的建立和指标的精准量化，为碳交易宏观监测提供量化依据。全国团体标准信息平台16附录C（资料性附录）目前国内外碳卫星参数目前国内外主要碳卫星参数见表C.1。表C.1国内外主要碳卫星参数卫星国家传感器运行期重访周期空间分辨率（km）光谱分辨率（um）误差范围（ppm）TanSaT中国CarbonSpec2016-16天20.76-2.084GF-5中国GMI2018-2天10.30.76-1.66-大气环境监测卫星大气一号中国激光雷达2022-----GF-7中国双线阵相机、激光测高仪等2019-≤60天0.00260.45-1.06-陆地生态系统碳监测卫星中国多角度多光谱相等2022-----ENVISAT欧洲SCIAMACHY2002-20126天30×600.24-2.4014GOSAT日本TANSO-FTSCAI2009-3天100.76-14.304GOSAT-2日本TANSO-FTS-2CAI-22018-6天100.76-14.300.5OCO-2美国光栅分光计2014-16天1.29×2.250.76-2.081全国团体标准信息17卫星国家传感器运行期重访周期空间分辨率（km）光谱分辨率（um）误差范围（ppm）OCO-3美国光栅分光计2019-16天1.6×2.20.76-2.081Landsat-8美国OLITIRS2013-16天0.030.43-12.51-TERRA/AQUA美国MODIS1999-≤8天0.25×10.41-14.38-Sentinel-5P欧洲Tropomi2017-1天7×3.50.27-23.85-备注：“-”表示未在公开文献中证实全国团体标准信息18参考文献[1]于贵瑞，孙晓敏等著.陆地生态系统通量观测的原理与方法[M].北京:高等教育出版社，2017[2]刘良云,陈良富,刘毅,杨东旭,张兴嬴,卢乃锰,居为民,江飞,尹增山,刘国华,田龙飞,胡登辉,毛慧琴,刘思含,张建辉,雷莉萍,范萌,张雨琮,周翔,吴一戎.2022.全球碳盘点卫星遥感监测方法、进展与挑战.遥感学报,26(2):243-267[3]PiaoS,HeY,WangX,etal.EstimationofChina’sterrestrialecosystemcarbonsink:Methods,progressandprospects[J].ScienceChinaEarthSciences,2022,65(4):641-651.[4]NiuZ,HeH,PengS,etal.AProcess‐BasedModelIntegratingRemoteSensingDataforEvaluatingEcosystemServices[J].JournalofAdvancesinModelingEarthSystems,2021,13(6):e2020MS002451.全国团体标准信息平台