生态系统类型产品

　　根据联合国《生物多样性保护公约》的规定，“生态系统”是指植物、动物和微生物群落和它们的无生命环境作为一个生态单位交互作用形成的一个动态复合体。一般而言，生态系统没有固定的范围与大小，通常视环境发生突变为生态系统的边界

 

　　在2015年“一带一路”监测报告中，将地表覆盖发生显著变化的范围视为不同生态系统的边界，根据监测区域内地表覆盖类型将生态系统划分为森林、草地、水域、农田、城市和荒漠生态系统六大类型。其中，森林生态系统是以乔木和灌木为主体的生物群落，分别对应地表覆盖类型中的森林和灌丛；草地生态系统是以草本植物作为主要生产者的生物群落，对应地表覆盖中的草地；水域生态系统是以水为基质的生态系统，包括水域中的生物群落及其环境，对应地表覆盖分类系统中的水体、湿地和冰雪；荒漠生态系统包括沙漠、戈壁以及耐寒的小乔木、灌木和半灌木，主要对应地表覆盖中的裸地以及季节性灌丛。农田和城市是两类主要的人造生态系统。其中农田生态系统主要包括一年生草本作物和多年生木本作物，及农田附属设施。城市生态系统以建成区作为城市边界。

 

　　该数据空间分辨率为30m，覆盖范围为亚洲、欧洲、非洲和大洋洲。生态系统类型制图流程分为三个步骤：2015土地覆盖样本采集、2015年土地覆盖图制图、制图数据后处理和类型合并。研究区生态系统类型的精度采用一批验证样本来检验，制图总体精度为73%，其中，农田生态系统的平均精度为56%，森林生态系统的平均精度79%，草地生态系统的平均精度61%，湿地生态系统的平均精度68%，城市生态系统平均精度54%，荒漠生态系统的平均精度83%。

 

光合有效辐射

　　光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation，PAR）指400~700nm之间的太阳辐射能量，是绿色植物光合作用的能量来源。光合有效辐射距平是当年光合有效辐射相比过去15年平均光合有效辐射的变幅百分比。根据遥感产品与ECMWF大气再分析数据获取，遥感产品与地面实测数据相比，晴天条件下均方根误差为25.9W/m2，决定系数为0.98，阴天条件下均方根误差为50.6W/m2，决定系数为0.87。本报告生产的2015年光合有效辐射产品空间范围覆盖“一带一路”监测区域，空间分辨率为5km，时间分辨率为3小时。

 

植被生产潜力

　　光温水生产潜力(U)也称为气候生产潜力，是指除光照、温度、水资源条件对植被的限制外，其它的环境因素( 二氧化碳、养分等) 和作物群体因素处于最适宜状态，作物利用当地的光、温、水资源的潜在生产力，反映的是地区光温水资源综合作用的结果，可以利用光温生产潜力乘以水分限制因子得到。

　　光温生产潜力(Y)是假定水分、土壤肥力、农业技术措施均处于最适宜条件，只由气温和辐射所决定的产量，是理论产量上限，是一种期望值。

 

光温水胁迫因子

　　Nemani等（2003）基于物候控制模型提出对于植被生长产生胁迫的光照、温度、水分因子计算方法。其中，光照影响使用光合有效辐射计算；温度影响采用日最低温度计算；水分采用饱和水汽压差（VPD）计算，饱和水汽压差是指在一定温度下饱和水汽压与空气中的实际水汽压之间的差值，表示实际空气距离水汽饱和状态的程度，即空气的干燥程度。

　　利用每日三个参数作为输入分别计算光温水的日胁迫因子，通过平均计算全年影响，进而得到影响全年植被生长的主要胁迫因子。

　　基于Nemani提出的算法，利用光合有效辐射、日最低温度及饱和水汽压差数据（采用NASA/GMAO MERRA2气象再分析数据），生产2010年-2015年“一带一路”监测区域光温水胁迫因子产品，空间分辨率为0.5°，时间分辨率为1天。光温水胁迫因子空间分布符合实际空间分布规律。

