國(guó)有林場(chǎng)伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)精度影響因素及其提升策略探究

李喜友 龍宣任

國(guó)有林場(chǎng)伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)精度影響因素及其提升策略探究

李喜友 龍宣任

（廣西國(guó)有高峰林場(chǎng) 廣西南寧 530022）

伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)是國(guó)有林場(chǎng)管理中最重要的工作，其精度直接影響到采伐工作成效。文章從小班區(qū)劃、數(shù)據(jù)采集、樣地布設(shè)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理等方面，探討影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)精度的因素，提出了提高伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)精度的策略，以期為同行業(yè)工作人員提供參考。

伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)；國(guó)有林場(chǎng)；設(shè)計(jì)精度

國(guó)有林場(chǎng)是我國(guó)林業(yè)建設(shè)的重要組成部分，是我國(guó)生態(tài)修復(fù)和建設(shè)的重要力量，是維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，能為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)的生態(tài)產(chǎn)品和公共服務(wù)。伐區(qū)是國(guó)有林場(chǎng)一年所采伐作業(yè)的區(qū)域，在開(kāi)展采伐工作之前，必須由森林調(diào)查設(shè)計(jì)隊(duì)伍對(duì)采伐地段進(jìn)行區(qū)劃，對(duì)伐區(qū)林分因子進(jìn)行調(diào)查，據(jù)此進(jìn)行森林采伐利用、更新、集材方式及伐區(qū)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，編制調(diào)查設(shè)計(jì)文件，作為核發(fā)林木采伐許可證和組織木材生產(chǎn)的依據(jù)，這就是伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)。伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)是森林經(jīng)營(yíng)的重要工作，是控制林木采伐，減少森林資源消耗的重要措施和手段，對(duì)保護(hù)森林資源，改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)精度的主要因素

1.1 小班區(qū)劃不合理

小班區(qū)劃不合理，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，小班面積過(guò)大或過(guò)小。如果小班面積過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致調(diào)查難度大，數(shù)據(jù)采集不全面，從而影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)的精度；如果小班面積過(guò)小，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的可靠性不高，難以反映真實(shí)的林況，從而影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)的精度。

第二，小班內(nèi)的林況因子差異大。小班內(nèi)的林況因子包括樹(shù)種組成、林齡、樹(shù)高、胸徑等，這些是影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)精度的重要因素[1]。如果小班內(nèi)的林況因子差異大，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的可靠性不高，影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)的精度。

第三，小班劃分不科學(xué)。小班的劃分不僅僅是根據(jù)面積和林況因子進(jìn)行劃分，還需要考慮林木分布情況、地形地貌、自然災(zāi)害、過(guò)火面積、坡向等因素。如果小班的劃分不科學(xué)，就會(huì)影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)的精度。

1.2 測(cè)量不規(guī)范

胸徑是伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)中非常重要的參數(shù)，在進(jìn)行胸徑測(cè)量時(shí)，必須要在樹(shù)干1.3 m的位置進(jìn)行測(cè)量，在進(jìn)行邊界木的確定時(shí)，必須要遵循“上坡位舍棄下坡位量取”原則，以避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。這是因?yàn)樵诹值刂?，?shù)木的分布通常呈現(xiàn)坡向性，同一坡面上的樹(shù)木生長(zhǎng)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，而不同坡面上的樹(shù)木則受到了環(huán)境因素的影響，其林況因子的差異相對(duì)較大。實(shí)際測(cè)量中，很多技術(shù)人員忽略了“上坡位舍棄下坡位量取”的原則，進(jìn)而造成數(shù)據(jù)的偏差。此外，測(cè)高儀使用不規(guī)范也是重要表現(xiàn)，部分技術(shù)人員在開(kāi)始使用測(cè)高儀之前，沒(méi)有進(jìn)行校準(zhǔn)，沒(méi)有使用已知高度的物體進(jìn)行比對(duì)，因而產(chǎn)生較大誤差。此外，缺乏經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員往往在測(cè)量過(guò)程中，會(huì)受到樹(shù)冠、建筑物等遮擋物的干擾，影響測(cè)量工作質(zhì)量。

