一種銜接森林資源一類清查和二類調查的新方案

曾偉生，程志楚，夏朝宗

(國家林業局調查規劃設計院， 北京 100714)

一種銜接森林資源一類清查和二類調查的新方案

曾偉生，程志楚，夏朝宗

(國家林業局調查規劃設計院， 北京 100714)

針對我國現行森林資源一類清查和二類調查數據不協調的問題,借鑒國外森林資源清查中的相片樣地或景觀樣地設計,提出了銜接一類清查和二類調查的大樣地設計新方案，分析了新方案的主要特點，并對一類清查和二類調查數據的協調性問題進行了討論。

森林資源；一類清查；二類調查；大樣地；協調性

1 問題的提出

森林資源監測是國情國力調查的重要組成部分，是林業重要的基礎性工作和公益性事業。經過幾代林業調查工作者的艱苦努力，我國森林資源監測事業取得了長足發展，目前已基本形成以森林資源連續清查(簡稱一類清查)為主體的國家森林資源監測體系和以森林資源規劃設計調查(簡稱二類調查)為主體的地方森林資源監測體系。但是，由于一類清查、二類調查相對獨立運行，導致國家和地方監測體系不銜接，從而在客觀上存在著不一致的兩套數據，容易造成思想認識上的困惑和數據使用上的亂象。根據掌握的有關情況，各省(區、市)一類清查和二類調查數據普遍相差較大，而且絕大部分是二類調查數據大于一類清查數據。譬如，湖北省在1999年同時開展過一類清查和全省的二類調查，一類清查得到的森林面積和蓄積分別為497萬hm2和1.54 億m3[1]，而二類調查得到的森林面積和蓄積分別為604 萬hm2和1.91 億m3[2]，二者相差均超過20 %。筆者曾對一類清查和二類調查中存在的有關問題作過分析[3]，也曾試圖尋找協調兩套數據的有效方法[3,4]，但只是紙上談兵，尚未應用于生產實踐。近年來，國家林業局森林資源管理司提出，要積極推進森林資源監測體系優化改革，逐步建成服務高效的森林資源一體化監測體系，最終實現國家和地方森林資源監測工作“一盤棋”，森林資源“一套數”，森林分布“一張圖”[5]。森林資源一體化監測的核心，就是要有效銜接國家一類清查和地方二類調查。本文針對這一問題，借鑒國外的一些做法，試圖探尋一條可行途徑，以實現森林資源一類清查和二類調查之間的銜接。

2 國外借鑒

隨著遙感技術的快速發展，多階遙感數據在各國森林資源清查中越來越得到廣泛應用。縱觀世界各國森林資源監測體系的發展狀況，加拿大、巴西和澳大利亞森林資源清查體系的相片樣地或景觀樣地設計，以及聯合國糧農組織(FAO)開展全球森林資源評估的大樣地設計，是值得我們在研究如何協調一類清查和二類調查數據時借鑒的。

2.1 加拿大的相片樣地設計

加拿大作為一個林業大國，在森林資源監測方面與其他林業國家不一樣，它原來沒有國家森林資源清查體系，全國和省級資源數據來自各省的森林經理調查數據匯總。到本世紀初，才建立基于樣地的國家森林資源清查新體系。為了獲得可靠的面積統計數據，其目標是至少要調查國土面積的1%。選用的方案是按20km×20km網格布點，每一個樣點設置2km×2km的相片樣地(全國約18850個，相片以航空相片為主，其它高分辨率衛片為輔)，樣地范圍內按土地覆蓋、土地利用、權屬和保護狀況等屬性因子進行區劃判讀。在相片樣地區劃判讀基礎上，再隨機選取約10%的樣地進行地面調查[6,7]。

