一種銜接森林資源一類清查和二類調(diào)查的新方案

曾偉生，程志楚，夏朝宗

(國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 北京 100714)

一種銜接森林資源一類清查和二類調(diào)查的新方案

曾偉生，程志楚，夏朝宗

(國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 北京 100714)

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)行森林資源一類清查和二類調(diào)查數(shù)據(jù)不協(xié)調(diào)的問(wèn)題,借鑒國(guó)外森林資源清查中的相片樣地或景觀樣地設(shè)計(jì),提出了銜接一類清查和二類調(diào)查的大樣地設(shè)計(jì)新方案，分析了新方案的主要特點(diǎn)，并對(duì)一類清查和二類調(diào)查數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)性問(wèn)題進(jìn)行了討論。

森林資源；一類清查；二類調(diào)查；大樣地；協(xié)調(diào)性

1 問(wèn)題的提出

森林資源監(jiān)測(cè)是國(guó)情國(guó)力調(diào)查的重要組成部分，是林業(yè)重要的基礎(chǔ)性工作和公益性事業(yè)。經(jīng)過(guò)幾代林業(yè)調(diào)查工作者的艱苦努力，我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)事業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，目前已基本形成以森林資源連續(xù)清查(簡(jiǎn)稱一類清查)為主體的國(guó)家森林資源監(jiān)測(cè)體系和以森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查(簡(jiǎn)稱二類調(diào)查)為主體的地方森林資源監(jiān)測(cè)體系。但是，由于一類清查、二類調(diào)查相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，導(dǎo)致國(guó)家和地方監(jiān)測(cè)體系不銜接，從而在客觀上存在著不一致的兩套數(shù)據(jù)，容易造成思想認(rèn)識(shí)上的困惑和數(shù)據(jù)使用上的亂象。根據(jù)掌握的有關(guān)情況，各省(區(qū)、市)一類清查和二類調(diào)查數(shù)據(jù)普遍相差較大，而且絕大部分是二類調(diào)查數(shù)據(jù)大于一類清查數(shù)據(jù)。譬如，湖北省在1999年同時(shí)開展過(guò)一類清查和全省的二類調(diào)查，一類清查得到的森林面積和蓄積分別為497萬(wàn)hm2和1.54 億m3[1]，而二類調(diào)查得到的森林面積和蓄積分別為604 萬(wàn)hm2和1.91 億m3[2]，二者相差均超過(guò)20 %。筆者曾對(duì)一類清查和二類調(diào)查中存在的有關(guān)問(wèn)題作過(guò)分析[3]，也曾試圖尋找協(xié)調(diào)兩套數(shù)據(jù)的有效方法[3,4]，但只是紙上談兵，尚未應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。近年來(lái)，國(guó)家林業(yè)局森林資源管理司提出，要積極推進(jìn)森林資源監(jiān)測(cè)體系優(yōu)化改革，逐步建成服務(wù)高效的森林資源一體化監(jiān)測(cè)體系，最終實(shí)現(xiàn)國(guó)家和地方森林資源監(jiān)測(cè)工作“一盤棋”，森林資源“一套數(shù)”，森林分布“一張圖”[5]。森林資源一體化監(jiān)測(cè)的核心，就是要有效銜接國(guó)家一類清查和地方二類調(diào)查。本文針對(duì)這一問(wèn)題，借鑒國(guó)外的一些做法，試圖探尋一條可行途徑，以實(shí)現(xiàn)森林資源一類清查和二類調(diào)查之間的銜接。

2 國(guó)外借鑒

隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，多階遙感數(shù)據(jù)在各國(guó)森林資源清查中越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用?？v觀世界各國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)體系的發(fā)展?fàn)顩r，加拿大、巴西和澳大利亞森林資源清查體系的相片樣地或景觀樣地設(shè)計(jì)，以及聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)開展全球森林資源評(píng)估的大樣地設(shè)計(jì)，是值得我們?cè)谘芯咳绾螀f(xié)調(diào)一類清查和二類調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)借鑒的。

2.1 加拿大的相片樣地設(shè)計(jì)

