縣級(jí)森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法研究與實(shí)踐

葉根華 王文武 劉建宇

（1浙江省松陽(yáng)縣林業(yè)局 323400；2浙江省森林資源監(jiān)測(cè)中心 浙江杭州 310020）

1 研究區(qū)基本概況

松陽(yáng)縣地處浙西南，位于東經(jīng) 119°10′—119°42′，北緯28°14′—28°27′。東鄰麗水，南接云和、龍泉，西界遂昌，北連武義。土地 總 面積 140383.5hm2， 林 業(yè)用地113711.8hm2，占土地總面積的 81%，有林地面積 96979.7 hm2，系全山區(qū)縣，為浙江省九大林業(yè)重點(diǎn)縣之一。境內(nèi)境內(nèi)群峰起伏，山巒疊嶂，海拔相差懸殊，有海拔千米以上山峰225座，最高峰箬寮峴海拔1503m，最低海拔78m，平均海拔547m。南、西部多高山，北、東多中低山，中部有浙江南部最大的山間盆地，因其平坦寬廣亦稱松古盆地?？h內(nèi)河流以松陰溪、小港為主干飛屬甌江水系。全縣林地土壤主要有紅壤、黃壤、巖性土、潮土等4大類。境內(nèi)氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫14.2℃～17.7℃，年平均降雨量1532mm。主要植被類型有針葉林、針闊混交林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、毛竹林和經(jīng)濟(jì)林。主要優(yōu)勢(shì)樹種有馬尾松（Pinus massoniana Lamb）、杉木（Cunninghamia Lanceolata）、木荷（Schima superba Gardn et Champ）、楓香（Liquidambar formosana Hance）、苦櫧（Castanopsis sclerophylla (Lindl.)Schott）、香樟（Cinnamomum camphora (L.) Presl.）、毛竹（Phyllostachys hterocycla）、櫟類、其它闊葉樹種等。

2 研究方法

本研究以隨機(jī)抽查的方式確定研究區(qū)域土地總面積的20.35%的小班進(jìn)行復(fù)位調(diào)查。利用1∶10000地形圖及西安80坐標(biāo)航片作為調(diào)查底圖（RS技術(shù)），對(duì)原萬(wàn)分之一“北京 54坐標(biāo)”地形圖小班線轉(zhuǎn)繪到“西安80坐標(biāo)”圖上，并利用航片對(duì)部分小班因子進(jìn)行判讀；利用《浙江省二類數(shù)據(jù)管理更新系統(tǒng)》對(duì)突變小班和復(fù)位調(diào)查小班進(jìn)行手工更新，以省級(jí)固定樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立林分動(dòng)態(tài)模型，對(duì)漸變小班進(jìn)行模型更新，從而建立松陽(yáng)縣2009年度森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)小班數(shù)據(jù)庫(kù)，并輸出各類森林資源統(tǒng)計(jì)表；在ArcGIS支持下,對(duì)轉(zhuǎn)繪、掃描、配準(zhǔn)后的小班地形圖進(jìn)行矢量化，建立小班矢量化數(shù)據(jù)庫(kù)；將小班數(shù)據(jù)和小班矢量化數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤檢查并修正后，以圖形屬性表和小班表的“村代碼+林班號(hào)+小班號(hào)”為關(guān)鍵字段，將小班的所有屬性數(shù)據(jù)表與圖形屬性表通過(guò)關(guān)鍵字段關(guān)聯(lián)起來(lái)，建立圖形庫(kù)與小班數(shù)據(jù)庫(kù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。最后，利用ArcGIS的強(qiáng)大的歸納統(tǒng)計(jì)和空間分析功能,制作并輸出研究區(qū)域各類森林資源分布圖以及其空間分布等,通過(guò)圖表的分析對(duì)研究區(qū)域的森林資源現(xiàn)狀及變化特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)。

3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)路線

3.1 技術(shù)流程圖

圖1 松陽(yáng)縣森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)操作流程

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）小班數(shù)據(jù)更新采用以檔案臺(tái)賬更新（手工更新）為主體，復(fù)位調(diào)查、漸變推算相結(jié)合的更新方法。

（2）采用以室內(nèi)手工更新與實(shí)地核查相結(jié)合，傳統(tǒng)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的方法。即復(fù)位調(diào)查村采用傳統(tǒng)調(diào)查技術(shù)，檔案室內(nèi)更新以森林資源地理信息系統(tǒng)、森林資源二類管理系統(tǒng)為平臺(tái)，進(jìn)行小班屬性數(shù)據(jù)更新。根據(jù)檔案資源變化情況，形成相應(yīng)的造林、征占用林地專題圖。漸變推算運(yùn)用科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推算。

