省級森林資源面積年度出數研究
——以廣西壯族自治區為例

宋進春

(國家林業和草原局中南調查規劃設計院，長沙 410014)

森林作為“地球之肺”，是陸地生態系統的主體和重要資源，其生態和社會效益愈來愈受到國家層面和社會公眾的普遍關注。從2013年《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》， 到2015年《生態文明體制改革總體方案》的印發， 再到2017年《領導干部自然資源資產離任審計規定(試行)》的出臺等，一系列與自然資源保護有關的重大決策部署，國家實行森林資源保護發展目標責任制和考核評價制度。2021年1月中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于全面推行林長制的意見》提出“明確地方黨政領導干部保護發展森林草原資源目標責任”和“每年公布森林草原資源保護發展情況”，對及時掌握國家或地方森林資源年度信息的要求已迫在眉睫。然而，現有的森林資源調查監測主要依托國家森林資源連續清查體系，每5年發布一次清查數據，難以實現年度出數，無法滿足生態文明建設目標評價年度考核的現實需要[1]。

近年來，國家林業和草原局不斷增強森林資源監測體系服務能力，在森林資源“年度出數”方法上進行了一系列的實踐探討[2]。2012年廣東省的國家森林資源與生態狀況綜合監測試點；2014年遼寧省、浙江省和湖南省等全國森林資源一體化監測試點； 2015年開始實施的覆蓋全國的森林資源宏觀監測，我國森林資源監測體系不斷完善[3]；2020年基于國內多年森林資源監測的實踐探索和國外先進森林監測體系的吸收借鑒，國家林業和草原局部署開展國家森林資源年度監測評價試點工作。

本研究基于廣西壯族自治區森林資源年度監測評價試點工作，采用“一張圖”更新與校驗樣地調查核實相結合的方式開展省級宏觀森林面積構成監測，并將監測結果與一類清查和近期二類調查等林業調查體系結果進行對比，分析不同出數方法造成數據差異的原因，以探究“一張圖”與國土三調對接方式，研究兩者形成林地面積差異的原因，為明確省級森林資源面積年度出數方法提供了科學的參考依據。

1 數據與方法

1.1 數據收集

以廣西2020年度“一張圖”更新成果、新一輪廣西森林資源二類調查、最新國土三調、廣西森林資源年度監測試點樣地等矢量數據為基礎，輔以2020年度國家林草局下發的廣西遙感影像數據，以及廣西林業局提供的2020年第三、四季度高分辨率遙感影像和2016年廣西航拍在線等影像數據，對所有的矢量和柵格數據的地理坐標進行標準化轉換，統一至CGCS2000坐標系。

1.2 校驗樣地布設與核實

基于廣西壯族自治區4 946個連清樣地，以樣地中心樁坐標為中心布設的500 m×500 m方形樣地，簡稱“校驗樣地”。參考最新遙感影像資料，以雙軌制判讀和大屏會審形式對全區4 946個校驗樣地開展圖斑界線修正和屬性復核，抽選內業判讀中無法識別地類等屬性因子、判讀難度較大且影像特征不清晰和圖斑破碎的樣地516個，進行無人機外業實地核實。深入對比分析野外踏查、無人機正射影像、現地照片與遙感影像，對各判讀類型的影像特征、現地實況形成統一的認識，進而形成各類型樣地在遙感圖像上特征描述的判讀標準，最后對未實測樣地再次進行復核完善。

1.3 面積測算方法

以校驗樣地為基礎數據，采用面積成數法計算全區各類林地地類面積，該方法主要適用于總體地類單純且大面積連片的林地面積的計算[4]。

1)總體成數的估計值：

(1)

2)第j種地類面積估計值：

(2)

3)第j種地類面積估計誤差：

(3)

4)第j種地類面積的估計精度：

(4)

式中：a為樣地面積，yij(i=1，2，…，n；j=1，2，…，L)為第i個樣地內第j種地類的面積觀測值，總體A為廣西壯族自治區全區面積，樣本單元n為4 946個校驗樣地數，各個地類面積的觀測值為校驗樣地數據庫的地類面積。

連清面積產出依據《國家森林資源連續清查數據處理統計規范》(LY/T 1957—2011)，采用成數點抽樣估計方法。

2 結果與分析

2.1 校驗樣地各地類面積產出

基于全區4 946個校驗樣地數據，運用面積成數法推算全區各類林地面積、抽樣精度等，詳見表1。

從表1 可知，林地、森林、有林地、喬木林地、灌木林地等面積成數超過10%的大成數地類的抽樣精度均達到95%以上，從高到低的順序依次為：林地98.71%>森林98.69%>有林地98.56%>喬木林地98.53%>灌木林地96.58%；竹林、非林地中各類

表1 基于校驗樣地推算的各地類面積估計結果地類面積成數估計值/%面積估計精度/%面積估計值/萬hm2林地66.7798.711 584.18有林地46.6098.561 105.71其中:喬木林地44.9498.531 066.38紅樹林0.0255.950.55竹林地1.6493.2338.78疏林地0.0454.920.92灌木林地13.8496.58328.33其中:國家特別規定灌木林地13.2996.51315.45未成林造林地1.6993.5140.05苗圃地14.400.06無立木林地3.6896.2587.28宜林地0.8988.6621.12林業輔助生產用地0.0358.660.71非林地33.2397.56788.59其中:非林地喬木林3.4996.0482.81非林地灌木經濟林1.2090.7028.58非林地竹林0.5090.9211.68森林65.0898.691 544.23

