重慶市森林資源年度監(jiān)測抽樣體系優(yōu)化研究

李智華　胡云云　向安民　侯曉巍　閆生義

摘要：? 根據(jù)國家對森林資源年度監(jiān)測評價試點工作的總體要求，對重慶市現(xiàn)有森林資源監(jiān)測抽樣體系進行了優(yōu)化探索和深入研究，結(jié)果表明：1）利用校驗樣地產(chǎn)出森林面積、固定樣地產(chǎn)出森林蓄積的方法是可靠的，抽樣精度完全能滿足國家技術(shù)規(guī)定要求，如果單純產(chǎn)出省級層面的森林面積和森林蓄積，不進行第二次分解，各省樣地個數(shù)還可以適當減少，比如重慶：校驗樣地可減少3/4，只要1 268個校驗樣地即可，其抽樣精度可以達到95%以上;固定樣地可減少1/2，只要2 566個固定樣地，其抽樣精度可以達到90%以上;2）校驗樣地大小500 m×500 m是比較合適的，重慶市森林面積估測變動系數(shù)從500 m開始往上減小速度逐漸平緩，趨于穩(wěn)定，抽樣結(jié)果精度均達到了95%以上，完全符合國家對森林面積的抽樣精度要求;3）校驗樣地和固定位置應(yīng)該長期固定，年度監(jiān)測之間的數(shù)據(jù)變化才有可比性;4）對省級數(shù)據(jù)如何分解到區(qū)縣的方法上不可“一刀切”，具體到每個區(qū)縣是采用抽樣調(diào)查、小班區(qū)劃還是聯(lián)合估計的方法，應(yīng)根據(jù)各區(qū)縣森林資源分布特點和數(shù)量大小，制定符合自身實際情況的科學可行的監(jiān)測方法。

關(guān)鍵詞：? 森林資源;? 年度監(jiān)測;? 抽樣體系;? 估測

中圖分類號：? ?S 757. 2? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2022）03 - 0058 - 05

為切實履行國家林業(yè)和草原局森林資源監(jiān)測評價職能，落實新《森林法》對“國家建立森林資源調(diào)查監(jiān)測制度”和“國家實行森林資源保護發(fā)展目標責任制和考核評價制度”的規(guī)定，國家林業(yè)和草原局按照自然資源統(tǒng)一調(diào)查、評價、監(jiān)測的要求，著力構(gòu)建新時代國家森林資源監(jiān)測評價體系，實施全國森林資源年度監(jiān)測評價。通過采用抽樣調(diào)查與圖斑調(diào)查相結(jié)合，優(yōu)化抽樣設(shè)計，監(jiān)測森林資源數(shù)量;采用固定樣地調(diào)查與模型更新相結(jié)合開展森林儲量（蓄積量、生物量、碳儲量）監(jiān)測;綜合采用統(tǒng)計、建模和評估等方法對森林資源狀況及其質(zhì)量與功能的分析評價，構(gòu)建點面結(jié)合、上下銜接、數(shù)圖一致的國家森林資源年度監(jiān)測評價體系[ 1 ]。

2020年，國家林業(yè)和草原局在全國選取了監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)比較好、森林資源分布比較典型的4個?。ㄊ校┻M行年度監(jiān)測評價試點，為在全國范圍的實施探索方法和積累經(jīng)驗。重慶市作為試點省份之一，通過與第三次國土調(diào)查數(shù)據(jù)（以下簡稱“三調(diào)”）對接，確定森林資源監(jiān)測范圍;基于森林資源連續(xù)清查體系進行年度監(jiān)測抽樣設(shè)計優(yōu)化，結(jié)合重慶市森林資源管理“一張圖”（以下簡稱“一張圖”）年度更新監(jiān)測森林面積;采用清查固定樣地現(xiàn)地調(diào)查與生長模型更新相結(jié)合的方法，最終產(chǎn)出了全市森林資源數(shù)量、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能等成果。本文著重從重慶市森林資源年度監(jiān)測抽樣體系優(yōu)化方面進行了探索和研究，采取不同抽樣設(shè)計方案對森林面積、森林蓄積等主要成果指標進行測算，比較分析不同抽樣體系下測算結(jié)果，提出相對較優(yōu)的抽樣設(shè)計方案，以期為全國森林資源年度監(jiān)測評價抽樣體系優(yōu)化提供參考和借鑒。