2.2 巴西的景觀樣地設計

巴西森林資源監測體系的發展相對滯后，僅在20世紀80年代開展過一次國家級森林資源清查工作。新世紀以來，巴西開始重視森林資源監測，并于2006年成立巴西林務局，負責建立新的國家森林資源清查體系。從調查方法上看，新體系包括遙感調查、地面調查和社會調查3部分，其中遙感調查包括植被制圖和景觀樣地調查。景觀樣地按20km×20km網格布設，對10km×10km的抽樣單元，用較高分辨率的衛星影像進行判讀，以收集景觀水平的信息，包括景觀類型、植被類型、樹種組、土地利用狀況、森林覆蓋狀況、森林破碎度、土地利用和森林覆蓋的變化等[6]。

2.3 澳大利亞的二階遙感樣地設計

澳大利亞也是一個林業大國，其森林資源監測始于20世紀50年代，但并未建立一個真正意義上的國家森林資源清查體系。1998年成立國家森林資源清查常務委員會，通過多年構想，提出了基于多階抽樣設計的全國森林資源監測體系框架：第1階是低分辨率遙感，包括森林遙感制圖和網格抽樣，網格按20km×20km，全國共19192個網格；第2階是高分辨率遙感，它建立在系統分布的20km×20km網格上，按5km×5km采樣，內容包括森林覆蓋范圍、森林類型、植被基質、覆蓋率、林木高度和土地利用與變更等；第3階是地面抽樣調查[8]。

2.4 聯合國糧農組織的大樣地設計

在2010年全球森林資源評估中，聯合國糧農組織(FAO)采用機械抽樣技術，在全球范圍內按1°×1°經緯度間距，系統布設13689個遙感樣地，每個樣地設置為10 km×10km。其中，在我國境內布設了991個(含臺灣4個)，共計調查面積991萬hm2(抽樣比超過1%)。采用遙感判讀為主、地面驗證為輔的方法，調查內容包括地類、權屬、林種、起源、優勢樹種(組)、齡組、郁閉度等。** 2010年全球森林資源評估中國境內遙感樣地調查技術方案，國家林業局森林資源管理司，2010。

3 新方案構想

要解決森林資源一類清查和二類調查的銜接問題，首先需要深入分析一類清查和二類調查的主要特點和各自優勢。一類清查以抽樣調查為基礎，以樣地為調查單元，工作量較小，林分和單木水平的信息較精細，總體統計數據有精度指標，但反映空間信息的能力弱；二類調查以區劃調查為基礎，以小班為調查單元，工作量較大，林分和單木水平的信息較粗放，總體統計數據無精度指標，但反映空間信息的能力強。銜接一類清查和二類調查的方案，應能做到揚長避短，充分發揮兩種調查方法的優勢。通過借鑒國外的前述抽樣設計，我們認為大樣地調查是銜接一類清查和二類調查的可選方案。

3.1 樣地面積

大樣地是指面積達到數平方公里以上的樣地。它既是抽樣調查樣本，又含有區劃調查內容，是介于一類樣地調查和二類小班調查之間的中間形式。從前述FAO和3個國家的情況看，樣地面積最大達到100km2，最小也有4km2。我們選擇7個省，采用從1km×1km，2km×2km直到6km×6km的系列樣地，對森林面積估計的變動系數進行了分析。結果表明：隨著樣地面積的增大，變化系數逐漸減小，樣地面積增至4km×4km時，變動系數已經趨于穩定(見圖1)。因此，樣地面積最大設置為4km×4km就夠了。如果從抽樣效率考慮，樣地面積設為2km×2km，甚至1km×1km也是合適的。因為樣地從4km×4km減少到2km×2km，盡管變動系數增加了10%，但樣地面積只有原來的1/4，每個樣地的工作量要大幅減少。

