森林資源清查向森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)型技術(shù)

蒲瑩　張煜星　曾偉生　王兵

摘要：本文闡述了建國以來我國森林資源清查的發(fā)展歷程，指出原有的森林資源清查體系已不能適應(yīng)國家生態(tài)文明建設(shè)和現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展需要，建立森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測評體系非常必要且意義重大;本文構(gòu)建了生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測的技術(shù)框架，提出了森林資源清查向森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)型的主要技術(shù)。

關(guān)鍵詞：森林資源;森林生態(tài)系統(tǒng);監(jiān)測;清查

森林資源清查發(fā)展概況

森林資源清查是以宏觀掌握森林資源現(xiàn)狀及其動態(tài)變化，客觀反映森林的數(shù)量、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和功能為目的，以省（自治區(qū)、直轄市）為單位，以抽樣理論為基礎(chǔ)，設(shè)置固定樣地為主進(jìn)行定期復(fù)查的森林資源調(diào)查。它是林業(yè)的重大基礎(chǔ)性工作，對準(zhǔn)確把握林業(yè)發(fā)展趨勢，制定和調(diào)整林業(yè)方針政策，編制國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃等戰(zhàn)略決策發(fā)揮著重要作用。我國大規(guī)模、系統(tǒng)化的森林資源清查始于新中國成立后，70多年來，隨著林業(yè)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，森林資源清查在基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法、調(diào)查手段、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等方面不斷發(fā)展完善，取得了長足的進(jìn)步。歸納起來，主要經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。

（一）摸索與開拓階段。從1950年開始，我國在東北組建森林調(diào)查隊伍，開展了長白山和小興安嶺林區(qū)的森林調(diào)查工作;隨后全國各地相繼組建隊伍，開展森林調(diào)查工作。20世紀(jì)50年代初開展的森林調(diào)查，主要采用經(jīng)緯儀或羅盤儀測量調(diào)查范圍面積，利用方格法區(qū)劃林班小班，設(shè)置帶狀標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木檢尺以計算森林蓄積。1954年，從蘇聯(lián)引進(jìn)整套森林航空調(diào)查技術(shù)，開展了森林航空測量、森林航空調(diào)查和地面綜合調(diào)查工作，并建立了以航空像片為手段、目測調(diào)查為基礎(chǔ)的森林調(diào)查技術(shù)體系。這一階段，我國森林資源調(diào)查全面借鑒前蘇聯(lián)的技術(shù)和規(guī)程，進(jìn)行了摸索和開拓，實(shí)現(xiàn)了調(diào)查技術(shù)和隊伍從無到有。

（二）學(xué)習(xí)與創(chuàng)新階段。20世紀(jì)60年代，我國森林資源調(diào)查開展了以抽樣技術(shù)為核心的新技術(shù)、新方法的試驗研究。1964年，引進(jìn)了以數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ)的抽樣技術(shù)，隨后組織了大規(guī)模試驗和實(shí)測驗證，在調(diào)查精度、質(zhì)量、效益等方面均取得進(jìn)展，標(biāo)志著我國森林調(diào)查技術(shù)從過去以目測調(diào)查為主的階段，轉(zhuǎn)到以抽樣實(shí)測為主的軌道上來。60年代中期，在全國廣泛推廣了分層抽樣調(diào)查方法，隨后全國各地又相繼進(jìn)行兩階和多階抽樣、回歸估測、雙重回歸抽樣等多種抽樣調(diào)查方法的試驗和應(yīng)用，并取得成功。這一階段以抽樣技術(shù)的使用為標(biāo)志，體現(xiàn)了調(diào)查方法的重大變革，使我國森林資源調(diào)查技術(shù)提高到一個新水平。

（三）提高與發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代，開始建立全國森林資源連續(xù)清查體系。1977年，原林業(yè)部在江西省組織開展了森林資源連續(xù)清查試點(diǎn)工作;從1978年開始，相繼在其他省份建立森林資源連續(xù)清查體系。經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)和完善，我國森林資源清查體系取得了長足發(fā)展：一是各省復(fù)查的間隔期從3年、5年、7年不等逐漸調(diào)整為5年，保證了清查周期的統(tǒng)一;二是從第三次清查開始將樣地和樣木從部分固定調(diào)整為全部固定，增強(qiáng)了清查結(jié)果的可比性和連續(xù)性;三是清查范圍逐漸從重點(diǎn)林區(qū)擴(kuò)大到整個大陸，從第六次清查開始實(shí)現(xiàn)了除港澳臺以外全部國土面積的全覆蓋調(diào)查;四是清查內(nèi)容除了森林資源狀況外，從第七次清查開始增加了森林生態(tài)狀況調(diào)查內(nèi)容，并開展了森林生態(tài)功能和效益評估，適應(yīng)了現(xiàn)代國際林業(yè)發(fā)展的趨勢;五是遙感、全球定位、地理信息、數(shù)據(jù)庫和模型技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)逐漸得到廣泛應(yīng)用，提高了清查的科技含量和技術(shù)水平。