加拿大作為一個(gè)林業(yè)大國(guó)，在森林資源監(jiān)測(cè)方面與其他林業(yè)國(guó)家不一樣，它原來(lái)沒(méi)有國(guó)家森林資源清查體系，全國(guó)和省級(jí)資源數(shù)據(jù)來(lái)自各省的森林經(jīng)理調(diào)查數(shù)據(jù)匯總。到本世紀(jì)初，才建立基于樣地的國(guó)家森林資源清查新體系。為了獲得可靠的面積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其目標(biāo)是至少要調(diào)查國(guó)土面積的1%。選用的方案是按20km×20km網(wǎng)格布點(diǎn)，每一個(gè)樣點(diǎn)設(shè)置2km×2km的相片樣地(全國(guó)約18850個(gè)，相片以航空相片為主，其它高分辨率衛(wèi)片為輔)，樣地范圍內(nèi)按土地覆蓋、土地利用、權(quán)屬和保護(hù)狀況等屬性因子進(jìn)行區(qū)劃判讀。在相片樣地區(qū)劃判讀基礎(chǔ)上，再隨機(jī)選取約10%的樣地進(jìn)行地面調(diào)查[6,7]。

2.2 巴西的景觀樣地設(shè)計(jì)

巴西森林資源監(jiān)測(cè)體系的發(fā)展相對(duì)滯后，僅在20世紀(jì)80年代開展過(guò)一次國(guó)家級(jí)森林資源清查工作。新世紀(jì)以來(lái)，巴西開始重視森林資源監(jiān)測(cè)，并于2006年成立巴西林務(wù)局，負(fù)責(zé)建立新的國(guó)家森林資源清查體系。從調(diào)查方法上看，新體系包括遙感調(diào)查、地面調(diào)查和社會(huì)調(diào)查3部分，其中遙感調(diào)查包括植被制圖和景觀樣地調(diào)查。景觀樣地按20km×20km網(wǎng)格布設(shè)，對(duì)10km×10km的抽樣單元，用較高分辨率的衛(wèi)星影像進(jìn)行判讀，以收集景觀水平的信息，包括景觀類型、植被類型、樹種組、土地利用狀況、森林覆蓋狀況、森林破碎度、土地利用和森林覆蓋的變化等[6]。

2.3 澳大利亞的二階遙感樣地設(shè)計(jì)

澳大利亞也是一個(gè)林業(yè)大國(guó)，其森林資源監(jiān)測(cè)始于20世紀(jì)50年代，但并未建立一個(gè)真正意義上的國(guó)家森林資源清查體系。1998年成立國(guó)家森林資源清查常務(wù)委員會(huì)，通過(guò)多年構(gòu)想，提出了基于多階抽樣設(shè)計(jì)的全國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)體系框架：第1階是低分辨率遙感，包括森林遙感制圖和網(wǎng)格抽樣，網(wǎng)格按20km×20km，全國(guó)共19192個(gè)網(wǎng)格；第2階是高分辨率遙感，它建立在系統(tǒng)分布的20km×20km網(wǎng)格上，按5km×5km采樣，內(nèi)容包括森林覆蓋范圍、森林類型、植被基質(zhì)、覆蓋率、林木高度和土地利用與變更等；第3階是地面抽樣調(diào)查[8]。

2.4 聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的大樣地設(shè)計(jì)

在2010年全球森林資源評(píng)估中，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)采用機(jī)械抽樣技術(shù)，在全球范圍內(nèi)按1°×1°經(jīng)緯度間距，系統(tǒng)布設(shè)13689個(gè)遙感樣地，每個(gè)樣地設(shè)置為10 km×10km。其中，在我國(guó)境內(nèi)布設(shè)了991個(gè)(含臺(tái)灣4個(gè))，共計(jì)調(diào)查面積991萬(wàn)hm2(抽樣比超過(guò)1%)。采用遙感判讀為主、地面驗(yàn)證為輔的方法，調(diào)查內(nèi)容包括地類、權(quán)屬、林種、起源、優(yōu)勢(shì)樹種(組)、齡組、郁閉度等。** 2010年全球森林資源評(píng)估中國(guó)境內(nèi)遙感樣地調(diào)查技術(shù)方案，國(guó)家林業(yè)局森林資源管理司，2010。

3 新方案構(gòu)想

要解決森林資源一類清查和二類調(diào)查的銜接問(wèn)題，首先需要深入分析一類清查和二類調(diào)查的主要特點(diǎn)和各自優(yōu)勢(shì)。一類清查以抽樣調(diào)查為基礎(chǔ)，以樣地為調(diào)查單元，工作量較小，林分和單木水平的信息較精細(xì)，總體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有精度指標(biāo)，但反映空間信息的能力弱；二類調(diào)查以區(qū)劃調(diào)查為基礎(chǔ)，以小班為調(diào)查單元，工作量較大，林分和單木水平的信息較粗放，總體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)無(wú)精度指標(biāo)，但反映空間信息的能力強(qiáng)。銜接一類清查和二類調(diào)查的方案，應(yīng)能做到揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮兩種調(diào)查方法的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)借鑒國(guó)外的前述抽樣設(shè)計(jì)，我們認(rèn)為大樣地調(diào)查是銜接一類清查和二類調(diào)查的可選方案。