（3）蓄積量更新方法采用漸變推算更新、復(fù)位調(diào)查蓄積量抽樣總體控制相結(jié)合的方法。復(fù)位調(diào)查既作為現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分，又作為總體蓄積量的抽樣控制。

3.3 外業(yè)調(diào)查及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

在本次復(fù)位調(diào)查及補(bǔ)充調(diào)查中，首次應(yīng)用了航片判讀技術(shù)（RS技術(shù)）及衛(wèi)星導(dǎo)航（GPS技術(shù)），確保準(zhǔn)確判讀小班變化因子及小班歸并調(diào)整，提高了調(diào)查的準(zhǔn)確度。

（1）復(fù)位調(diào)查。復(fù)位調(diào)查是原則上保持原有小班界線不動(dòng)，對(duì)隨機(jī)抽取的村范圍內(nèi)所有?。?xì)）班按照相關(guān)規(guī)程重新調(diào)查。復(fù)位調(diào)查的小班包括突變小班、漸變小班。本次復(fù)位調(diào)查涉及81個(gè)行政村和兩個(gè)國(guó)有林場(chǎng)共87個(gè)林班，調(diào)查土地面積428819畝，其中有林地面積296865畝。

（2）補(bǔ)充調(diào)查。本次補(bǔ)充調(diào)查對(duì)象主要為2006—2008年的造林地、經(jīng)濟(jì)林地。外業(yè)補(bǔ)充調(diào)查涉及全縣 157個(gè)行政村，1448個(gè)小班，面積127552畝。

（3）復(fù)位調(diào)查與外業(yè)補(bǔ)充調(diào)查后，即將小班數(shù)據(jù)錄入《浙江省二類數(shù)據(jù)管理更新系統(tǒng)》中，并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查、統(tǒng)計(jì)制表。

3.4 建立矢量化數(shù)據(jù)庫(kù)

首先將從北京54坐標(biāo)轉(zhuǎn)繪到西安80坐標(biāo)的地形圖進(jìn)行掃描后，導(dǎo)入ArcMap中，利用ArcMap中的影像校準(zhǔn)和配準(zhǔn)功能進(jìn)行掃描圖像的配準(zhǔn)。通過(guò)讀圖，我們知道坐標(biāo)的點(diǎn)就是公里網(wǎng)格的交點(diǎn)，我們可以從圖中均勻的取幾個(gè)點(diǎn)。一般在實(shí)際中，這些點(diǎn)應(yīng)該能夠均勻分布。使用 ArcMap 中的校正工具（Georeferncing）在掃描圖上精確到找一個(gè)控制點(diǎn)點(diǎn)擊，然后鼠標(biāo)右擊輸入該點(diǎn)實(shí)際的坐標(biāo)位置，用相同的方法，在影像上增加多個(gè)控制點(diǎn)，輸入它們的實(shí)際坐標(biāo)。增加所有控制點(diǎn)后，在校準(zhǔn)工具菜單下，點(diǎn)擊更新。更新后，就變成真實(shí)的坐標(biāo)。然后點(diǎn)擊矯正（Rectify），將校準(zhǔn)后的影像另存。通過(guò)對(duì)所有掃描后圖件糾正、柵格圖檢查后，開展點(diǎn)、線、面的矢量化工作。最后，在完成行政界線、行政駐地、小班線面的矢量化基礎(chǔ)上建立松陽(yáng)縣森林資源小班的矢量化數(shù)據(jù)庫(kù)。并通過(guò)圖形屬性表的關(guān)鍵字段與《浙江省二類數(shù)據(jù)管理更新系統(tǒng)》中的小班數(shù)據(jù)屬性表關(guān)聯(lián)起來(lái),建立圖形庫(kù)與小班數(shù)據(jù)庫(kù)屬性的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并利用ArcGIS的強(qiáng)大的歸納統(tǒng)計(jì)和空間分析功能,制作并輸出各類森林資源分布圖等圖面資料。

