林業(yè)資源監(jiān)測現(xiàn)狀與技術(shù)

● 張煜星

林業(yè)資源監(jiān)測現(xiàn)狀與技術(shù)

● 張煜星

一、林業(yè)資源監(jiān)測的現(xiàn)狀

中國的林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測包括森林資源、濕地資源、野生動植物資源、森林火災(zāi)、森林病蟲害、土地荒漠化及沙化等調(diào)查與監(jiān)測，也包括森林資源管理狀況、林業(yè)工程建設(shè)狀況、林業(yè)資源開發(fā)利用狀況、林業(yè)與生態(tài)建設(shè)成效等評價(jià)和監(jiān)測。

全國森林資源清查以抽樣理論為基礎(chǔ)，以地面調(diào)查為主要方法進(jìn)行調(diào)查，已經(jīng)有30多年的歷史，完成了8次森林資源清查。自1999年開展的第六次全國森林資源連續(xù)清查開始，GPS、RS、PDA等技術(shù)在清查中與GIS進(jìn)行了系統(tǒng)集成，遙感技術(shù)得到了全面提升和業(yè)務(wù)化應(yīng)用，采用系統(tǒng)抽樣點(diǎn)位判讀與地面樣地調(diào)查相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了清查體系的全覆蓋，提高了森林資源調(diào)查精度，防止了森林資源清查結(jié)果偏估；采用全面判讀區(qū)劃的方法，制作了各?。▍^(qū)、市）以及全國的森林分布圖，掌握了全國森林資源的消長變化空間分布，建成了全國森林資源數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)，為國家森林經(jīng)營管理和生態(tài)建設(shè)提供了大量的決策參考數(shù)據(jù)。同時(shí)，還利用MODIS等低分辨率遙感數(shù)據(jù)，對全國范圍的森林植被長勢進(jìn)行年度監(jiān)測，即時(shí)發(fā)現(xiàn)森林長勢的變化，為國家林業(yè)宏觀決策提供基礎(chǔ)信息。

全國荒漠化及沙化土地監(jiān)測。自1994年開始，中國已開展了5次全國荒漠化沙化土地監(jiān)測工作。目前已利用MODIS、NOAA-AVHRR和FY等1km遙感數(shù)據(jù)和TM/ETM+、SPOT4/5和IRS-P6等中高分辨率遙感數(shù)據(jù)，初步建成了全方位和多尺度的綜合遙感監(jiān)測體系。采用30米左右的中高分辨率衛(wèi)星遙感影像（包括了TM、P6、中巴衛(wèi)星數(shù)據(jù)），通過區(qū)劃圖斑、地面核實(shí)的方法，產(chǎn)出各級行政單位的各類型荒漠化和沙化土地分布圖，全面掌握了荒漠化沙化土地的現(xiàn)狀、動態(tài)變化，為防沙治沙工作提供科學(xué)決策。自2000年開始，國家林業(yè)局與國家衛(wèi)星氣象中心合作，在全國土地荒漠化和土地沙化監(jiān)測成果的基礎(chǔ)上，以FY、MODIS、NOAA數(shù)據(jù)和地面觀測網(wǎng)絡(luò)組建了沙塵暴應(yīng)急實(shí)時(shí)觀測系統(tǒng)，對我國北方的沙塵暴多發(fā)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測，以實(shí)時(shí)掌握沙塵發(fā)生、發(fā)展的態(tài)勢。同時(shí)，通過實(shí)時(shí)接收的FY-2C衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲得的全國范圍的降水、氣候濕潤和土壤濕潤情況，對受土地荒漠化影響地區(qū)的自然環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行全天候、全覆蓋和定位、定性、定量的連續(xù)性監(jiān)測，監(jiān)測全國陸地干濕狀況，分析荒漠化變化趨勢和原因。

全國濕地資源監(jiān)測。我國利用遙感技術(shù)進(jìn)行濕地資源監(jiān)測起步較晚，1996年到2003年，國家林業(yè)局（原林業(yè)部）開展了第一次全國濕地資源調(diào)查工作。從2008年開始的第二次全國濕地資源調(diào)查，廣泛應(yīng)用了Landsat-TM、CBERS-CCD、環(huán)境減災(zāi)星HJ-CCD、法國SPOT5、ALOS-PALSAR雷達(dá)等數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，全面采用了航天遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)資料進(jìn)行濕地區(qū)劃以及類型、分布、面積、植被類型等調(diào)查因子的解譯判讀。采用遙感判讀區(qū)劃與地面核實(shí)調(diào)查相結(jié)合的方法，完成全國濕地判讀識別、濕地分類、濕地動態(tài)變化監(jiān)測、濕地制圖、濕地與環(huán)境因素定量模型研究。掌握全國范圍內(nèi)的濕地資源類型和分布、濕地動態(tài)變化，形成了濕地資源分布圖，研究建設(shè)濕地信息系統(tǒng)，并對濕地與環(huán)境因素進(jìn)行定量研究，為評價(jià)生物多樣性、候鳥棲息、濕地保護(hù)政策等提供信息服務(wù)。