這一階段，我國建立了覆蓋31個省（自治區(qū)、直轄市）的森林資源連續(xù)清查體系，完成了9次全國森林資源清查。綜合來看，我國森林資源清查體系已經(jīng)居于世界先進(jìn)行列。

森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測需求

新世紀(jì)以來，隨著我國林業(yè)“雙屬性”“四地位”及國家“五位一體”戰(zhàn)略的相繼實(shí)施，特別是“兩山論”的不斷深入實(shí)踐，20世紀(jì)70年代建立的以森林面積蓄積調(diào)查為主的國家森林資源清查體系，已經(jīng)完全不適應(yīng)國家生態(tài)文明建設(shè)和現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的重大需求。優(yōu)化森林資源清查體系、開展森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測評價已成為新時期林業(yè)建設(shè)的重要任務(wù)。

（一）林業(yè)的“雙屬性”要求開展森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測。2003年，《中共中央、國務(wù)院關(guān)于加快林業(yè)發(fā)展的決定》指出，林業(yè)是一項重要的公益事業(yè)和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，承擔(dān)著生態(tài)建設(shè)和林產(chǎn)品供給的重要任務(wù);并確立了以生態(tài)建設(shè)為主的林業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路，要求建立以森林植被為主體、林草結(jié)合的國土生態(tài)安全體系，建設(shè)山川秀美的生態(tài)文明社會。因此，傳統(tǒng)的以森林面積蓄積調(diào)查為主的國家森林資源清查，已經(jīng)難以滿足生態(tài)建設(shè)的需要，應(yīng)該向森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)變。

（二）林業(yè)的“四地位”要求開展森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測。2009年，中央林業(yè)工作會議明確指出，在貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中林業(yè)具有重要地位，在生態(tài)建設(shè)中林業(yè)具有首要地位，在西部大開發(fā)中林業(yè)具有基礎(chǔ)地位，在應(yīng)對氣候變化中林業(yè)具有特殊地位。林業(yè)的“四個地位”，尤其是生態(tài)建設(shè)中的“首要地位”和應(yīng)對氣候變化中的“特殊地位”，決定了從傳統(tǒng)的森林資源清查向森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)變，已經(jīng)成為歷史發(fā)展的必然選擇。

（三）布局“五位一體”要求開展森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測。2012年，黨的十八大提出了推進(jìn)中國特色社會主義事業(yè)的“五位一體”總體布局，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)各方面和全過程;要求大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢，努力建設(shè)美麗中國，實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展。這就要求我們必須加強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測，為推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)提供信息支撐。

（四）踐行“兩山理論”要求開展森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測。2015年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》，要求牢固樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的理念，堅持“綠水青山就是金山銀山”?！皟缮嚼碚摗敝械木G水青山就是指良好的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)環(huán)境的好壞如何評價，生態(tài)產(chǎn)品的價值如何實(shí)現(xiàn)，這些都要求我們積極推進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測和評價，為踐行“兩山理論”提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)

針對新時期森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測評價的重大需求，課題組利用現(xiàn)代遙感技術(shù)、抽樣技術(shù)、建模技術(shù)等技術(shù)手段，創(chuàng)新清查技術(shù)方法，優(yōu)化清查技術(shù)體系;研建全國主要樹種立木生物量和碳儲量計量標(biāo)準(zhǔn)體系，為開展全國范圍的森林生物量、碳儲量精準(zhǔn)核算提供依據(jù)，也為森林生態(tài)功能效益評估奠定基礎(chǔ);將森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測體系和森林資源清查體系耦合，建立國家和省域尺度的森林生態(tài)功能與效益監(jiān)測系統(tǒng)，并開展覆蓋全國的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分布式精準(zhǔn)評估;實(shí)現(xiàn)清查目標(biāo)由森林面積蓄積向森林生態(tài)系統(tǒng)功能效益轉(zhuǎn)變，技術(shù)方法由地面調(diào)查向地面與遙感相結(jié)合的天空地一體化監(jiān)測轉(zhuǎn)變，最終建立全國森林生態(tài)系統(tǒng)綜合監(jiān)測評價體系。

（一）拓展清查內(nèi)容，創(chuàng)新技術(shù)方法，研建了國家森林資源“天空地”一體化年度監(jiān)測體系。開展了全國森林資源和生態(tài)狀況綜合監(jiān)測體系建設(shè)框架研究，明確技術(shù)思路和監(jiān)測技術(shù)框架，為實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測奠定理論與技術(shù)基礎(chǔ);增加了植被類型、群落結(jié)構(gòu)、樹種結(jié)構(gòu)、森林類別、森林健康、森林自然度、災(zāi)害類型、災(zāi)害等級等反映森林生態(tài)狀況的調(diào)查指標(biāo)52項，使調(diào)查指標(biāo)總數(shù)達(dá)到165項，極大地擴(kuò)展了生態(tài)狀況評價指標(biāo);研建了基于低、中、高分辨率多期多源遙感數(shù)據(jù)，以森林變化概率信息提取技術(shù)為核心的多階遙感監(jiān)測技術(shù)體系，為實(shí)現(xiàn)國家和省域大尺度宏觀森林資源分布及變化監(jiān)測提供了技術(shù)支撐;在全國系統(tǒng)布設(shè)1km×1km的大樣地，基于高分辨率遙感影像和地面核實(shí)方法，連續(xù)開展了森林資源年度監(jiān)測;選擇部分?。ㄊ校╅_展綜合監(jiān)測應(yīng)用示范，通過分層抽樣、截線抽樣、地面樣地調(diào)查與遙感圖斑調(diào)查融合等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國家森林資源清查與地方規(guī)劃設(shè)計調(diào)查時間同步、數(shù)據(jù)一致、點(diǎn)面融合，為整合國家森林資源清查和地方規(guī)劃設(shè)計調(diào)查，建立天空地一體化年度監(jiān)測體系奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