1.3 樣地布設(shè)不合理

在實(shí)際工作中，樣地布設(shè)不合理可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不全面、誤差的增加，進(jìn)而影響伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)的精度[1]。具體有以下幾種情況：一是未充分了解伐區(qū)特征，在選擇樣地的位置和規(guī)模時(shí)，未進(jìn)行足夠的伐區(qū)調(diào)查，包括地形、植被類型、土壤特征等。缺乏這些基礎(chǔ)信息可能導(dǎo)致選擇的樣地不具有代表性，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不具備代表性。二是未考慮生態(tài)差異，未充分考慮伐區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的空間變異性可能導(dǎo)致樣地布設(shè)不均勻，如果忽略了植被類型、樹(shù)種組成等因素，樣地可能無(wú)法反映伐區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)狀況，從而影響設(shè)計(jì)的精度。三是樣地尺度選擇不當(dāng)，選擇樣地的尺度可能不當(dāng)，過(guò)大或過(guò)小的樣地都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的失真，尺度選擇不當(dāng)可能使得樣地內(nèi)的變異性被掩蓋或放大，從而影響調(diào)查結(jié)果的精度[2]。四是樣地位置隨意選取，樣地位置的選取應(yīng)該基于科學(xué)的方法，而非隨意或便利，如果樣地位置選擇不合理，可能會(huì)引入系統(tǒng)性誤差，影響調(diào)查的可靠性。五是未考慮樣地間的相互影響，樣地之間可能存在相互影響的因素，比如空間自相關(guān)性，如果未考慮這些因素，可能會(huì)導(dǎo)致樣地間的相關(guān)性被低估，從而影響伐區(qū)調(diào)查的精度。

1.4 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程規(guī)范性不足

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程規(guī)范性不足的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，首先是技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)收集的認(rèn)知不明確，在收集調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)，由于作業(yè)的不規(guī)范性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)過(guò)大或過(guò)小。這樣得出的數(shù)據(jù)應(yīng)該重新測(cè)量或舍棄，如果技術(shù)人員繼續(xù)選用這些數(shù)據(jù)，則會(huì)造成更大的誤差。其次是系統(tǒng)操作流程的不規(guī)范，把數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)有一套嚴(yán)格的流程和專業(yè)的工具進(jìn)行分析，當(dāng)數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大或技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足，在進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和處理的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，進(jìn)而影響最后的調(diào)查成果。最后是數(shù)據(jù)后期的分析不明確，伐區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果以林木蓄積量為主要的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，因而在工作中往往會(huì)用最終結(jié)果與實(shí)地調(diào)查情況結(jié)合的數(shù)據(jù)反推前期數(shù)據(jù)是否真實(shí)可靠。如果技術(shù)人員缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，很難保證內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程的規(guī)范性。

2 提高伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)精度的策略

2.1 合理劃分小班

為了提高伐區(qū)調(diào)查的精度，小班劃分應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和合理規(guī)劃[2]。首先，小班的面積應(yīng)合理確定，一般情況下，小班的面積以5 hm2為宜，既充分考慮了數(shù)據(jù)采集的全面性，又可以有效降低調(diào)查的復(fù)雜度。最大的小班面積一般不應(yīng)超過(guò)20 hm2，以避免數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。小班劃分也應(yīng)與伐區(qū)的實(shí)際情況相匹配，不同地區(qū)和不同類型的森林可能需要不同的小班劃分策略。在小班劃分過(guò)程中，要充分考慮伐區(qū)內(nèi)的不同生境類型[3]。使用高分辨率遙感數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析各生境類型的分布，例如針葉林、闊葉林、濕地等，有助于確定小班劃分的精確位置。此外，利用數(shù)字高程模型（DEM）等工具，詳細(xì)記錄伐區(qū)內(nèi)的地形特征，如坡度、海拔等，用于優(yōu)化小班布局，確保樣本點(diǎn)在不同地形條件下的均勻分布。還可利用空間統(tǒng)計(jì)分析方法，如克里金插值法等，對(duì)伐區(qū)內(nèi)的環(huán)境變量進(jìn)行插值預(yù)測(cè)，有助于填補(bǔ)樣地之間的空白，使小班劃分更加連續(xù)。