林業(yè)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測與預(yù)警災(zāi)害調(diào)查包括林火、病蟲害和其它自然災(zāi)害的調(diào)查、監(jiān)測、災(zāi)后損失評估和生態(tài)環(huán)境評價(jià)。為了保護(hù)森林資源的安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)，國家林業(yè)局于1993年開始利用氣象衛(wèi)星開展林火監(jiān)測工作，目前已建成了衛(wèi)星林火監(jiān)測中心和林火信息監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星遙感技術(shù)在林火監(jiān)測中的作用主要有三方面：一是利用遙感手段宏觀掌握全國火險(xiǎn)形勢，實(shí)時(shí)監(jiān)控火情動態(tài)；二是在火災(zāi)發(fā)生的初始階段，利用氣象衛(wèi)星監(jiān)測及時(shí)發(fā)現(xiàn)，為火災(zāi)的打早打小提供服務(wù)；三是在較大火災(zāi)發(fā)生后，利用氣象衛(wèi)星對火災(zāi)的發(fā)展蔓延情況、火頭分布和撲救效果等進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。同時(shí)，國家林業(yè)局還應(yīng)用TM、SPOT、MODIS、北京1號等遙感資料對病蟲害、自然災(zāi)害造成的森林資源破壞和損失進(jìn)行了監(jiān)測評估。特別是2008年1月南方雨雪冰凍災(zāi)害和5·12汶川特大地震災(zāi)害對當(dāng)?shù)厣仲Y源及生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，國家林業(yè)局應(yīng)用多尺度衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源，利用現(xiàn)有森林資源檔案等數(shù)據(jù)，結(jié)合地面調(diào)查，開展了災(zāi)害森林資源損失調(diào)查評估工作。

林業(yè)重點(diǎn)工程的監(jiān)測評價(jià)是近年來對生態(tài)工程建設(shè)效益評價(jià)的方法之一。隨著對生態(tài)建設(shè)的重視，國家啟動了天然林資源保護(hù)、退耕還林工程等重大生態(tài)建設(shè)和造林工程，其建設(shè)成效受到廣泛關(guān)注。2004年啟動了“國家林業(yè)生態(tài)工程重點(diǎn)區(qū)遙感監(jiān)測評價(jià)項(xiàng)目”，從2003年到2011年，以MODIS、TM、SPOT5、QB等低、中、高多級分辨率的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為信息源，以3S技術(shù)為技術(shù)支撐，對選取的天然林資源保護(hù)工程監(jiān)測區(qū)和退耕還林工程監(jiān)測區(qū)進(jìn)行多期動態(tài)監(jiān)測評價(jià)。利用這一項(xiàng)目全面掌握了監(jiān)測區(qū)自工程實(shí)施以來的實(shí)施情況、建設(shè)成效及監(jiān)測區(qū)的森林生態(tài)狀況，形成了真實(shí)可靠、形象直觀的監(jiān)測成果。

森林資源管理情況檢查主要包括林木采伐限額檢查、占用征用林地檢查、東北國有林區(qū)林木采伐量檢查等。自2005年起，在云南、湖南、遼寧、江西等省采用遙感技術(shù)進(jìn)行了采伐限額檢查工作的試點(diǎn)后，遙感技術(shù)陸續(xù)在森林資源管理執(zhí)法檢查中得到推廣應(yīng)用，目前已在占用征用林地執(zhí)行情況檢查、“三總量”檢查、重點(diǎn)單位采伐限額執(zhí)行情況檢查中全面應(yīng)用。與傳統(tǒng)執(zhí)法檢查相比，應(yīng)用遙感技術(shù)，能全面掌握林木采伐、林地占用征用位置、大小及其分布。特別是對于林木無證采伐、濫砍亂伐、超證采伐以及非法占用林地等情況起到震懾、監(jiān)督作用，取得了很好的效果。

二、林業(yè)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向

林業(yè)監(jiān)測是林業(yè)生態(tài)建設(shè)的重要基礎(chǔ)性工作，直接關(guān)系到林業(yè)生態(tài)建設(shè)、生態(tài)安全和林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起并迅速發(fā)展起來的一門綜合性探測技術(shù)，憑借其高效率、高時(shí)效、空間信息強(qiáng)等特點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)得到了迅速應(yīng)用。作為林業(yè)建設(shè)重要的基礎(chǔ)性工作，林業(yè)調(diào)查監(jiān)測工作，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、全面、及時(shí)地提供決策信息，尤其要提高對林業(yè)應(yīng)急監(jiān)測和應(yīng)急響應(yīng)能力，必須加強(qiáng)高新技術(shù)手段的應(yīng)用。

