不同調(diào)查方法森林資源調(diào)查結(jié)果的整合技術(shù)研究

朱 磊

（國家林業(yè)局華東森林資源監(jiān)測中心 浙江杭州 310019）

對(duì)某一區(qū)域內(nèi)，森林資源總量是客觀性的，也是唯一的。但在森林資源調(diào)查中，由于采用不同的調(diào)查方法，會(huì)得到不同的調(diào)查結(jié)果。目前各?。ㄊ小^(qū)）普遍存在一類清查和二類調(diào)查“兩套數(shù)”、“兩張皮”的現(xiàn)象［1］，給森林資源管理帶來很大不便。如何將一類清查成果和二類調(diào)查成果進(jìn)行有效整合［2］，成為森林資源管理部門期待解決的燃眉問題。學(xué)術(shù)界常見的整合思路主要分兩類：一是以一類清查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為控制，對(duì)二類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)制平差；二是以字段的調(diào)查精度為主要依據(jù)，對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行取舍，從而整合為一套綜合性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)［3］。這兩類方法均只是對(duì)字段的總體統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行整合或取舍，對(duì)分項(xiàng)或分區(qū)域的統(tǒng)計(jì)分析則很難實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用范圍受限較大。本文從數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)的層面對(duì)兩套數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，不僅可生成相應(yīng)的森林資源整合數(shù)據(jù)庫，產(chǎn)出總體森林資源數(shù)據(jù)，也能分縣區(qū)統(tǒng)計(jì)分析其森林資源狀況，進(jìn)一步拓展和豐富了一類清查成果，屬于深層次的系統(tǒng)性整合，具體思路是通過地理信息系統(tǒng)技術(shù)將基于小班的二類成果面狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為基于樣地的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)，以一類數(shù)據(jù)為控制數(shù)據(jù)，根據(jù)二套數(shù)據(jù)的差值對(duì)加密的樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行拉伸或壓縮，從而實(shí)現(xiàn)兩套數(shù)的技術(shù)性整合，為森林資源管理和學(xué)術(shù)專家提供決策參考和技術(shù)思路。

1 調(diào)查方法概述

目前森林資源調(diào)查的方法歸納起來可分為抽樣調(diào)查和區(qū)劃調(diào)查兩大類。

抽樣調(diào)查是在調(diào)查區(qū)域內(nèi)隨機(jī)或機(jī)械布設(shè)一定數(shù)量的樣地，通過準(zhǔn)確調(diào)查樣地推算區(qū)域的森林資源總量。典型的方法是國家一類清查，以省（市、區(qū)）為單位織織實(shí)施，對(duì)設(shè)定的固定樣地每五年復(fù)位調(diào)查一次，產(chǎn)出各?。ㄊ?、區(qū)）的森林資源數(shù)據(jù)，匯總后得到國家森林資源數(shù)據(jù)，各調(diào)查因子可統(tǒng)計(jì)其抽樣精度，面積越大精度越高，面積小的精度無法保證。調(diào)查的主要目的是為了快速掌握大尺度宏觀區(qū)域的森林資源狀況，為制定或調(diào)整林業(yè)方針政策、規(guī)劃、計(jì)劃提供依據(jù)，在短時(shí)間內(nèi)能夠產(chǎn)出符合精度要求的森林資源數(shù)據(jù)，成本費(fèi)用低，但只能產(chǎn)出清查省的總體數(shù)據(jù)，各地級(jí)市和縣（市、區(qū)）的森林資源狀況無法反映，具體數(shù)據(jù)不能落實(shí)到山頭地塊。

區(qū)劃調(diào)查是一般以小班為單位，將調(diào)查區(qū)域區(qū)劃為若干小區(qū)域，逐塊全面調(diào)查后匯總得到森林資源數(shù)據(jù)。最為典型的方法為二類調(diào)查，通常以縣級(jí)行政區(qū)域（國有林場、自然保護(hù)區(qū)或森林公園）為單位組織實(shí)施，每十年調(diào)查一次，產(chǎn)出覆蓋各鄉(xiāng)鎮(zhèn)單位的森林資源數(shù)據(jù)，逐縣匯總得到全省的森林資源數(shù)據(jù)。調(diào)查主要是滿足森林經(jīng)營方案編制、總體設(shè)計(jì)、林業(yè)區(qū)劃等需要，主要優(yōu)勢在于不僅產(chǎn)出總體數(shù)據(jù)，而且產(chǎn)出的森林資源數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確的空間分布，能落實(shí)到山頭地塊[4]，但調(diào)查工作量大，每個(gè)小班屬性因子的調(diào)查精度不高，矢量化數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和處理較為困難，對(duì)計(jì)算機(jī)配置要求也較高。