圖1 變動系數隨樣地大小的變化

3.2 樣地數量

樣地數量取決于2個因素： 一是估計量的變動系數；二是抽樣調查的精度要求。估計量的變動系數除了受樣地面積大小影響以外，還取決于抽樣總體森林資源的分布特點。一般而言，樣地面積越大，達到同樣精度要求所需的樣地數量就越少；森林覆蓋率越高、森林分布越均勻，達到同樣精度要求所需的樣地數量也越少。若樣地大小按2km×2km，變動系數按圖1中的對應數值，精度要求達到98%，則需要樣地11833個；若精度要求調整為95%，則只需樣地1893個。在實際應用中確定樣地數量時，一般還要增加10%-20%的保險系數。若按98%的精度要求、增加20%的保險系數，則樣地數量為14200個。如果參照FAO和加拿大不低于1 %的抽樣比，樣地面積按2km×2km，則全國可按20km×20km網格設計抽樣框架，大約需要24000個樣地。

3.3 樣地設置

樣地應按公里網格設置，公里網交叉點的位置可用GPS確定或引線測量定位。確定公里網交叉點位置后，把它作為樣地中心點，在1，2，3，4象限各確定1km，范圍作為樣地即可。具體設置時，可從公里網交叉點朝東北、東南、西北、西南4個方向各引線1.414km，確定樣地的4個角點，將4個角點連起來就是4km2的樣地。

3.4 樣地調查

大樣地調查主要用于面積估計。為了準確區劃樣地范圍內各個地類的分界線，4條邊線上的地類分界點位置要實測定位，樣地內一些重要的點位(如分界線轉折點、3個圖班的交匯點等)也要準確測定，確保各個圖班面積達到既定精度要求。如果大樣地調查還要同時解決蓄積量的估計問題，則需要在樣地范圍內按一定規則設置群團樣地，如按十字型設置9個500m間距的樣地。

3.5 方案拓展

隨著遙感技術的快速發展，充分利用遙感技術提高森林調查效率應該是大勢所趨。大樣地調查方案可以拓展為地面與遙感相結合的二階抽樣或雙重抽樣。方案之一是樣地數不變，遙感樣地面積加大，如遙感樣地按5km×5km甚至10km×10km設置；方案之二是樣地面積不變，樣地數增多，如遙感樣地數按地面樣地數的8倍甚至16倍設置。從森林調查實踐考慮，方案一可能更為實用。

4 分析與討論

4.1 新方案特點分析

我們認為，大樣地調查方案具有以下幾個方面的特點：一是可以搭建一類清查與二類調查之間的橋梁，為探索兩套數據的協調性提供可能途徑。大樣地調查是抽樣調查和區劃調查的中間狀態。不管大樣地面積多大，它也是抽樣調查的一個樣本單元；但大樣地內各地類面積的確定，又是以區劃調查為基礎的。排除非技術因素的干擾，如果同一總體范圍內一類清查和二類調查數據有明顯出入的話，大樣地調查數據應該會居于二者之間，從而能為產出“一套數”提供對比分析基礎。二是大樣地調查可以獨立于現行一類清查體系，作為產出年度變化數據的補充。基于一類清查體系，難以產出有一定精度保證的年度變化數據。設置一定數量的大樣地開展年度復查，容易掌握各地類面積的年度變化，為森林資源年度出數提供依據。如果將一類清查改為“集中全面清查、中間簡化復查”的模式，大樣地調查就是中間簡化復查的一種有效形式。三是可以改進現行一類清查中遙感數據的應用方式，充分發揮遙感技術的優勢。現行一類清查采用遙感與地面相結合的兩相抽樣方案，遙感與地面的匹配是“點對點”，應用效果不佳；大樣地調查的二階抽樣方案，遙感與地面的匹配是“面對面”，預期可以提高遙感數據的應用效率。四是可以有效預防特殊對待對一類清查體系的影響，增強體系的抗干擾能力。一類清查體系已經運轉30多年，固定樣地位置早已廣為人知。人為因素引起的對固定樣地的特殊對待，會對清查體系產生破壞性影響。擴大樣地面積，能在一定程度上預防和減輕特殊對待的影響，提高清查體系抗人為干擾的能力。