 

森林地上生物量

　　森林地上生物量是指某一时刻森林活立木地上部分所含有机物质的总干重，包括干、皮、枝、叶等分量，用单位面积上的重量表示。森林地上生物量不仅是估测森林碳储量和评价森林碳循环贡献的基础，也是森林生态系统功能评价的重要参数。利用MODIS数据、雷达ALOS PALSAR数据、全球森林覆盖数据（Global Forest Cover），基于支持向量回归的森林地上生物量反演模型，生产2010年和2015年“一带一路”监测区域森林地上生物量专题产品，空间分辨率为1km，时间分辨率为1年，基于FAO数据对产品进行验证，产品总体精度为82.2%。

 

叶面积指数

　　叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）定义为单位地表面积上叶子表面积总和的一半，是描述植被冠层功能的重要参数，也是影响植被光合作用、蒸腾以及陆表能量平衡的重要生物物理参量。基于多种传感器数据如Terra/MODIS、Aqua/ MODIS，结合DEM和地表分类图，在对遥感数据的质量进行分级基础上，基于随机辐射传输模型构建查找表反演LAI。利用本算法生产2010年-2015年“一带一路”监测区域LAI产品，空间分辨率为1km，时间分辨率为5天。利用MODIS C5版本LAI和GLASS LAI产品对MuSyQ LAI产品进行交叉验证，MuSyQ LAI与MODIS LAI产品的相关系数R2在0.9以上，RMSE为0.32；与GLASS LAI的交叉验证结果为R2为0.78，RMSE为0.56。

 

植被覆盖度

　　植被覆盖度（Fractional Vegetation Coverage，FVC）定义为植被冠层或叶面在地面的垂直投影面积占植被区总面积的比例，是衡量地表植被状况的一个重要指标。基于像元二分模型和归一化植被指数（NDVI）数据，根据不同气候类型、不同土地[“土地”应该为“土壤”。]和植被类型采用不同的NDVI-FVC 转换系数，生产2010年-2015年“一带一路”监测区域植被覆盖度产品，空间分辨率为1km，时间分辨率为5天。利用甘肃黑河流域和河北怀来地面观测数据对MuSyQ FVC产品进行直接验证，决定系数0.821，标准偏差0.078；此外，与基于SPOT-VEGETATION数据生成的GEOV1 FCOVER产品进行交叉验证，MuSyQ FVC产品在时空连续性方面均优于GEOV1 FCOVER产品。

 

距平值

　　本报告采用距平值来描述植被生长状况的时空变化特征。该方法是指当年植被特征参量（如年累积叶面积指数、年最大植被覆盖度、光照胁迫因子、温度胁迫因子和水分胁迫因子）与多年植被特征参量平均值的差值，报告中为2010年-2015年平均值。

 

热岛强度与热岛比率

　　城市热岛效应是指城市的气温明显高于外围郊区的现象，是衡量城市生态环境质量状况的主要指标。本报告使用热岛强度和热岛比率来衡量城市热岛效应，基于直接比对方法及CE312观测数据，对陆表温度进行直接验证与间接验证，产品总体精度为1K以内，在此基础之上进行热岛强度与比率产品计算。

 

路网密度

　　道路密度是指一定区域内道路总长度与该地区面积之比，是评价某一地区的交通状况的常用指标之一。

 

道路通行能力指数

　　不同类型运输线路的等级通行能力不同，给不同类别的道路赋予不同的权重。一定区域内不同等级道路的加权平均总和与该地区面积之比，即为道路通行能力指数。

 

景观破碎度

　　破碎度表征景观被分割的破碎程度，反映景观空间结构的复杂性，在一定程度上反映了人类对景观的干扰程度。它是由于自然或人为干扰所导致的景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程，景观破碎化是生物多样性丧失的重要原因之一，它与自然资源保护密切相关。

 

