目標
蒸発散量 ET とその構成要素 (植生蒸散 Ec、土壌蒸発 Es、林冠遮蔽Ei)、植生総一次生産性 GPP の概念、および炭素と水のカップリングの基本原理に精通しており、Python および ArcGIS ツールの使用をコースでマスターします。関連する操作、熟練度 国際的に人気のあるペンマン・モンティス モデルをマスターし、このモデルを適用してさまざまな種類の植生の樹冠コンダクタンスと蒸発散量コンポーネントを計算できるようになり、単一ステーションおよび地域の結果の視覚化方法とマッピング方法をマスターします。
適用範囲エコハイドロロジー関連産業、ダブルカーボン関連産業。
2つの蒸発散と光合成のインピーダンス&Pythonの練習
1. 蒸発散量と光合成インピーダンス
蒸発散と光合成インピーダンスは植物生理学における重要な概念です。蒸発散量は植物の水分バランス、成長、代謝に密接に関係しており、光合成抵抗は水の蒸発散量を制限した条件下で光合成を維持するために植物が形成する拡散抵抗を反映しています。蒸発散と光合成インピーダンスの原理を研究することは、植物の光合成効率、成長速度、生態適応性を理解するのに役立ち、農業生産、林業管理、環境保護に対する科学的根拠と意思決定のサポートを提供します。
2.Pythonの命令
2.1. Jupyter Notebook エディター + Anaconda マネージャーのインストール
Python は、豊富な標準ライブラリと広範なサードパーティ ライブラリのサポートを備えた、習得が簡単で強力なプログラミング言語であり、ビッグ データ処理、人工知能、Web 開発などの多くの分野に適しています。
2.2 仮想環境のインストールと設定
仮想環境では、同じマシン上に複数の独立した Python 環境を作成でき、それぞれに独自のバージョンの Python とサードパーティ ライブラリをインストールできます。プロジェクトごとに異なる Python バージョンと依存ライブラリを使用できるため、バージョンの競合や依存関係の競合を回避できます。
2.3 共通の図書館学習
このセクションには、Python の基本構文と、一般的な科学計算 (Numpy)、データ処理 (Pandas)、およびデータ視覚化 (Matplotlib) ライブラリ関数の使用方法が含まれます。
2.4 データ処理
Python における一般的なデータの問題には、データの重複、データの例外、テキスト タイプ、データの欠落、データの無効などが含まれ、外れ値の処理、テキスト変換、空白値の埋め込みなどの操作に対応します。
3 つの ArcGIS 実践アプリケーション
3. ArcGIS の実践
3.1 基本操作
ArcGIS の基本操作には、マップ ドキュメントの作成と開き、データの読み込み、ドキュメントの保存、レイヤー操作、データ フレーム座標系の定義、フィーチャ属性のクエリなどが含まれます。
3.2 データ形式の変換
ArcGISでは、EXCELデータとShapefileデータ、TXTデータとShapefileデータの相互変換など、異なるデータ形式の相互変換を実現できます。
3.3 ラスター値の抽出
ポイントへの値の抽出は ArcGIS で実行でき、ラスター データセットのバッチ処理は ArcPy を使用して実行できます。
3.4 データのプルーニング
ArcGIS のクリッピング関数は、指定された境界範囲に従ってレイヤーまたはラスター データセットをクリップするために使用されます。クリッピングを使用すると、関心のないデータを削除したり、特定の領域に制限したりして、より適切な分析と視覚化を行うことができます。
3.5 地図作成
地図作成には主に、地図レイアウト設計、地図レンダリング方法などの主要な要素が含まれます。
4 つのデータ処理慣行
4. データのダウンロードと処理
4.1 サイトデータのダウンロードと処理
FLUXNET2015 は、炭素、水、エネルギー フラックスの地球規模の観測データセットであり、200 以上の観測地点からのデータがまとめられています。このデータセットは、炭素、水、エネルギー フラックスなどの複数の観測変数の現場観測を提供し、標準化された形式で保存および共有されます。
データのダウンロードURL https://fluxnet.org/data/fluxnet2015-dataset/を開き、「Download FLUXNET2015 Dataset」をクリックし、ユーザー名とアカウントのパスワードでログインします。ニーズに応じてサイトを選択し、アプリケーションに記入します。ダウンロードを完了するための要件。
Ø データ処理
ダウンロードされたデータは、研究のニーズに応じて、変数の選択、外れ値の処理、空白値の埋め込みなどの処理が行われます。
4.2 地域データのダウンロードと処理
GLASS は、空間解像度 250m/500m/0.05°、時間解像度 8 日の高解像度植生葉面積指数 (LAI) データを提供する地球規模の地表リモート センシング データセットです。
Ø データダウンロード
Web サイトhttp://www.glass.umd.edu/index.htmlを開き、研究のニーズに応じて対応する解像度を持つ LAI データセットを選択し、DownThemAll! を使用してデータをバッチでダウンロードします。
Ø データ処理 ダウンロードされたデータは HDF 形式であり、研究のニーズに応じて、データ形式の変換、定義投影、対応するグリッド値の抽出、データの集計などの処理が行われます。
5つのキャノピーコンダクタンスと水と炭素のフラックスの空間シミュレーションの事例分析と実践
5. 適用事例
ケース 1: 敷地スケールでの蒸発散量、土壌蒸発量、植生蒸散量の計算
ステーションスケールでは、樹冠の有効エネルギーと土壌の有効エネルギーが葉面積指数と正味放射量を使用して計算され、土壌蒸発量は累積降水量と土壌表面の平衡蒸発率に従って取得されます。一定時間継続して植生蒸散量と樹冠コンダクタンスを計算します。
具体的な操作は以下の通りです。
1. 観測点値抽出と葉面積指数の補間 データフォーマット変換定義 射影局値抽出データ補間
2. 土壌蒸発林冠有効エネルギーおよび土壌有効エネルギーの計算 土壌蒸発率の計算 土壌バランス蒸発計算
3. 植生蒸散量の計算 乾湿計定数の計算 飽和水蒸気圧と温度の関係曲線の傾き計算 空気力学コンダクタンス計算
4. 樹冠コンダクタンス計算の数値計算結果の可視化
ケース 2: 蒸発散量と植生の一次総生産性の地域データのダウンロード、処理、表示
地域の表面蒸発散量とその構成要素 (土壌蒸発量、植生蒸散量、林冠遮断蒸発量)、および植生の総一次生産性のデータをダウンロード、処理、表示、カウントします。