4.2 討論

嚴格來講，森林資源一類清查和二類調查是兩種不同類型的調查體系，調查范圍、調查方法和調查目的都不同，是不能拿來比較的。但是，各省以二類調查數據為基礎，通過匯總得到省級數據后，和一類數據的對比就不可避免，從而出現了“兩套數”的問題。為了規范其數據使用，國家林業局于2006年還專門下發了《關于進一步規范森林資源清查成果使用的通知》[9]，但絕大多數省并沒有嚴格執行有關數據使用的規定。關于一類數據和二類數據哪個更準確的問題，也存在一些認識誤區。原來普遍認為，二類調查是以小班為基礎逐塊區劃調查出來的，應該更為準確，甚至認為各地類面積在理論上沒有誤差。二類調查中的抽樣控制只針對蓄積而未考慮面積，在很大程度上應該與這種認識有關。事實上，二類調查的小班面積同樣存在誤差，包括對小班內部同質性的判定誤差、小班邊界區劃誤差等。因此，二類調查除了在反映空間信息方面(也就是數據落實到山頭地塊)占優勢以外，數據本身并不會比一類清查結果精準，當然小成數地類要另當別論。綜合考慮各種非技術因素，對森林面積、森林蓄積等主要資源數據，我們認為一類清查結果應該更為可靠。因此，要解決“兩套數”的問題，可以考慮兩種選擇：一是在綜合一類清查和二類調查結果的基礎上產出“一套數”[4]；二是一類清查和二類調查兩套數仍然相對獨立存在，但對外公布的主要資源數據(如森林覆蓋率、森林面積、森林蓄積等指標)確保協調一致。協調一致也可以有兩種不同內涵：一是通過協調性處理使二者保持完全一致[4]；二是通過控制調整使二類調查數據落在一類清查數據的允許誤差范圍內。只要保證一類清查數據和二類調查數據協調一致，就不會產生國家和地方的決策與實施斷層、規劃與計劃不符、管理與經營脫節等問題。

5 結語

本文針對森林資源一類清查和二類調查“兩套數”的問題，受國外森林資源清查中遙感樣地設計的啟發，提出利用大樣地調查方案，實現森林資源一類清查和二類調查之間的銜接。由于一類清查和二類調查體系已經存在，重新采用一個新的設計方案是不太現實的，即使對現行體系進行改進也需要采取穩妥的方式。大樣地調查方案，可以成為銜接兩類調查、實現年度出數、提高遙感效率、預防體系偏估的有效手段，但要落實到具體實施層面，還有很多細節需要研究，并且要先行開展試點。由于對一些具體問題還缺乏深入研究，本文所提方案和觀點難免存在不足，只希望能起到拋磚引玉之作用，以引起各位業內同行的重視，共同推進我國森林資源監測事業的發展和進步。

[1] 雷加富.中國森林資源[M].北京:中國林業出版社,2005:358-360.

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[6] Tomppo E,Gschwantner T,Lawrence M,McRoberts R E.National Forest Inventories:Pathways for Common Reporting[M].New York:Springer,2010.

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[9] 國家林業局．國家林業局關于進一步規范森林資源清查成果使用的通知[S].2006.

ANewSchemeforCoordinatingContinuousForestInventorywithForestManagementInventory

ZENG Weisheng，CHENG Zhichu，XIA Chaozong

(Academy of Forest Inventory and Planning，State Forestry Administration，Beijing 100714，China)

Considering the fact that data coming from Continuous Forest Inventory (CFI) and Forest Management Inventory (FMI) are inharmonious，a new scheme based on large plot was presented firstly to coordinate CFI with FMI, which uses the sample plot design of photo-plot or landscape plot in forest monitoring systems abroad for reference. Secondly, properties of the new scheme were analyzed, and harmonization of data from CFI and FMI was discussed.

forest resource；Continuous Forest Inventory；Forest Management Inventory；large plot；harmonization

2012-07-03

曾偉生(1966-)，男，湖南漣源人，教授級高級工程師，主要從事森林資源監測和林業數表研究。

S 757.2

A

1003-6075(2012)03-0001-04