（二）加強(qiáng)頂層設(shè)計，開展技術(shù)攻關(guān)，研建了我國立木生物量模型和碳計量參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。根據(jù)我國自然地理特征和森林資源狀況，研究提出了全國立木生物量建模總體劃分方案，并確定了每一個建?？傮w的樣本結(jié)構(gòu)，為推進(jìn)全國森林生物量調(diào)查建模工作提供了科學(xué)依據(jù);創(chuàng)新性提出了基于啞變量和誤差變量相容性立木生物量聯(lián)立方程組的建模技術(shù)，研制了《立木生物量建模樣本采集技術(shù)規(guī)程》和《立木生物量建模方法技術(shù)規(guī)程》，為推進(jìn)全國森林生物量調(diào)查建模工作提供了技術(shù)指南;完成了13個樹種組33個總體的立木生物量建模，頒布實(shí)施了《立木生物量模型和碳計量參數(shù)》系列林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為全國2/3的森林生物量和碳儲量估計提供了準(zhǔn)確計量依據(jù);提出了通用性相對生長生物量模型，并基于木材密度數(shù)據(jù)建立了全部34個樹種組的一元立木生物量模型，作為系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的重要補(bǔ)充，為開展全國范圍的森林生物量估計提供了基礎(chǔ)支撐;首次基于樣地樣木調(diào)查數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了全國和各省森林生物量、碳儲量與森林蓄積量的同步產(chǎn)出，為FAO全球森林資源評估提供了中國的生物量和碳儲量數(shù)據(jù)，為我國參與應(yīng)對氣候變化減排目標(biāo)談判提供了重要依據(jù)。

（三）立足生態(tài)監(jiān)測，強(qiáng)化功能評估，研建了森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估方法及評估標(biāo)準(zhǔn)。針對全國不同區(qū)域，結(jié)合森林資源清查中涉及到的優(yōu)勢樹種（組），提出主導(dǎo)環(huán)境因子疊置基礎(chǔ)上的點(diǎn)、面結(jié)合評估區(qū)域區(qū)劃技術(shù);基于現(xiàn)有全國森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測網(wǎng)絡(luò)的定位觀測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研建觀測指標(biāo)、觀測方法、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面的森林生態(tài)功能監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)體系，建立與國家森林資源清查協(xié)同的全國尺度和省域尺度的森林生態(tài)功能與效益監(jiān)測系統(tǒng);建立包括涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧等8項功能的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn)，為開展森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估提供依據(jù);研發(fā)森林生態(tài)功能分布式評估方法，依據(jù)森林清查數(shù)據(jù)，按區(qū)域、優(yōu)勢樹種、起源、齡組劃分最小評估單元，解決從點(diǎn)到面的模型模擬和尺度轉(zhuǎn)換問題，并基于森林資源清查數(shù)據(jù)，開展覆蓋全國的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分布式精準(zhǔn)評估，從第七次清查開始連續(xù)三次測算了全國和各省的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能數(shù)據(jù)，為綠色GDP核算提供了依據(jù)。

（四）開展系統(tǒng)集成，強(qiáng)化信息服務(wù)，研建了森林資源清查數(shù)據(jù)管理和集成應(yīng)用服務(wù)平臺。研發(fā)了國家森林資源清查數(shù)據(jù)發(fā)布與展示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對全國和各省森林資源清查結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形發(fā)布、瀏覽和下載共享服務(wù);研發(fā)了國家級森林資源遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對遙感數(shù)據(jù)的校正、融合等處理，森林變化識別和自動提取，監(jiān)測成果統(tǒng)計分析和遙感專題圖制作等功能;研發(fā)了森林資源數(shù)據(jù)多專題協(xié)同更新平臺，實(shí)現(xiàn)國家、省、縣三級森林資源數(shù)據(jù)聯(lián)動更新，森林資源管理、林地管理、采伐和林地征占用等規(guī)劃作業(yè)設(shè)計、審批審核等橫向業(yè)務(wù)管理與應(yīng)用的共享平臺，滿足了全國森林資源檔案更新等各類業(yè)務(wù)要求。以上系統(tǒng)與平臺的開發(fā)，為森林經(jīng)營管理和林業(yè)生態(tài)建設(shè)提供了數(shù)據(jù)支撐和信息服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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[3]中國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估項目組.中國森林資源及其生態(tài)功能四十年監(jiān)測與評估[M]. 北京：中國林業(yè)出版社， 2018.

責(zé)編/龐貝