1 重慶市抽樣體系概況

為開展森林儲量監(jiān)測，本次重慶市森林資源年度監(jiān)測繼續(xù)維持第九次全國森林資源清查重慶市固定樣地數(shù)量不變，按4 km×4 km的間距布設(shè)地面固定樣地5 133個，樣地面積為0.066 7 hm2，形狀正方形。對其中的1 533個2017年調(diào)查為喬木林地和本次通過遙感影像判讀新增的喬木林固定樣地進行現(xiàn)地調(diào)查?！叭{(diào)”為林地和森林范圍內(nèi)的其他固定樣地采用遙感判讀的方法確定地類等主要因子。

為保證重慶市“一張圖”年度更新圖斑監(jiān)測成果準確可靠，通過布設(shè)校驗樣地對全市森林面積進行總體控制和修正，以固定樣地所在公里網(wǎng)交叉點為中心點（采用CGCS2000坐標系），布設(shè)1 km2×1 km2的大樣地5 133個，形狀正方形。重慶市校驗樣地數(shù)量與固定樣地數(shù)量一致，共5 133個?？紤]到布設(shè)的校驗樣地中存在1個超出全市行政界線范圍，因此，本次全市按5 132個校驗樣地進行體系設(shè)計優(yōu)化。

2 校驗樣地的優(yōu)化方案設(shè)計

根據(jù)重慶市森林資源連續(xù)清查體系的實際情況，以校驗樣地中心點縱坐標和橫坐標是否被8整除將全市校驗樣地重新分為6組，與全市所有樣地參與分別進行全市森林面積抽樣估測和對比分析。

第1組樣地：現(xiàn)有全市所有樣地5 132個。

第2組樣地：從現(xiàn)有樣地中選取1/2樣地，選取方法是對現(xiàn)有樣地橫坐標不變，縱坐標被8整除，實際選取樣地2 567個。

第3組樣地：從現(xiàn)有樣地中選取1/2樣地，選取方法是對現(xiàn)有樣地橫坐標不變，縱坐標不能被8整除，實際選取樣地2 565個。

第4組樣地：從現(xiàn)有樣地中選取1/2樣地，選取方法是對現(xiàn)有樣地縱坐標不變，橫坐標被8整除，實際選取樣地2 566個。

第5組樣地：從現(xiàn)有樣地中選取1/2樣地，選取方法是對現(xiàn)有樣地縱坐標不變，橫坐標不能被8整除，實際選取樣地2 566個。

第6組樣地：從現(xiàn)有樣地中選取1/4樣地，選取方法是對現(xiàn)有樣地縱坐標、橫坐標被8整除，實際選取樣地1 268個。

第7組樣地：從現(xiàn)有樣地中選取1/4樣地，選取方法是對現(xiàn)有樣地縱坐標、橫坐標不能被8整除，實際選取樣地1 279個。

2. 1 不同樣地個數(shù)對估測結(jié)果的影響

從表1可以看出，7組抽樣方案估計森林面積的抽樣精度均達到了95%以上，符合國家森林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)定中要求，變動系數(shù)也均在47%左右，相對穩(wěn)定;對比各組樣地個數(shù)，若對全市森林面積進行估測，采用第6組或第7組方案，即可滿足抽樣精度要求。此外，采用樣地個數(shù)相同、布設(shè)方法不同的抽樣設(shè)計，森林面積的估測結(jié)果存在差異，如第2組和第3組統(tǒng)計產(chǎn)出的森林覆蓋率相差1.26%，第6組和第7組相差1.74%，第4組和第5組相差0.58%。因此，校驗樣地位置應(yīng)該長期固定，各年度監(jiān)測結(jié)果才具有可比性，如果調(diào)整樣地位置，可能造成不同抽樣體系產(chǎn)生的估測結(jié)果差異比年度監(jiān)測數(shù)據(jù)本身的變化還大，則無法準確通過校驗樣地抽樣估測年度森林面積及其變化。208899EF-BB0E-4B04-BFD8-DA6257A58E44

2. 2 不同樣地大小對估測結(jié)果的影響

將校驗樣地大小從100 m到1 000 m分為19組分別進行全市森林面積抽樣估測，從表2和圖1可以看出：（1）隨著樣地面積的增大，抽樣精度逐漸提高，變動系數(shù)逐漸減小;（2）19組方案估測森林面積的抽樣精度均在98%以上;（3）樣地邊長在500 m以上時，隨著邊長的增加，全市森林面積估測變動系數(shù)減小速度逐漸平緩，趨于穩(wěn)定。