3.5 建立動(dòng)態(tài)更新模型

（1）林分動(dòng)態(tài)指數(shù)。為更準(zhǔn)確地描述林分動(dòng)態(tài)，設(shè)立林分動(dòng)態(tài)指數(shù)。林分因子動(dòng)態(tài)過(guò)程和動(dòng)態(tài)潛變由立地質(zhì)量、經(jīng)營(yíng)狀況、林分因子狀況綜合影響決定，現(xiàn)狀林分因子既是立地質(zhì)量、以前的經(jīng)營(yíng)狀況綜合作用的結(jié)果，也對(duì)以后的林分動(dòng)態(tài)產(chǎn)生深刻的影響。因此，把某?。?xì)）班的林分因子與縣域內(nèi)相同年齡的林分因子平均值之比，稱為林分動(dòng)態(tài)指數(shù)，包括樹高指數(shù)、胸徑指數(shù)、蓄積指數(shù)，分別為：①林分平均樹高指數(shù)(ih )=t年生林分平均高(ht)/t年生縣域內(nèi)林分平均高(Ht)；②林分平均胸徑指數(shù)(id) =t年生林分平均胸徑(dt)/t年生縣域內(nèi)林分平均胸徑(Dt)；③林分平均蓄積指數(shù)(iv)=t年生林分每畝蓄積量(vt)/t年生縣域內(nèi)林分每畝蓄積量(Vt)。

（2）林分因子平均動(dòng)態(tài)過(guò)程模型。平均胸徑、平均樹高、每畝蓄積量生長(zhǎng)過(guò)程利用省級(jí)樣地歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)采用多種生長(zhǎng)方程擬合林分平均動(dòng)態(tài)過(guò)程，其中 Mitscherlich 、Gompertz,1825、weibull擬合性能良好，擬合圖形呈典型“S”型，規(guī)律性強(qiáng)。表達(dá)式分別為：

（y為林分因子，如平均胸徑、平均樹高、每畝蓄積量；x為林分平均年齡；ci（i=1，2，3）為參數(shù)）

（3）?。?xì)）班林分因子動(dòng)態(tài)估測(cè)模型。小（細(xì)）班的平均胸徑、平均樹高、每畝蓄積量3個(gè)林分因子動(dòng)態(tài)估測(cè)方法是，把林分因子平均動(dòng)態(tài)過(guò)程為導(dǎo)向曲線，以林分動(dòng)態(tài)指數(shù)比例平移法為基礎(chǔ)，結(jié)合系數(shù)調(diào)整法。分別為：

（根據(jù)林分動(dòng)態(tài)過(guò)程模型計(jì)算Ht+1為縣域林分平均樹高、Dt+1為縣域林分平均胸徑；Vt+1為縣域林分平均每畝蓄積量；ht+1為某?。?xì)）班林分平均樹高的估測(cè)值；dt+1為某小（細(xì)）班林分平均胸徑的估測(cè)值；vt+1為某?。?xì)）班林分每畝蓄積量的估測(cè)值；k1、k2分別為調(diào)整系數(shù)，取值0～0.1，一般情況下取0）

（4）散生木與四旁樹生長(zhǎng)模型。散生木、四旁木接近孤立狀態(tài)，兩者建立統(tǒng)計(jì)單木模型。胸徑、樹高采用生長(zhǎng)率方法估測(cè)，并根據(jù)散生木或四旁樹的胸徑、樹高、株數(shù)，采用實(shí)驗(yàn)形數(shù)法可以計(jì)算蓄積。分別為：

（TDt+1、TDt分別為t+1年、t年散生木或四旁樹的平均胸徑；THt+1、THt分別為t+1年、t年散生木或四旁樹的平均樹高；PDt、PHt分別為t年散生木或四旁樹的平均胸徑、平均樹高生長(zhǎng)率；ci（i=1，2，3）為參數(shù)）

4 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果及檢驗(yàn)

本次動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的主要因子是地類面積、林木蓄積量。土地總面積與2005年調(diào)查數(shù)據(jù)保持不變，地類面積通過(guò)檔案手工更新、復(fù)位調(diào)查進(jìn)行更新；林木蓄積量分別通過(guò)手工更新、復(fù)位調(diào)查、數(shù)學(xué)模型三種方法更新到小班。通過(guò)采用抽樣比估計(jì)計(jì)算：全縣小班數(shù)31678個(gè)，樣本小班數(shù)6640個(gè)。在95%可靠性下總體蓄積量估計(jì)值為：4509680.625立方米，精度87.7%，置信區(qū)間為：[3955867.586，5063493.664]。

通過(guò)更新結(jié)果顯示，復(fù)位調(diào)查、手工更新、模型更新與復(fù)位調(diào)查抽樣比估計(jì)推算結(jié)果相吻合。復(fù)位調(diào)查、手工更新、模型更新三種方法更新出的蓄積量之和為4277285立方米，處于抽樣比估算方法的置信區(qū)間內(nèi)，因此說(shuō)明復(fù)位調(diào)查、手工更新、數(shù)學(xué)模型更新的方法切實(shí)可行。