1.監(jiān)測目標(biāo)由單一向多元化方向發(fā)展

世界森林資源監(jiān)測的發(fā)展，與世界林業(yè)的發(fā)展歷程、人們對林業(yè)需求的變化和相關(guān)學(xué)科理論與現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。人們對林業(yè)的需求已由原來單純的木材轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨鷳B(tài)需求為主兼顧木材，這種變化導(dǎo)致林業(yè)經(jīng)營理念發(fā)生了深刻變化，從而使所需監(jiān)測信息更加多樣化。因此，資源監(jiān)測也逐步由以森林資源為主的單項(xiàng)監(jiān)測向多資源及生態(tài)狀況綜合監(jiān)測的過渡，建立了比較完善的森林資源與生態(tài)狀況綜合監(jiān)測體系，較好地協(xié)調(diào)了多個(gè)監(jiān)測目標(biāo)之間的關(guān)系。以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的綜合監(jiān)測與評價(jià)將成為今后一個(gè)時(shí)期的發(fā)展主流。

2.監(jiān)測方法由傳統(tǒng)向現(xiàn)代技術(shù)集成方向發(fā)展

大量高新技術(shù)的應(yīng)用使監(jiān)測方法、手段日趨現(xiàn)代化。監(jiān)測方法由最初的斑塊調(diào)查發(fā)展為抽樣技術(shù)、斑塊調(diào)查和定位觀測等方法的綜合應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了多樣化，數(shù)據(jù)源由過去單一野外采集轉(zhuǎn)變?yōu)榘ㄟb感影像、GIS數(shù)據(jù)源、野外對比采樣和GPS數(shù)據(jù)等并存。在野外觀測和室內(nèi)分析中使用了先進(jìn)監(jiān)測儀器和分析手段，如激光測樹儀、葉面積測定儀、冠層圖像分析系統(tǒng)、年輪圖像分析系統(tǒng)、根系圖像分析系統(tǒng)等，節(jié)省了大量的人力、物力，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性，提高了監(jiān)測信息采集的效率。因此，數(shù)據(jù)成果電子化、數(shù)字化、信息化集成成為了監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用和監(jiān)測成果分析與共享的發(fā)展方向。

3.監(jiān)測成果分析由學(xué)科內(nèi)向跨學(xué)科綜合化方向發(fā)展

那些已經(jīng)建立森林資源與生態(tài)狀況綜合監(jiān)測體系的林業(yè)發(fā)達(dá)國家，在滿足已有單項(xiàng)監(jiān)測分析評價(jià)能力要求的基礎(chǔ)上，越來越注重綜合分析評價(jià)，顯著提高了監(jiān)測的綜合分析與評價(jià)能力。監(jiān)測內(nèi)容的增加、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的統(tǒng)一，以及信息采集方法的協(xié)調(diào)，為進(jìn)行綜合分析與評價(jià)提供了保障，多項(xiàng)目標(biāo)的綜合分析評價(jià)指標(biāo)已能通過綜合監(jiān)測產(chǎn)出。尤其從森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)外影響入手，對森林土壤、森林健康、空氣污染、環(huán)境狀況、社會經(jīng)濟(jì)狀況等方面指標(biāo)的納入，使得綜合分析評價(jià)的結(jié)果更準(zhǔn)確地反映了森林所發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益，進(jìn)一步滿足了人們對生態(tài)狀況及其變化的信息需求。

4.監(jiān)測信息服務(wù)由部門內(nèi)向跨部門使用方向發(fā)展

林業(yè)監(jiān)測成果的信息需求是林業(yè)監(jiān)測發(fā)展的源動力。傳統(tǒng)監(jiān)測成果的服務(wù)已經(jīng)形成了一系列信息服務(wù)制度，通過這些制度的實(shí)施保證了監(jiān)測成果能服務(wù)于更多的用戶，達(dá)到了提高成果共享程度的目的。成果表現(xiàn)形式更加豐富，從以文字報(bào)告為主的傳統(tǒng)形式發(fā)展為圖、表、文字與聲像相結(jié)合的形式；信息服務(wù)充分利用了新聞發(fā)布會、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代媒體，服務(wù)范圍、對象更加廣泛。成果發(fā)布的形式也更加多樣，一般采用不定期發(fā)布、年度發(fā)布、定期發(fā)布及多項(xiàng)成果共同發(fā)布，成果間形成了相互補(bǔ)充的良性關(guān)系，從而更好地服務(wù)于不同層次的用戶。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，各國際組織、國內(nèi)各行業(yè)及部門對監(jiān)測成果相互需求，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+等信息流共享的技術(shù)已經(jīng)成熟，監(jiān)測成果的共享技術(shù)要緊跟時(shí)代步伐。

（作者系國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院總工程師）