3.1 樣地面積

大樣地是指面積達(dá)到數(shù)平方公里以上的樣地。它既是抽樣調(diào)查樣本，又含有區(qū)劃調(diào)查內(nèi)容，是介于一類樣地調(diào)查和二類小班調(diào)查之間的中間形式。從前述FAO和3個(gè)國(guó)家的情況看，樣地面積最大達(dá)到100km2，最小也有4km2。我們選擇7個(gè)省，采用從1km×1km，2km×2km直到6km×6km的系列樣地，對(duì)森林面積估計(jì)的變動(dòng)系數(shù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：隨著樣地面積的增大，變化系數(shù)逐漸減小，樣地面積增至4km×4km時(shí)，變動(dòng)系數(shù)已經(jīng)趨于穩(wěn)定(見(jiàn)圖1)。因此，樣地面積最大設(shè)置為4km×4km就夠了。如果從抽樣效率考慮，樣地面積設(shè)為2km×2km，甚至1km×1km也是合適的。因?yàn)闃拥貜?km×4km減少到2km×2km，盡管變動(dòng)系數(shù)增加了10%，但樣地面積只有原來(lái)的1/4，每個(gè)樣地的工作量要大幅減少。

圖1 變動(dòng)系數(shù)隨樣地大小的變化

3.2 樣地?cái)?shù)量

樣地?cái)?shù)量取決于2個(gè)因素： 一是估計(jì)量的變動(dòng)系數(shù)；二是抽樣調(diào)查的精度要求。估計(jì)量的變動(dòng)系數(shù)除了受樣地面積大小影響以外，還取決于抽樣總體森林資源的分布特點(diǎn)。一般而言，樣地面積越大，達(dá)到同樣精度要求所需的樣地?cái)?shù)量就越少；森林覆蓋率越高、森林分布越均勻，達(dá)到同樣精度要求所需的樣地?cái)?shù)量也越少。若樣地大小按2km×2km，變動(dòng)系數(shù)按圖1中的對(duì)應(yīng)數(shù)值，精度要求達(dá)到98%，則需要樣地11833個(gè)；若精度要求調(diào)整為95%，則只需樣地1893個(gè)。在實(shí)際應(yīng)用中確定樣地?cái)?shù)量時(shí)，一般還要增加10%-20%的保險(xiǎn)系數(shù)。若按98%的精度要求、增加20%的保險(xiǎn)系數(shù)，則樣地?cái)?shù)量為14200個(gè)。如果參照FAO和加拿大不低于1 %的抽樣比，樣地面積按2km×2km，則全國(guó)可按20km×20km網(wǎng)格設(shè)計(jì)抽樣框架，大約需要24000個(gè)樣地。

3.3 樣地設(shè)置

樣地應(yīng)按公里網(wǎng)格設(shè)置，公里網(wǎng)交叉點(diǎn)的位置可用GPS確定或引線測(cè)量定位。確定公里網(wǎng)交叉點(diǎn)位置后，把它作為樣地中心點(diǎn)，在1，2，3，4象限各確定1km，范圍作為樣地即可。具體設(shè)置時(shí)，可從公里網(wǎng)交叉點(diǎn)朝東北、東南、西北、西南4個(gè)方向各引線1.414km，確定樣地的4個(gè)角點(diǎn)，將4個(gè)角點(diǎn)連起來(lái)就是4km2的樣地。

3.4 樣地調(diào)查

大樣地調(diào)查主要用于面積估計(jì)。為了準(zhǔn)確區(qū)劃樣地范圍內(nèi)各個(gè)地類的分界線，4條邊線上的地類分界點(diǎn)位置要實(shí)測(cè)定位，樣地內(nèi)一些重要的點(diǎn)位(如分界線轉(zhuǎn)折點(diǎn)、3個(gè)圖班的交匯點(diǎn)等)也要準(zhǔn)確測(cè)定，確保各個(gè)圖班面積達(dá)到既定精度要求。如果大樣地調(diào)查還要同時(shí)解決蓄積量的估計(jì)問(wèn)題，則需要在樣地范圍內(nèi)按一定規(guī)則設(shè)置群團(tuán)樣地，如按十字型設(shè)置9個(gè)500m間距的樣地。