道路对景观破碎度的影响占比

　　自然环境中的道路作为一种隔离性很强的线性基础设施，对景观有切割的作用。在有道路和无道路两种情景下，可计算道路对景观格局指数的贡献率。其计算方法是，道路对景观破碎度的影响占比 =（有道路景观破碎度-无道路景观破碎度）/ 有道路景观破碎度。

 

公路通达性指数

　　公路通达性指数是描述国家和地区基础设施建设水平的重要考量，数值越大，表明公路通达性越好，其交通基础设施越发达，城市与区域之间的可达性越强。

　　公路通达性指数的计算过程如下：首先对原始第1级道路分别计算5km、10km、15km、20km、25km缓冲区，将以上缓冲区分别赋为第1-5级道路。接着对原始第2级道路也分别计算5km、10km、15km、20km、25km缓冲区，但是将以上缓冲区分别赋为第2-6级道路。以此类推，由原始第3级道路经缓冲区计算得到第3-7级道路；由原始第4级道路经缓冲区计算得到第4-8级道路；由原始第5级道路经缓冲区计算得到第5-9级道路。由此计算得到9级道路，特别地，将9级之外的道路增补为第10级道路。参照当前道路通行速度的国际标准，将1-10级公路通达性指数分别赋值为100公里/时、90公里/时、80公里/时、70公里/时、60公里/时、50公里/时、40公里/时、30公里/时、20公里/时、10公里/时。最后，对以上所有缓冲区做叠加运算，将通过每个象元的最高道路等级作为该象元的最终道路等级，由此可以得到每个象元的公路通达性指数。

 

下行短波辐射

　　短波辐射，一般指的是0.3~4μm之间的太阳辐射能量。太阳辐射能在可见光波段（0.4～0.76μm）、红外波段（>0.76μm）和紫外波段（<0.4μm）部分的能量分别占50%、43%和7%，即集中于短波波段，故将太阳辐射称为短波辐射。下行短波辐射是指太阳辐射穿过大气层，被大气吸收、散射，以及经过地表-大气间的多次散射后，最终到达地表部分的太阳辐射能。本报告生产的2015年下行短波辐射产品空间范围覆盖“一带一路”监测区域，空间分辨率为5km，时间分辨率为3小时及每日，利用地面观测数据与卫星遥感产品直接对比的方法，对产品进行直接验证，产品总体总体相关系数为 0.93，总体偏差为10.13 W/m2 (5.86%)，均方根误差为35.83 W/m2 (20.72%)。

　　中华人民共和国气象行业标准(QX/T 89-2008)依照太阳总辐射年总量，将太阳能资源划分为四个等级，分别为：

　　I.资源最丰富：太阳总辐射年总量≥6300 MJ/(m2.a)

　　II.资源很丰富：太阳总辐射年总量5040—6300 MJ/(m2.a)

　　III.资源丰富：太阳总辐射年总量3780—5040 MJ/(m2.a)

　　IV.资源一般：太阳总辐射年总量＜3780 MJ/(m2.a)

 

太阳能发电潜力评估

 

蒸散

　　蒸散（Evapotranspiration, ET）是土壤–植物–大气连续体中水分运动的重要过程，包括蒸发和蒸腾，蒸发是水由液态或固态转化为气态的过程，蒸腾是水分经由植物的茎叶散逸到大气中的过程。本报告根据遥感产品和欧洲中期天气预报中心ECMWF大气再分析数据生产的 2010–2015年蒸散产品空间范围覆盖全球，空间分辨率为1km，时间分辨率为1天，利用涡动相关站点潜热通量观测数据对蒸散产品进行精度评价，多数站点的产品精度达到80%以上

 

水分盈亏

　　水分盈亏反映了不同气候背景下大气降水的水分盈余亏缺特征，是指降水与蒸散之间的差值。本报告生产的 2010–2015年水分盈亏产品空间范围覆盖全球，空间分辨率为1km，时间分辨率为1月。