2. 3 區(qū)縣估測結(jié)果

根據(jù)各區(qū)縣的校驗樣地對其森林面積進行估測，從表3可以看出：（1）森林面積抽樣精度在95%以上的有城口縣、彭水縣、酉陽縣、巫溪縣、武隆區(qū)、黔江區(qū)、奉節(jié)縣、云陽縣、開州區(qū)9個區(qū)縣，森林面積抽樣精度在90%～95%之間的有石柱縣、巫山縣等12個區(qū)縣，森林面積抽樣精度在85%～90%的有合川區(qū)、潼南區(qū)等11個區(qū)縣，其他8個區(qū)縣的抽樣精度均在85%以下;（2）如果對縣級單位的森林面積抽樣精度要求降低至85%以上，則有8個區(qū)縣需要通過加密樣地個數(shù)才能達到精度要求。

3 固定樣地的優(yōu)化方案設(shè)計

3. 1 不同樣地個數(shù)對估測結(jié)果的影響

分組方法與校驗樣地相同，從表4可以看出，（1）第1～5組方案估測的抽樣精度均達到了90%以上，符合國家森林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)定中的要求，變動系數(shù)也均在210%左右，相對穩(wěn)定。對比各組樣地個數(shù)，若對全市森林蓄積進行估測，樣地個數(shù)減少一半即可滿足抽樣精度要求。（2）采用樣地個數(shù)相同、布設(shè)方法不同的抽樣設(shè)計，森林蓄積的估計測結(jié)果存在差異，盡管均在誤差限范圍內(nèi)，但也大大超過年均生長量。因此，為保證森林蓄積年度監(jiān)測結(jié)果的連續(xù)可比，固定樣地位置也應(yīng)相對固定。

3. 2 區(qū)縣估測結(jié)果

根據(jù)各區(qū)縣的固定樣地對其森林蓄積進行估測，從表5可以看出：（1）森林蓄積抽樣精度在80%以上的有城口縣、巫溪縣、石柱縣、奉節(jié)縣、酉陽縣、云陽縣6個區(qū)縣，其他區(qū)縣的抽樣精度均在80%以下，部分區(qū)縣甚至無精度保證;（2）對縣級單位森林蓄積的估測，大部分區(qū)縣現(xiàn)有固定樣地個數(shù)無法滿足抽樣估測樣本量，需要進一步加密才能達到抽樣精度要求。

4 結(jié) 論

4. 1 森林面積的抽樣體系設(shè)計

（1）通過校驗樣地估測森林面積方法可靠，精度保證，若從省級層面宏觀監(jiān)測森林面積，樣地個數(shù)可適當減少，如重慶1 200個樣地即可滿足抽樣精度要求。

（2）在保證全市森林面積抽樣精度的前提下，通過改變校驗樣地大小，對全市森林面積進行測算比較，并分析不同校驗樣地大小的抽樣變異系數(shù)，校驗樣地邊長分別為100、200、300…1 000 m，發(fā)現(xiàn)校驗樣地大小為500 m×500 m，變動系數(shù)差異不明顯，抽樣精度為98.5%，森林面積估測中值與全市“一張圖”的森林面積相對誤差值為0.12%。因此校驗樣地大小500 m×500 m相對合適，且內(nèi)業(yè)復(fù)核工作量均明顯降低，可以考慮下一年年度監(jiān)測中采用并在全國范圍推廣。

根據(jù)500 m×500 m樣地大小分不同樣地個數(shù)分組（同2.1）對全市森林面積進行估測，總體特征數(shù)具體統(tǒng)計結(jié)果見表6，7組方案的抽樣精度均達到了95%以上，完全符合國家對森林面積的抽樣精度要求。

表6 不同樣地個數(shù)的森林面積總體特征數(shù)

（3）為保證年度監(jiān)測結(jié)果的連續(xù)可比，校驗樣地位置應(yīng)該長期固定，年度監(jiān)測之間的森林資源變化才具有可比性。如果每個年度調(diào)整校驗樣地位置，可能造成的不同抽樣體系產(chǎn)生的估測結(jié)果差異比年度監(jiān)測數(shù)據(jù)本身的變化還大，則將無法準確通過校驗樣地抽樣估測年度森林面積及其變化。