3.5 方案拓展

隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，充分利用遙感技術(shù)提高森林調(diào)查效率應(yīng)該是大勢(shì)所趨。大樣地調(diào)查方案可以拓展為地面與遙感相結(jié)合的二階抽樣或雙重抽樣。方案之一是樣地?cái)?shù)不變，遙感樣地面積加大，如遙感樣地按5km×5km甚至10km×10km設(shè)置；方案之二是樣地面積不變，樣地?cái)?shù)增多，如遙感樣地?cái)?shù)按地面樣地?cái)?shù)的8倍甚至16倍設(shè)置。從森林調(diào)查實(shí)踐考慮，方案一可能更為實(shí)用。

4 分析與討論

4.1 新方案特點(diǎn)分析

我們認(rèn)為，大樣地調(diào)查方案具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：一是可以搭建一類清查與二類調(diào)查之間的橋梁，為探索兩套數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)性提供可能途徑。大樣地調(diào)查是抽樣調(diào)查和區(qū)劃調(diào)查的中間狀態(tài)。不管大樣地面積多大，它也是抽樣調(diào)查的一個(gè)樣本單元；但大樣地內(nèi)各地類面積的確定，又是以區(qū)劃調(diào)查為基礎(chǔ)的。排除非技術(shù)因素的干擾，如果同一總體范圍內(nèi)一類清查和二類調(diào)查數(shù)據(jù)有明顯出入的話，大樣地調(diào)查數(shù)據(jù)應(yīng)該會(huì)居于二者之間，從而能為產(chǎn)出“一套數(shù)”提供對(duì)比分析基礎(chǔ)。二是大樣地調(diào)查可以獨(dú)立于現(xiàn)行一類清查體系，作為產(chǎn)出年度變化數(shù)據(jù)的補(bǔ)充?；谝活惽宀轶w系，難以產(chǎn)出有一定精度保證的年度變化數(shù)據(jù)。設(shè)置一定數(shù)量的大樣地開展年度復(fù)查，容易掌握各地類面積的年度變化，為森林資源年度出數(shù)提供依據(jù)。如果將一類清查改為“集中全面清查、中間簡(jiǎn)化復(fù)查”的模式，大樣地調(diào)查就是中間簡(jiǎn)化復(fù)查的一種有效形式。三是可以改進(jìn)現(xiàn)行一類清查中遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用方式，充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)行一類清查采用遙感與地面相結(jié)合的兩相抽樣方案，遙感與地面的匹配是“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”，應(yīng)用效果不佳；大樣地調(diào)查的二階抽樣方案，遙感與地面的匹配是“面對(duì)面”，預(yù)期可以提高遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率。四是可以有效預(yù)防特殊對(duì)待對(duì)一類清查體系的影響，增強(qiáng)體系的抗干擾能力。一類清查體系已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)30多年，固定樣地位置早已廣為人知。人為因素引起的對(duì)固定樣地的特殊對(duì)待，會(huì)對(duì)清查體系產(chǎn)生破壞性影響。擴(kuò)大樣地面積，能在一定程度上預(yù)防和減輕特殊對(duì)待的影響，提高清查體系抗人為干擾的能力。