2 整合思路

根據(jù)一類樣地的橫縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將其加載到地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，建立樣地點(diǎn)狀圖層，利用編程工具進(jìn)行等間距樣地加密，使其能滿足產(chǎn)出縣級(jí)森林資源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的抽樣精度要求。然后與二類小班面狀數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，對(duì)中心點(diǎn)落入小班內(nèi)的樣地，將二類小班的屬性利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)賦值給樣地屬性，確定其所代表的權(quán)重面積，從而將基于小班為二類成果面狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為基于樣地的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)，使兩套數(shù)據(jù)具備相同的整合對(duì)接窗口。再以一類數(shù)據(jù)為控制數(shù)據(jù)，根據(jù)二套數(shù)據(jù)的差值對(duì)加密的樣地?cái)?shù)據(jù)拉伸或壓縮，從而實(shí)現(xiàn)兩套數(shù)的技術(shù)性整合。

3 整合技術(shù)方法

3.1 技術(shù)準(zhǔn)備

一般情況下各地二類匯總成果皆包含行政界、林班界、大班界、小班界等的矢量化數(shù)據(jù)，否則應(yīng)對(duì)二類成果圖進(jìn)行矢量化，創(chuàng)建規(guī)范的數(shù)據(jù)層，將其加載到地理信息軟件平臺(tái)。逐個(gè)字段規(guī)范其屬性因子，使兩套數(shù)據(jù)具有相同的屬性結(jié)構(gòu)和量度單位。確定需要整合的字段，并按優(yōu)先順序?qū)⑵渑判?，整合字段一般為地類、林種和蓄積量等關(guān)鍵字段，選擇的整合字段在一類統(tǒng)計(jì)成果中須達(dá)到相應(yīng)的抽樣精度要求，否則該字段整合結(jié)果難以讓人信服。

圖1 一類清查數(shù)據(jù)和二類調(diào)查數(shù)據(jù)整合技術(shù)思路示意圖

3.2 樣地?cái)?shù)據(jù)確定

先根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)表的特征和精度要求計(jì)算所需布設(shè)樣地的數(shù)量，樣本數(shù)量至少要能滿足縣級(jí)森林資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)需要，因?yàn)槭〖?jí)森林資源數(shù)據(jù)常常是分縣區(qū)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行匯總。由于樣地是計(jì)算機(jī)自動(dòng)布設(shè)，賦值是計(jì)算機(jī)批量進(jìn)行的，因此可通過增加樣地?cái)?shù)量的方式來提高抽樣精度。如果要考慮產(chǎn)出縣級(jí)分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)表，樣地應(yīng)進(jìn)一步加密，可按縣為單位進(jìn)行布設(shè)后再匯總，但應(yīng)注意布設(shè)樣地的面積權(quán)重，產(chǎn)生的匯總誤差也應(yīng)累計(jì)到全省的總誤差內(nèi)。

3.3 樣地布設(shè)與賦值

根據(jù)區(qū)域行政面積的大小和樣地?cái)?shù)據(jù)確定樣地間距，計(jì)算方法是將區(qū)域行政面積除以樣地?cái)?shù)量，再開方取整。采用編程的方式自動(dòng)產(chǎn)生加密樣地橫縱坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)值在地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)上生成樣地分布圖。將樣點(diǎn)圖層和二類小班面圖層進(jìn)行疊加，對(duì)中心點(diǎn)落入二類小班內(nèi)的樣地，利用系統(tǒng)的空間屬性關(guān)系將小班的屬性數(shù)據(jù)賦值給樣地屬性，使樣地與其中心點(diǎn)落入二類小班具有相同的屬性數(shù)據(jù)。如果樣地坐標(biāo)數(shù)據(jù)與一類樣地坐標(biāo)相同，用一類樣地的屬性數(shù)據(jù)代替樣地的屬性數(shù)據(jù)，以便不影響一類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。例見圖1，該圖為某縣二類調(diào)查成果矢量圖的西北部角點(diǎn)，圖中方形黑框?yàn)橛?jì)算機(jī)自動(dòng)布設(shè)的樣地，深色圖斑為樣地中心點(diǎn)落入的二類面狀小班，淺色圖斑為樣地中心點(diǎn)未落入的二類面狀小班，白色部分為非林地，利用計(jì)算機(jī)將深色小班的屬性讀取給中心點(diǎn)落入其內(nèi)部的樣地，即可實(shí)現(xiàn)加密樣的自動(dòng)賦值。

3.4 數(shù)據(jù)的壓縮與拉伸

統(tǒng)計(jì)加密后的森林資源數(shù)據(jù)，如果整合字段的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)大于一類數(shù)據(jù)，則應(yīng)進(jìn)行圧縮處理，反之則需拉伸處理。圧縮和拉伸僅針對(duì)不與一類樣地重復(fù)的樣地，以確保一類樣地的原始性。對(duì)地類、林種等屬性，壓縮和拉伸的方法是整體調(diào)整樣地代表的權(quán)重面積，由于土地總面積是定數(shù)，某一地類數(shù)偏高，則其它地類會(huì)偏低，因此壓縮和拉伸時(shí)應(yīng)保持土地總面積不變。以地類調(diào)整為例：如某地區(qū)共加密布設(shè)1萬個(gè)樣地，加密后的喬木林面積比一類面積多20萬畝，竹林少15萬畝，宜林地少5萬畝。調(diào)整方法為：將所有喬木林樣地的權(quán)重面積減去20萬畝，竹林樣地的權(quán)重面積加上15萬畝，宜林樣地的權(quán)重面積加上5萬畝。對(duì)蓄積可直接調(diào)整樣地蓄積量，但調(diào)查系數(shù)的確定應(yīng)考慮到喬木林樣地本身的蓄積量大小，如蓄積量本身為0立方米，不應(yīng)再作加減，蓄積量越大，調(diào)整量應(yīng)越大。