（4）如果省級監(jiān)測結(jié)果要進一步分解到區(qū)縣，考慮到加密樣地需要投入大量的人力和物力，工作量也比較大，建議對縣級森林面積的抽樣精度可以適當降低到85%，全市有8個區(qū)縣需要加密校驗樣地個數(shù)，才能滿足精度要求。但對于渝中區(qū)等主城區(qū)來說，森林資源分布極少且不均衡，采用抽樣調(diào)查方法去估測森林面積是低效的，甚至是無效的，建議直接采用逐個森林小班調(diào)查的方法，通過累加直接產(chǎn)出森林面積，結(jié)果更準確可靠。因此省級森林面積的年度監(jiān)測結(jié)果分解到區(qū)縣的方法不可“一刀切”，具體到每個區(qū)縣是采用抽樣調(diào)查還是小班區(qū)劃匯總的方法，應(yīng)根據(jù)各區(qū)縣森林資源分布特點和數(shù)量大小，制定符合自身實際情況的科學可行的監(jiān)測方法。

4. 2 森林蓄積的抽樣體系設(shè)計

（1）采用固定樣地對重慶市森林蓄積進行估測，如不分解落實到各區(qū)縣，樣地個數(shù)可減少一半即可滿足抽樣精度要求。

（2）采用樣地個數(shù)相同、布設(shè)方法不同的抽樣設(shè)計，對森林蓄積的估計測結(jié)果存在差異，盡管均在誤差限范圍內(nèi)，但也大大超過年均生長量，因此，為保持對森林蓄積年度監(jiān)測結(jié)果的連續(xù)可比，固定樣地位置也應(yīng)相對固定。

（3）對縣級單位森林蓄積的估測，目前大部分區(qū)縣現(xiàn)有固定樣地個數(shù)無法達到抽樣估測樣本量，達不到抽樣精度要求。建議根據(jù)各區(qū)縣具體情況酌情加密樣地，對于以公益林為主或者中幼齡林較多的區(qū)縣，森林蓄積的抽樣精度可以適當降低至80%以上;對于主城區(qū)或者渝西等少林地區(qū)可不單獨進行抽樣控制，與相鄰區(qū)縣合并為一個總體，進行抽樣控制即可[ 3 ]。

參考文獻

[1] 國家林業(yè)和草原局.全國森林資源年度監(jiān)測評價方案[S].2020.

[2] 國家林業(yè)和草原局.全國森林資源年度監(jiān)測評價試點工作方案[S]. 2020.

[3] 唐小平.? 森林資源管理[M]. 北京：國家行政學院出版社，2017.

第1作者簡介：? 李智華（1978-），? 男，? 高級工程師，? 主要從事森林資源監(jiān)測方面的工作。

收稿日期： 2022 - 02 -? 20208899EF-BB0E-4B04-BFD8-DA6257A58E44

Study on Optimization of Annual Monitoring Sampling System of Forest Resources in Chongqing

LI Zhihua

（North-Western Inventory and Planing Instiute，National Forestry and Grassland

Administration，? Shaanxi Xi′an 710048）

Abstract According to the general requirements of the National Pilot Project of annual monitoring and evaluation of forest resources， we have carried on the optimization exploration and in-depth study on the existing sampling system of monitoring and evaluation of forest resources in Chongqing： （1）The method of producing forest area by using check sample plot and forest stock by using fixed sample plot is reliable， and the sampling precision can meet the requirement of national technical regulation， if the forest area and forest accumulation at the provincial level are simply produced and no second decomposition is carried out， the number of sample plots in each province can be reduced appropriately， for example， in Chongqing， the number of check plots can be reduced by three quarters， as long as 1268 test plots are available， the sampling accuracy can reach above 95% ， the fixed plots can be reduced by 1/2， and as long as 2 566 fixed plots， the sampling accuracy can reach above 90%. （2） the size of 500 m × 500 m is suitable， the change coefficient of forest area estimation decreases slowly from 500m to 500 m， and the precision of sampling results is over 95% ， which meets the requirement of sampling precision for forest area.（3）Calibration plots and fixed locations should be fixed over a long period of time to allow comparability of data changes between annual monitoring. （4）There is no “One-size-fits-all”method for how provincial data are decomposed into districts and counties， specifically whether each district or county adopts sampling survey， sub-class division or joint estimation， scientific and feasible monitoring methods should be developed according to the distribution characteristics and quantity of forest resources in each district and county.The design scheme and solution of the above research can provide reference and reference for optimizing sampling system of National Forest Resources Annual Monitoring and evaluation.

Key words Forest resources; Annual monitoring; Sampling system; Estimate208899EF-BB0E-4B04-BFD8-DA6257A58E44