4.2 討論

嚴(yán)格來(lái)講，森林資源一類清查和二類調(diào)查是兩種不同類型的調(diào)查體系，調(diào)查范圍、調(diào)查方法和調(diào)查目的都不同，是不能拿來(lái)比較的。但是，各省以二類調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)匯總得到省級(jí)數(shù)據(jù)后，和一類數(shù)據(jù)的對(duì)比就不可避免，從而出現(xiàn)了“兩套數(shù)”的問(wèn)題。為了規(guī)范其數(shù)據(jù)使用，國(guó)家林業(yè)局于2006年還專門下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范森林資源清查成果使用的通知》[9]，但絕大多數(shù)省并沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)數(shù)據(jù)使用的規(guī)定。關(guān)于一類數(shù)據(jù)和二類數(shù)據(jù)哪個(gè)更準(zhǔn)確的問(wèn)題，也存在一些認(rèn)識(shí)誤區(qū)。原來(lái)普遍認(rèn)為，二類調(diào)查是以小班為基礎(chǔ)逐塊區(qū)劃調(diào)查出來(lái)的，應(yīng)該更為準(zhǔn)確，甚至認(rèn)為各地類面積在理論上沒(méi)有誤差。二類調(diào)查中的抽樣控制只針對(duì)蓄積而未考慮面積，在很大程度上應(yīng)該與這種認(rèn)識(shí)有關(guān)。事實(shí)上，二類調(diào)查的小班面積同樣存在誤差，包括對(duì)小班內(nèi)部同質(zhì)性的判定誤差、小班邊界區(qū)劃誤差等。因此，二類調(diào)查除了在反映空間信息方面(也就是數(shù)據(jù)落實(shí)到山頭地塊)占優(yōu)勢(shì)以外，數(shù)據(jù)本身并不會(huì)比一類清查結(jié)果精準(zhǔn)，當(dāng)然小成數(shù)地類要另當(dāng)別論。綜合考慮各種非技術(shù)因素，對(duì)森林面積、森林蓄積等主要資源數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為一類清查結(jié)果應(yīng)該更為可靠。因此，要解決“兩套數(shù)”的問(wèn)題，可以考慮兩種選擇：一是在綜合一類清查和二類調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上產(chǎn)出“一套數(shù)”[4]；二是一類清查和二類調(diào)查兩套數(shù)仍然相對(duì)獨(dú)立存在，但對(duì)外公布的主要資源數(shù)據(jù)(如森林覆蓋率、森林面積、森林蓄積等指標(biāo))確保協(xié)調(diào)一致。協(xié)調(diào)一致也可以有兩種不同內(nèi)涵：一是通過(guò)協(xié)調(diào)性處理使二者保持完全一致[4]；二是通過(guò)控制調(diào)整使二類調(diào)查數(shù)據(jù)落在一類清查數(shù)據(jù)的允許誤差范圍內(nèi)。只要保證一類清查數(shù)據(jù)和二類調(diào)查數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)一致，就不會(huì)產(chǎn)生國(guó)家和地方的決策與實(shí)施斷層、規(guī)劃與計(jì)劃不符、管理與經(jīng)營(yíng)脫節(jié)等問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)森林資源一類清查和二類調(diào)查“兩套數(shù)”的問(wèn)題，受國(guó)外森林資源清查中遙感樣地設(shè)計(jì)的啟發(fā)，提出利用大樣地調(diào)查方案，實(shí)現(xiàn)森林資源一類清查和二類調(diào)查之間的銜接。由于一類清查和二類調(diào)查體系已經(jīng)存在，重新采用一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案是不太現(xiàn)實(shí)的，即使對(duì)現(xiàn)行體系進(jìn)行改進(jìn)也需要采取穩(wěn)妥的方式。大樣地調(diào)查方案，可以成為銜接兩類調(diào)查、實(shí)現(xiàn)年度出數(shù)、提高遙感效率、預(yù)防體系偏估的有效手段，但要落實(shí)到具體實(shí)施層面，還有很多細(xì)節(jié)需要研究，并且要先行開展試點(diǎn)。由于對(duì)一些具體問(wèn)題還缺乏深入研究，本文所提方案和觀點(diǎn)難免存在不足，只希望能起到拋磚引玉之作用，以引起各位業(yè)內(nèi)同行的重視，共同推進(jìn)我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

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[9] 國(guó)家林業(yè)局．國(guó)家林業(yè)局關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范森林資源清查成果使用的通知[S].2006.

ANewSchemeforCoordinatingContinuousForestInventorywithForestManagementInventory

ZENG Weisheng，CHENG Zhichu，XIA Chaozong

(Academy of Forest Inventory and Planning，State Forestry Administration，Beijing 100714，China)

Considering the fact that data coming from Continuous Forest Inventory (CFI) and Forest Management Inventory (FMI) are inharmonious，a new scheme based on large plot was presented firstly to coordinate CFI with FMI, which uses the sample plot design of photo-plot or landscape plot in forest monitoring systems abroad for reference. Secondly, properties of the new scheme were analyzed, and harmonization of data from CFI and FMI was discussed.

forest resource；Continuous Forest Inventory；Forest Management Inventory；large plot；harmonization

2012-07-03

曾偉生(1966-)，男，湖南漣源人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事森林資源監(jiān)測(cè)和林業(yè)數(shù)表研究。

S 757.2

A

1003-6075(2012)03-0001-04