2.2 規(guī)范使用測(cè)高儀并執(zhí)行規(guī)范的測(cè)量法

為解決胸徑測(cè)量和測(cè)高儀使用不規(guī)范所帶來(lái)的問(wèn)題，首先，對(duì)于胸徑測(cè)量，技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作程序進(jìn)行測(cè)量。通常情況下，在樹(shù)干的1.3 m高處測(cè)量胸徑，對(duì)于邊界木的選擇和測(cè)量，技術(shù)人員牢記“上坡位舍棄下坡位量取”的原則。其次，針對(duì)測(cè)高儀的使用，應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的校準(zhǔn)程序，確保測(cè)高儀的精度。在測(cè)量前，使用人工標(biāo)定的測(cè)高樁或其他已知高度的樹(shù)木進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)的結(jié)果可用于調(diào)整測(cè)高儀的零點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，要保持穩(wěn)定的測(cè)量距離，減少測(cè)量誤差。使用支撐物體或腳架來(lái)固定測(cè)高儀，確保在測(cè)量過(guò)程中不會(huì)發(fā)生晃動(dòng)或移動(dòng)，還可以使用激光或其他輔助工具來(lái)確保測(cè)量?jī)x器與測(cè)量目標(biāo)之間的距離準(zhǔn)確無(wú)誤。測(cè)量模式方面，測(cè)高儀有多種測(cè)量模式，如單次測(cè)量、連續(xù)測(cè)量等，單次測(cè)量模式常用于需要精準(zhǔn)而獨(dú)立的高度測(cè)量場(chǎng)景[4]。這種模式下，測(cè)高儀會(huì)進(jìn)行一次瞬時(shí)測(cè)量，記錄當(dāng)前目標(biāo)物體的高度，并在顯示屏上即時(shí)呈現(xiàn)結(jié)果。因此，適合測(cè)量單獨(dú)的樹(shù)木高度；連續(xù)測(cè)量模式常用于需要獲取一系列高度數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，測(cè)高儀可以在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)測(cè)量多個(gè)目標(biāo)，形成高度數(shù)據(jù)序列，有助于捕捉目標(biāo)高度的變化趨勢(shì)，例如樹(shù)木的高程分布。技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)測(cè)量對(duì)象和環(huán)境條件選擇合適的測(cè)量模式，不同模式的選擇涉及不同的校準(zhǔn)參數(shù)，在切換模式前，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)檢查。

2.3 合理布設(shè)樣地

在伐區(qū)調(diào)查中，針對(duì)樣地布設(shè)相關(guān)問(wèn)題。首先，采用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)勾繪伐區(qū)邊界，例如，伐區(qū)的面積為1 000畝，要求精度為95%以上，則邊界勾繪的誤差不超過(guò)50畝。其次，根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，通過(guò)劃分生態(tài)單元的方式進(jìn)行樣地布設(shè)，可以確保調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)用遙感技術(shù)對(duì)伐區(qū)內(nèi)的植被類型進(jìn)行詳盡分類，將相似植被類型被合理劃分為同一生態(tài)單元，結(jié)合高程、坡度對(duì)分區(qū)進(jìn)行分析，將地形差異較小的區(qū)域歸類為同一生態(tài)單元。隨后，通過(guò)空間疊加分析，將植被類型和地形數(shù)據(jù)結(jié)合，以空間視角驗(yàn)證劃分的合理性，接著，在每個(gè)生態(tài)單元內(nèi)采用均勻分布方式確定樣地位置。最后，充分考慮樣地間的相互影響，應(yīng)用空間統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，對(duì)伐區(qū)內(nèi)樣地?cái)?shù)據(jù)的空間自相關(guān)性進(jìn)行識(shí)別、量化。可以通過(guò)計(jì)算樣地之間的距離權(quán)重矩陣，以及使用Moran'sI等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)來(lái)評(píng)估樣地?cái)?shù)據(jù)的空間相關(guān)性水平，這樣的分析能夠揭示樣地之間是否存在空間集聚或分散的趨勢(shì)，為進(jìn)一步的調(diào)查布局提供依據(jù)[5]。針對(duì)樣地之間的相互影響，采用適當(dāng)?shù)目臻g權(quán)重模型進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)引入權(quán)重矩陣，將相鄰樣地之間的關(guān)聯(lián)性納入考慮，確保樣地?cái)?shù)據(jù)的空間結(jié)構(gòu)得到更為準(zhǔn)確反映。該步驟還能有助于優(yōu)化樣地的空間分布，使其更具代表性，避免局部集聚或過(guò)于分散的情況。在具體操作中，可以用地理加權(quán)回歸（Geographically Weighted Regression，簡(jiǎn)稱GWR）模型對(duì)樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行修正。GWR模型能夠考慮空間異質(zhì)性，充分利用樣地之間的空間關(guān)系。此外，建立定期的監(jiān)測(cè)機(jī)制，對(duì)樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行追蹤。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣地?cái)?shù)據(jù)的變化，及時(shí)調(diào)整空間權(quán)重模型，適應(yīng)伐區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的變化。

