森林撫育活動中數(shù)據(jù)采集存在的問題及解決方案

魏士忠，魏 然

（河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北 圍場068450）

提高森林經(jīng)營質(zhì)量，是關(guān)系到我國生態(tài)文明建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。提高森林經(jīng)營質(zhì)量，應(yīng)具備成熟的經(jīng)營理念和技術(shù)手段。廣大的林業(yè)技術(shù)人員長期以來一直不間斷的做著努力，取得了很多成熟的經(jīng)驗，同時也存在不少的問題。筆者作為長期工作在基層的森林經(jīng)營技術(shù)人員，對森林撫育工作中數(shù)據(jù)采集一致性的問題提出自己的一些淺顯想法，供業(yè)界的專家學(xué)者同仁們批評指正。

1 森林撫育活動中基本數(shù)據(jù)采集的工作流程

1.1 設(shè)計環(huán)節(jié)

森林法第三十四條規(guī)定，國有林業(yè)企業(yè)事業(yè)單位申請采伐許可證時，必須提出伐區(qū)調(diào)查設(shè)計文件?，F(xiàn)行的國有林場管理進(jìn)行各類森林經(jīng)營作業(yè)時，須由調(diào)查設(shè)計單位進(jìn)行三類調(diào)查后，提出作業(yè)設(shè)計方案，上報上一級主管部門批復(fù)后，方可按照設(shè)計方案進(jìn)行施工。

作業(yè)設(shè)計通常以小班為單位進(jìn)行。調(diào)查設(shè)計單位利用技術(shù)手段采集必要的數(shù)據(jù)后進(jìn)行作業(yè)方案的編制。需要調(diào)查的主要因子包括：擬作業(yè)林分的面積、郁閉度、株數(shù)、蓄積、撫育采伐數(shù)量（包括采伐掉的株數(shù)和蓄積量），材種出材量等。

1.1.1 面積的獲得

傳統(tǒng)的面積測量方式，是以光學(xué)羅盤儀為主導(dǎo)的導(dǎo)線測量方式。隨著3S技術(shù)的普及，大部分調(diào)查設(shè)計單位都采用了衛(wèi)星定位技術(shù)與地理信息系統(tǒng)來完成。使用衛(wèi)星定位工具對擬作業(yè)的林分獲得小班的拐點坐標(biāo)，再利用地理信息軟件對拐點坐標(biāo)進(jìn)行處理，得到作業(yè)林分的位置圖、形狀圖、面積數(shù)量等信息。如果經(jīng)營單位有近期高質(zhì)量的影像圖的話，也可以在現(xiàn)地借助控制點利用影像圖進(jìn)行面積的勾繪，隨著上述技術(shù)已經(jīng)很成熟，所以，空間位置和面積信息正常情況下是沒有任何問題的，完全能夠滿足現(xiàn)階段森林經(jīng)營的需要。在此不做重點討論。

1.1.2 其它林分因子的獲得

以抽樣理論為基礎(chǔ)，在林分內(nèi)按照一定的規(guī)律布設(shè)臨時標(biāo)準(zhǔn)地，通過對臨時標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的每一株林木進(jìn)行胸徑的測量、必要的樹高測量、確定模擬保留木和采伐木、目測采伐木的數(shù)量等等。通過上述一系列活動經(jīng)過計算得到諸如伐前伐后的郁閉度、株數(shù)、蓄積量等等，并伐取1～2株平均木進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)修正，以此為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行方案的編制工作。

1.2 施工環(huán)節(jié)

經(jīng)營單位接到上級的批復(fù)采伐文件后，即可安排組織施工。施工前，由技術(shù)人員按批復(fù)的文件對伐區(qū)內(nèi)需采伐的林木進(jìn)行標(biāo)記，首先根據(jù)方案確定的采伐指標(biāo)進(jìn)行采伐木的確認(rèn)，一般都是按該林分總的采伐株數(shù)來控制采伐數(shù)量，每個技術(shù)人員在標(biāo)記采伐木時都要統(tǒng)計標(biāo)記的數(shù)量，并在標(biāo)記過程中隨時調(diào)整采伐木的分布均勻，整個林分標(biāo)記完采伐木后，應(yīng)與設(shè)計方案的總體采伐株數(shù)和蓄積吻合。至此，標(biāo)記采伐木環(huán)節(jié)完成。施工工人即可進(jìn)場，按標(biāo)記的采伐木進(jìn)行采伐作業(yè)。