3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

整合后的數(shù)據(jù)庫在經(jīng)過壓縮和拉伸之后，可采用一類清查的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析整合字段的統(tǒng)計(jì)值是否與控制數(shù)據(jù)相符，若不相符，則應(yīng)繼續(xù)調(diào)整，直到滿足要求為止。數(shù)據(jù)調(diào)整時(shí)應(yīng)在確保第一個(gè)字段權(quán)重面積不變的情況下調(diào)整第二個(gè)字段，避免前面的字段平衡后又轉(zhuǎn)為不平衡。最后統(tǒng)計(jì)主要字段的調(diào)查精度和真值區(qū)間，看是否達(dá)到相關(guān)要求，否則應(yīng)增加樣地?cái)?shù)量，重新布設(shè)樣地和賦值，符合要求后正式生成整合成果數(shù)據(jù)庫，即可進(jìn)行各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

4 幾點(diǎn)說明與討論

（1）若采用本方法，將二類數(shù)據(jù)整合到一類清查成果，須滿足以下條件，否則產(chǎn)出的成果難以到得公認(rèn)：一是二類成果數(shù)據(jù)應(yīng)落在一類成果數(shù)據(jù)的真值區(qū)間內(nèi)，符合精度要求，若二類數(shù)據(jù)落在一類成果數(shù)據(jù)的誤差范圍之外，那么二套數(shù)據(jù)的差值不是方法誤差，屬調(diào)查誤差，應(yīng)進(jìn)行調(diào)查糾錯(cuò)后再進(jìn)行整合，如果強(qiáng)制整合，數(shù)據(jù)扭曲性太大，實(shí)用價(jià)值不高；二是該地區(qū)已確認(rèn)一類數(shù)據(jù)為公布數(shù)據(jù)，代表官方權(quán)威數(shù)據(jù)，如果該地區(qū)已認(rèn)可當(dāng)?shù)氐亩悢?shù)據(jù)為官方數(shù)據(jù)，進(jìn)行此項(xiàng)工作無實(shí)質(zhì)意義；三是假定二類小班的外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，所區(qū)劃的每個(gè)小班在空間上是均質(zhì)的，落入小班的加密樣地，其屬性因子與小班完全一致。

（2）利用本方法能夠?qū)⒍愓{(diào)查成果和一類清查成果有效整合起來，解決各?。ㄊ?、區(qū)）兩套數(shù)、兩張皮的問題，拓展了一類清查成果，并能生成帶有空間坐標(biāo)和各種尺度的森林資源數(shù)據(jù)庫，在樣地?cái)?shù)量達(dá)到相應(yīng)要求的情況下，借助地理信息系統(tǒng)的空間屬性和編程工具，可實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用區(qū)域的快速出數(shù)、應(yīng)急監(jiān)測和制定各類森林分布圖。

（3）目前全國正在推進(jìn)林地一張圖的工作，主要是將二類調(diào)查成果的矢量圖逐縣逐省匯總起來，可能會(huì)面臨兩大難題：一是匯總工作量很大，由于各級(jí)行政界線爭議較多，兩個(gè)相鄰區(qū)域重和漏區(qū)塊的匯總協(xié)調(diào)難度大；二是由于是以圖班為基礎(chǔ)進(jìn)行匯總的，會(huì)產(chǎn)生海量的各類點(diǎn)線面圖層，目前的常規(guī)計(jì)算機(jī)處理能力、貯存能力均難以有效支持，特別在全國匯總階段。利用本技術(shù)思路可大大縮短工作量，整合成果是一個(gè)不帶圖界的簡單數(shù)表，占用內(nèi)存小，處理快捷，可相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)各地的匯總工作，生成全國的“一套數(shù)”的森林資源數(shù)據(jù)庫。

[1] 曾偉生,周佑明.森林資源一類和二類調(diào)查存在的主要問題與對(duì)策[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2003, 22(4):8-11.

[2] 傅賓領(lǐng)，古育平等.新時(shí)期加強(qiáng)森林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測的對(duì)策措施[J].林業(yè)資源管理，2007, (1):25-28.

[3]曾偉生.森林資源一類清查和二類調(diào)查數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)性問題探討[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2008, 27(1):50-52.

[4] 熊澤彬，周光輝.關(guān)于森林資源監(jiān)測體系總框架的構(gòu)想[J].林業(yè)資源管理，2003,(4):28-30.