2.4 規(guī)范內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程

首先，技術(shù)人員需要準(zhǔn)確理解數(shù)據(jù)的收集要求和標(biāo)準(zhǔn)，確保采集到的數(shù)據(jù)符合伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)的要求[6]。對(duì)于數(shù)據(jù)收集的各步驟，如測(cè)量、記錄和存儲(chǔ)等，需要遵守相應(yīng)的規(guī)范，以減少誤差。其次，數(shù)據(jù)的上傳和處理通常需要遵循一套明確定義的程序，這些程序包括數(shù)據(jù)的輸入、清洗、校對(duì)、計(jì)算和分析。其中，關(guān)鍵在于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)的邏輯檢查，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，可以獲得更加全面、準(zhǔn)確的伐區(qū)信息。例如，某伐區(qū)的總蓄積量為10 000 m3，其中杉木的蓄積量為5 000 m3，馬尾松的蓄積量為4 000 m3，其他樹(shù)種的蓄積量為1000 m3，計(jì)算單個(gè)樹(shù)的蓄積量，則要考慮到馬尾松平均樹(shù)高，如果樹(shù)高為15 m，胸徑為36 cm，則計(jì)算該樹(shù)的蓄積量為0.75 m3。同時(shí)，考慮伐區(qū)調(diào)查精度主要因素，如標(biāo)準(zhǔn)地?cái)?shù)據(jù)差異與小班實(shí)際林況差異合理性，數(shù)據(jù)的邏輯性、可靠性、有效性等。例如，如果某個(gè)小班的林況較差，平均胸徑只有12 cm，平均樹(shù)高只有10 m，平均株樹(shù)較少，則該小班的蓄積量和出材量相應(yīng)較少。采用測(cè)算軟件計(jì)算蓄積和出材時(shí)，同樣需要考慮不同樹(shù)種、不同林齡、不同地理位置等因素的影響。例如，胸徑測(cè)量應(yīng)該在1.3 m位置進(jìn)行，樣地面積應(yīng)該進(jìn)行坡度換算，如果樣地長(zhǎng)度為100 m，坡度為10°，則實(shí)際樣地長(zhǎng)度為98.48 m。完成邏輯檢查后，要將前面制定的調(diào)查方案和相關(guān)信息整合起來(lái)，形成一份完整的調(diào)查設(shè)計(jì)文件。該文件應(yīng)具備清晰的結(jié)構(gòu)和明確的內(nèi)容，以便其他人員能夠理解和執(zhí)行調(diào)查任務(wù)。最后，在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)中，林木蓄積量通常是主要的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員在數(shù)據(jù)后期分析過(guò)程中，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)有一定的敏感性，能夠識(shí)別異?；虿灰恢碌臄?shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)反推和校核過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)的可靠性對(duì)于國(guó)有林場(chǎng)伐區(qū)調(diào)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，本文針對(duì)小班劃分、調(diào)查測(cè)量、樣地布設(shè)、數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了合理劃分小班、規(guī)范測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、合理布設(shè)樣地、規(guī)范內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程。在實(shí)際調(diào)查中，調(diào)查人員可以綜合采用上述策略，遵循調(diào)查程序，可以有效提高伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)的精度，為森林資源管理提供更準(zhǔn)確的信息，更精準(zhǔn)的支持，從而實(shí)現(xiàn)更有效的森林資源保護(hù)和利用，有助于維護(hù)生態(tài)平衡，促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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S757.4

A

2095-1205(2023)11-44-03

10.3969/j.issn.2095-1205.2023.11.13

李喜友（1983—），男，壯族，廣西平果人，中級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)榱謭?chǎng)伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)。