1.3 檢查環(huán)節(jié)

施工完成后，經(jīng)營單位對施工后的林分按設(shè)計的環(huán)節(jié)操作方法進(jìn)行施工質(zhì)量的回測，重點查驗采伐后林分的郁閉度、保留木的數(shù)量是否與方案一致，然后向上級主管部門上報自驗報告，并提請上級主管單位進(jìn)行作業(yè)質(zhì)量的驗收，上級主管部門到現(xiàn)地依然以抽樣的方式進(jìn)行回測。驗收結(jié)束后，即標(biāo)志著撫育工作結(jié)束。

2 樣地不固定造成各環(huán)節(jié)采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異影響森林的經(jīng)營活動

如上所述，設(shè)計、施工、檢查三方在工作中，都會按自己的想法設(shè)置臨時標(biāo)準(zhǔn)地，盡管在林分中布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地時，都會遵循“樣地具有代表性”的原則。但用哪些標(biāo)準(zhǔn)來確定樣地是否有代表性，又如何保證在布設(shè)的過程中保證其代表性卻很少有人認(rèn)真的研究過，基本上是各自按著對一個林分的理解形成自己的評價標(biāo)準(zhǔn)，另一方面，現(xiàn)實中的林分狀況千差萬別，很難做到用一個評價標(biāo)準(zhǔn)來確定樣地的分布標(biāo)準(zhǔn)。因此僅僅把樣地布設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)定義在是否具有代表性上沒有多大的指導(dǎo)意義，并不能在實際工作中解決根本問題。

在實際操作中，三方均是以各自對林分的理解在林分內(nèi)布設(shè)一定數(shù)量的臨時標(biāo)準(zhǔn)地來完成各類數(shù)據(jù)的采集，由于采集數(shù)據(jù)樣本的不一致，三組數(shù)據(jù)其實在臨時標(biāo)準(zhǔn)地布設(shè)之前就已經(jīng)注定會出現(xiàn)一定的差異，如果林分是相對生長一致分布均勻的人工林分差異會小，反之則差異會很大。所以，三方獲得的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的差異其實并不是嚴(yán)格意義上的誤差，而是采集樣本不一致的必然結(jié)果，本質(zhì)上并不具備完全意義上的可比性。

3 技術(shù)規(guī)程的約定及森林抽樣理論精度和樣本的關(guān)系

現(xiàn)行的森林撫育作業(yè)設(shè)計規(guī)程的技術(shù)依據(jù)是基于抽樣理論建立起來的，但基本都屬于“減配”的抽樣。規(guī)程只對抽樣的樣地數(shù)量有一定的要求，但未對抽樣精度提出統(tǒng)一的要求。這并不源于規(guī)程制定者的本意，事實上這個精度要求在沒有大量數(shù)據(jù)支撐的情況下是無法界定的，70%？80%？還是90%？有的規(guī)程甚至允許檢查方用少于設(shè)計方（和施工方）的抽樣比例來采集檢查數(shù)據(jù)，由此各方抽取樣地的數(shù)量不一致，位置不固定，抽樣完成又沒有精度控制，直接用三方數(shù)據(jù)對比來評判林分撫育作業(yè)的質(zhì)量，這種方法是有?？茖W(xué)精神的。

由于森林的復(fù)雜性，事實上基于抽樣理論的任何一種調(diào)查方法都難以準(zhǔn)確的獲得林分各項因子的真值，只能保證其在一定的估測區(qū)間內(nèi)。即使理論抽樣精度達(dá)到一定的高度，但仍不能表示獲得的數(shù)據(jù)不具偏差性。對于林相整齊，分布均勻的人工林分，抽樣的難度小，精度相對較高，對于林相復(fù)雜的林分特別是天然次生林，精度的保證難度很大。根據(jù)抽樣理論中簡單隨機抽樣誤差E與樣本量n、變動系數(shù)Cv之間的關(guān)系由此可得出以下誤差與樣本量的之間的關(guān)系：

表1 誤差與樣本量

抽樣精度從50%若要提高到90%，則樣本量需增加到原來的25倍。當(dāng)抽樣精度達(dá)到一定程度以后，想提高一個百分點的愿望幾乎是不可能的。換句話說，當(dāng)一個林分達(dá)到一定的抽樣精度后，再想提高精度基本上是不可能的，而這個精度并不一定能達(dá)到我們的期望，也許只是70%或者更少。

