



主创设计:吴苏苏 魏威
设计成员:周军灵 顾博康 王言鑫
指导老师:张英虎
作品编号:ILIA-S-202513516
参赛组别:学生组
作品类别:方案设计 - 碳中和与可持续设计 - 碳汇系统设计
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设计说明
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申报类别:作品奖
项目名称:林草碳汇优先流'水库'效应多元素耦合建模与三维可视化
院校名称:南京林业大学-林草学院、水土保持学院
指导老师:张英虎
主创姓名:吴苏苏 魏威
成员姓名:周军灵 顾博康 王言鑫
设计时间:2025-08-01
项目地点:江苏省句容市下蜀林场
项目类别:方案设计-碳中和与可持续设计-碳汇系统设计

林草碳汇优先流“水库”效应多元素耦合建模与三维可视化系统技术路线图
本技术路线图展示了项目研究的核心流程与集成创新框架。研究遵循“数据驱动、模型耦合、三维可视”的思路,通过三大模块串联起从原始数据到科学结论的全过程:
1. 优先流指标智能识别: 基于K-means聚类算法对土壤染色图像进行智能解析,自动化计算七大优先流特征参数,为研究提供精准数据基础。
2. 水流路径三维重构: 利用序列二维图像进行点云生成与三维建模,首次实现优先流空间形态的立体、动态可视化。
3. 碳汇效应机器学习预测:集成6种机器学习算法,融合土壤理化性质与优先流参数,构建碳储量预测模型,并将结果直观映射于可视化界面。
该路线体现了图像处理、人工智能、三维建模等多技术融合,攻克了传统方法效率低、不直观、机理分离的难题。
设计说明

优先流指标计算界面
本界面体现了 “功能集成化” 设计理念,将多软件功能整合于统一平台。施工中应用了K-means聚类与HSV阈值分割等算法进行智能图像解析。其核心亮点是提供双重处理路径,并以与传统方法R²=0.995的拟合精度证明了算法的可靠性与准确性

三维可视化建模流程界面
本界面秉承 “流程化引导” 设计理念,将复杂建模简化为七个直观步骤,极大降低操作门槛。其核心技术为基于序列二维切片的点云生成与体素化算法,通过插值处理构建高精度模型。亮点在于终端日志实时反馈和参数灵活可调,实现了科研精度与操作便捷性的统一。

碳储量预测模块界面
本界面展现了 “复杂算法封装化” 设计哲学,用户通过点选即可调用六大预训练模型。技术创新在于将优先流参数纳入预测特征体系,实现了水碳过程的耦合建模。其直接价值在于预测结果可通过圆圈大小动态可视化于剖面图,提供即时、直观的决策支持。
设计感悟
设计亮点
专家评语
该方案创新性融合图像处理、人工智能与三维建模技术,打造 “模型 - 数据 - 可视化” 一体化平台,攻克传统方法效率低、维度单一难题,为生态碳汇评估与智慧管理提供标杆范式,技术集成度与跨学科创新行业领先。
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