5 討 論

5.1 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作的檔案管理

目前森林資源突變小班的檔案只能通過(guò)手工對(duì)森林資源變化情況進(jìn)行記錄存檔。存在檔案資料散落在各業(yè)務(wù)科室，未統(tǒng)一歸檔，個(gè)別檔案存在資料遺失和圖、表、卡不齊全、填寫失誤、圖面勾繪不清、張冠李戴等的現(xiàn)象。因此，在森林資源檔案管理上，要建立一個(gè)縣級(jí)森林資源檔案管理中心，負(fù)責(zé)縣域內(nèi)的森林資源檔案管理工作。并建立一套完整、及時(shí)傳遞和收發(fā)的管理制度，進(jìn)一步規(guī)范檔案管理。同時(shí)，利用檔案管理中心及時(shí)對(duì)縣域內(nèi)的森林資源變化情況進(jìn)行更新，以達(dá)到實(shí)時(shí)開展森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

5.2 繼續(xù)完善更新模型

對(duì)于區(qū)域內(nèi)自然消長(zhǎng)的林木來(lái)說(shuō)，使用模型進(jìn)行更新是一種快捷高效、省時(shí)的方法。但不是所有的地方都是相同的模型，建立更新模型不僅需要專業(yè)的技術(shù)人才，而且復(fù)雜的模型系統(tǒng)，由于某些環(huán)節(jié)考慮不周或某個(gè)關(guān)鍵因子出現(xiàn)誤差，可能會(huì)導(dǎo)致更新數(shù)據(jù)與實(shí)際真實(shí)值相差很大。因此，對(duì)于利用數(shù)學(xué)模型更新，模型的建立要利用當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)進(jìn)行擬合，還須利用逐年實(shí)地調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)模型進(jìn)行修正完善。同時(shí)對(duì)模型更新的數(shù)據(jù)，要通過(guò)抽樣調(diào)查來(lái)檢驗(yàn)其可靠性。

5.3 對(duì)監(jiān)測(cè)工作的幾點(diǎn)建議

（1）培養(yǎng)和引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才。目前，“3S”技術(shù)在林業(yè)上的應(yīng)用還屬于起步階段，國(guó)內(nèi)從事林業(yè)“3S”技術(shù)研究和應(yīng)用的專業(yè)、技術(shù)隊(duì)伍相對(duì)緊缺，特別是在縣級(jí)從事的“3S”技術(shù)推廣應(yīng)用的人員幾乎是鳳毛麟角。因此，要進(jìn)一步加大人才培養(yǎng)和引進(jìn)的力度，建立縣級(jí)“3S”專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍?？h林業(yè)主管部門需要配備熟悉林業(yè)調(diào)查、森林資源數(shù)據(jù)分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的高素質(zhì)人才，更好的將“3S”技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)中。

（2）擴(kuò)展監(jiān)測(cè)內(nèi)容，拓寬“3S”技術(shù)的應(yīng)用范圍。目前森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以林地、林木實(shí)體森林資源監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)，以面積變化、蓄積變化為重點(diǎn)，為森林資源與生態(tài)狀況綜合監(jiān)測(cè)奠定良好基礎(chǔ)。應(yīng)將擴(kuò)展監(jiān)測(cè)內(nèi)容擴(kuò)展，適時(shí)開展森林生態(tài)功能監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、綠色GDP核算、林木和林地使用權(quán)流轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)、森林災(zāi)害監(jiān)測(cè)、野生動(dòng)物資源監(jiān)測(cè)等；應(yīng)將 “3S”技術(shù)的應(yīng)用研究范圍拓寬林業(yè)更多領(lǐng)域，如應(yīng)用于退耕還林遙感監(jiān)測(cè)、城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、城鄉(xiāng)綠化調(diào)查(采用RS技術(shù))等。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步建立數(shù)據(jù)服務(wù)中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)向社會(huì)提供所需的資源信息，實(shí)現(xiàn)資源信息共享。

（3）進(jìn)一步研究“3S”技術(shù)與其它技術(shù)的集成。在建立森林資源各種數(shù)據(jù)庫(kù)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享的基礎(chǔ)上，將“3S”技術(shù)與統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)計(jì)模型等技術(shù)的集成和融合，并進(jìn)行林業(yè)專題模型以及預(yù)測(cè)模型的開發(fā)研究，逐步實(shí)現(xiàn)森林資源發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)和決策的科學(xué)化，為決策部門提供參考。

[1] 浙江省林業(yè)廳. 浙江省縣級(jí)森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)操作細(xì)則 [z]. 2008.

[2] 浙江省林業(yè)廳. 浙江省森林資源檔案管理實(shí)施辦法（試行）[z]. 2008.

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