4 解決方案

4.1 用固定標(biāo)準(zhǔn)地取代臨時標(biāo)準(zhǔn)地

根據(jù)多年的工作體會，想從解決掉這些問題，唯一的出路就是采用固定標(biāo)準(zhǔn)地來取代臨時標(biāo)準(zhǔn)地。用固定標(biāo)準(zhǔn)地采集林分因子的數(shù)據(jù)雖然固定標(biāo)準(zhǔn)地也存在著一些問題，但其利處遠(yuǎn)大于弊端，在工作中如果運用得當(dāng)，會給各項經(jīng)營作業(yè)帶來積極的影響。

4.2 固定標(biāo)準(zhǔn)地的利弊

固定標(biāo)準(zhǔn)的好處在于：其一，經(jīng)過認(rèn)真的建立和必要的維護(hù)后可以一直使用下去，每進(jìn)行一次經(jīng)營活動，無論從設(shè)計、施工到檢查驗收環(huán)節(jié)都可以在同一組標(biāo)準(zhǔn)地中采集數(shù)據(jù)，避免了以往工作中三方根據(jù)各自對林分的判讀和理解來布設(shè)的臨時樣地帶來的調(diào)查樣本的不一致的，使數(shù)據(jù)更具連續(xù)性和說服力；其次，除了供經(jīng)營生產(chǎn)設(shè)計施工需要外，還可以作為資源的本底數(shù)據(jù)，利于保持?jǐn)?shù)據(jù)的精細(xì)性和連續(xù)性。長期堅持，可以逐步實現(xiàn)可經(jīng)營林分的全覆蓋，并可以逐漸替換掉二類調(diào)查粗糙的數(shù)據(jù)，無疑對精細(xì)化經(jīng)營森林起到很好的作用；第三，對觀察林分的生長過程和變化規(guī)律提供科研數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)了科研與生產(chǎn)的融合。

固定標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)立的不利因素：一是與臨時標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)立相比較，設(shè)立工作相對復(fù)雜，用工量大，需要定期維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)地的邊界、標(biāo)記等。其二是如果施工單位經(jīng)營目的不純，以單純?nèi)〔臑槟康?，容易產(chǎn)生特殊對待，造成標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的數(shù)據(jù)與林分的數(shù)據(jù)不一致、采集到的數(shù)據(jù)與林分現(xiàn)狀背離。第三是受工作量影響不可能像臨時樣地那樣兒布設(shè)較大的比例，對山區(qū)林相復(fù)雜的林分不能完全真實的反映林分的各種因子。

4.3 利弊權(quán)衡

第一，固定標(biāo)準(zhǔn)地雖然短期內(nèi)看起來似乎造成工作量的增加，但從長遠(yuǎn)看，固定標(biāo)準(zhǔn)地一旦建立后，會為后期的各項數(shù)據(jù)采集帶來持久的便利，不旦維系了數(shù)據(jù)采集的一致性，也保持了林分本底數(shù)據(jù)的連續(xù)性，還可以結(jié)合生產(chǎn)獲得大量的科研數(shù)據(jù)，對指導(dǎo)森林的經(jīng)營具有積極意義。

第二，避免對固定樣地特殊對待其實并不困難。隨著各種制約政策執(zhí)行力的加強，違法成本越來越高，敢頂風(fēng)做案的不法之徒越來越少，同時還可以采用與臨時樣地結(jié)合的方法，檢查驗收階段除了在固定樣地內(nèi)采集數(shù)據(jù)的同時，在林分按一定的比例抽取臨時樣地重點考核是否有特殊對待情況的發(fā)生也不是一件難事，畢竟生產(chǎn)作業(yè)的林分相對面積小，容易發(fā)現(xiàn)，和國家一類調(diào)查中的樣地特殊對待的考量不在一個難度層次上。

第三，雖然固定樣地數(shù)量較之臨時樣地數(shù)量少，表面看起來似乎對林分狀況的反映相對粗糙，但其樣本固定、數(shù)據(jù)易采集、可比性強的優(yōu)點更利于對森林的各項經(jīng)營活動的數(shù)據(jù)量化描述。而事實上臨時標(biāo)準(zhǔn)地盡管數(shù)量相對較多，但其反映林分現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)量化指標(biāo)并不會比固定標(biāo)準(zhǔn)地提高到一個較高的級別，而其不能復(fù)位的弊端卻是致命的。

5 固定標(biāo)準(zhǔn)地的建立與使用

5.1 面積、數(shù)量、形式

標(biāo)準(zhǔn)地面積設(shè)計為0.0667hm2（1畝）為宜，經(jīng)過多年標(biāo)準(zhǔn)地測設(shè)的實踐，這個面積比較適宜，便于測設(shè)和數(shù)據(jù)采集，國為國內(nèi)林業(yè)的面積單位還是習(xí)慣于畝，這個面積同時又方便數(shù)據(jù)的折算。抽取面積的比例應(yīng)≥2%，既滿足了林分?jǐn)?shù)據(jù)采集的基本需要，工作量強度亦比較適宜。形狀的確定也是為了便于標(biāo)準(zhǔn)地的設(shè)置和數(shù)據(jù)采集。

5.2 位置確定

在充分了解林分狀況的情況下，確定標(biāo)準(zhǔn)地的建立位置。利用近期的電子影像地圖，根據(jù)林分的分布初步確定固定標(biāo)準(zhǔn)地的位置，把標(biāo)準(zhǔn)地建立在林分中相對均勻，無特殊情況（侵蝕溝、林間空地等）的范圍內(nèi)，如果是山地，應(yīng)考慮按坡上、中、下三個部位各占的面積比例布設(shè)。

影像地圖可以幫助技術(shù)人員直觀的了解林分的整體分布狀況，還可以用地理信息軟件方便的區(qū)劃一下整個林分各種情況所占面積比例的大小，很容易在計算機上按設(shè)計理念固定標(biāo)準(zhǔn)地的位置，借助衛(wèi)星定位工具實現(xiàn)圖上設(shè)計的落地。

5.3 固定標(biāo)準(zhǔn)地測設(shè)

將在圖上設(shè)計好的標(biāo)準(zhǔn)地現(xiàn)場落地，首先確定一個角點，然后按一定方向（如順時針方向）依次確定其它3個角點；也可以首先確定中心點，然后往四個方向測出對角線以確定四個角點。當(dāng)在人工林中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地時，一般應(yīng)盡量使樣地邊線與林分的行平行。標(biāo)準(zhǔn)地測設(shè)完成后，對邊界進(jìn)行必要的標(biāo)記，可采用噴漆的方式對標(biāo)準(zhǔn)地的邊界和林木進(jìn)行標(biāo)記，并采集四個角點的坐標(biāo)。至此，固定標(biāo)準(zhǔn)地建立完成。在長期保護(hù)方面根據(jù)實際情況定期對標(biāo)記進(jìn)行維護(hù)即可。

5.4 數(shù)據(jù)的采集使用

在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)根據(jù)目的按常規(guī)操作方式，采集需要的數(shù)據(jù)，即為一般意義上的使用。初建可在對林分撫育設(shè)計時進(jìn)行，在接下來的設(shè)計方案編制中即可從中采集需要的數(shù)據(jù)。在后續(xù)施工活動中亦可以此標(biāo)準(zhǔn)地為樣本進(jìn)行全林采伐木的標(biāo)記，各級檢查驗收時同樣可以做為對施工質(zhì)量的評判使用。從設(shè)計之初到竣工檢查驗收，采集數(shù)據(jù)的樣本固定，從根本上避免了樣本不一致造成的偏差，可操作性強，數(shù)據(jù)具可比性，據(jù)此對撫育作業(yè)的質(zhì)量預(yù)以指導(dǎo)和評價更具說服力。

6 結(jié)語

與德國知名森林經(jīng)營專家斯匹克教授交流過有關(guān)森林調(diào)查的話題，他有一句話給我留下了深刻的印象：“一個好的估計強過一個糟糕的調(diào)查！”對森林調(diào)查來說，沒有一種方法可以讓我們把所有的森林資源真正的查清楚，無論采取哪種方法，其實都是在做一個估計。我們要做的關(guān)鍵在于如何做好這個估計，制定出合適的規(guī)則，注重規(guī)則的科學(xué)性、一致性、可操作性，使之能更好地為森林經(jīng)營服務(wù)才是最終目的。