森林的抽樣精度均在90%以上；而林地中的紅樹林、疏林地、苗圃地、林業輔助生產用地等面積成數小的地類，抽樣精度則比較低，苗圃地僅為14.40%，其它的也未達到60%。通過統計分析發現，采用校驗樣地調查方法產出的全區林地、有林地、森林、喬木林地、灌木林地等主要面積數據可獲得比較高的抽樣精度，產出數據具有較強的可靠性，但對于其它小面積地類，統計結果精度不高，產出數據準確性難以得到保障。

森林資源各種地類面積構成中，林地面積1 584.18萬hm2，占國土面積的66.77%；森林面積1 544.23萬hm2，其中非林地森林面積123.07萬hm2；全區森林覆蓋率65.08%。

2.2 同一范圍數據差異分析

本研究共采用5種數據來源來統計全區森林各地類面積，為客觀分析不同體系數據的差異，排除統計方法造成的誤差，將“一張圖”、校驗樣地、林業二調、國土三調數據做如下處理：一是統一范圍，分別以連清固定樣地中心點緩沖的500 m×500 m框裁切“一張圖”、林業二調和國土三調數據，為保證所有數據完整性，篩選4類數據均覆蓋的區域作為分析統計對象；二是統一地類分類標準，所有數據以“一張圖”地類分類標準進行統計對比分析。不同數據500 m×500 m范圍圖斑面積數據統計，詳見表2。

表2 不同數據500 m×500 m圖斑面積數據統計表地類2020年“一張圖”校驗樣地林業二調國土三調面積/hm2占比/%面積/hm2占比/%面積/hm2占比/%面積/hm2占比/%土地面積123 228.28100123 228.28100123 228.28100123 228.28100林地82 093.5266.6282 273.4766.7782 152.6066.6783 471.4967.74有林地57 403.1846.5857 424.6846.656 502.9445.8554 777.2444.46其中:喬木林地55 378.8944.9455 381.5444.9454 471.2044.252 873.3342.91紅樹林27.260.0228.650.0227.620.02竹林地1 997.031.622 014.491.642 004.121.631903.911.55疏林地32.680.0347.830.0458.380.0532.200.03灌木林地17 023.4213.8117 051.5613.8417 459.8414.1714 133.9311.47其中:特殊灌木林地16 520.8713.4116 382.8213.2916 742.3413.5913 669.6411.09未成林地2 080.461.692 079.771.692 442.741.981 933.521.57苗圃地6.730.013.165.970.015.19無立木林地4 098.253.334 532.923.684 297.23.493 041.802.47宜林地1 385.431.121 096.890.891 330.581.081 126.980.91林業輔助生產用地63.370.0536.660.0354.950.0429.600.02

續表2 不同數據500 m×500 m圖斑面積數據統計表地類2020年“一張圖”校驗樣地林業二調國土三調面積/hm2占比/%面積/hm2占比/%面積/hm2占比/%面積/hm2占比/%其它地類8 391.036.81非林地41 134.7633.3840 954.8133.2341 075.6833.3339 756.7932.26其中:非林地森林6 391.685.194 843.463.935 443.244.42其中:非林地喬木林4 300.653.493 176.602.582 587.372.10非林地灌木經濟林1 484.491.201 202.870.982 759.792.24非林地竹林606.540.50463.990.3896.080.08森林73 924.0559.9980 199.1865.0878 088.7463.3773 890.1259.97林業部門管理森林73 924.0559.9973 807.5059.8973 245.2859.4468 446.8855.55

1)林地范圍差異原因分析。林地范圍差異原因分析基于全區4 946個500 m×500 m范圍中4類數據均完整覆蓋的4 925個樣方數據，研究總面積達到123 228.28 hm2。

4類數據林地面積基本一致，占土地面積比例均在66.62%～67.74%范圍內。特別是“一張圖”、校驗樣地和二調數據的林地面積差值不超過200 hm2，面積占比相差不超過0.15%。這三者林地面積一致，主要是因為校驗樣地和林業二調小班區劃的基礎均為“一張圖”小班界線，且林地范圍界線也都來源于“一張圖”界線，僅在邊界上根據最新高清影像做了修邊處理，故三者的林地面積接近，且空間位置上也一致。

“一張圖”與國土三調的林地面積雖然大體一致，但在空間位置上相差較大。把2 類數據進行疊加分析，“一張圖”與國土三調林地范圍完全重疊的面積占林地面積的81.56%。但是國土認可為林地范圍而林業不認可為林地范圍，或林業認可為林地范圍而國土不認可為林地范圍的地塊，此存在在差異的面積共有15 390.31 hm2，造成兩者差異的原因有三點：

一是地類分類標準的差異，主要體現在灌木林地、經濟林劃分標準上。目前“一張圖”、連清、二調等林業調查體系中灌木林定義為“以經營灌木林為主要目的或專為防護用途，覆蓋度在30%以上的林地”，而國土三調采用《土地利用現狀分類》(GB/T 21010—2017)中“灌木覆蓋度≥40%的林地，不包括灌叢沼澤”，在二者存在差異的地塊中(面積15 390.31 hm2)，“一張圖”認可為林地而國土三調認可為其它地類的面積有2 800.32 hm2，占林地差異塊面積的18.2%。對于經濟林地，國土三調將“種植園用地指種植以采集果、葉、根、莖、汁等為主的集約經營的多年生木本和草本作物，覆蓋度>50%或 單位株數大于合理株數70%的土地”，且細分了果園、茶園、橡膠園和其它園地[5]，“一張圖”認定為林地而國土三調認定為園地的這部分面積達1 978.15 hm2，占差異地塊面積的12.85%。

二是現地認可地類不一致，國土三調根據現場確定為現狀地類，而林業部門的現狀地類認定會遵循管理屬性，如因種植結構調整在耕地上種植桉樹或因自然生長耕地撂荒成林，使土地用途暫時發生改變的[6]，本期“一張圖”根據管理屬性地類認定為耕地，而國土三調按現狀確定為林地，此部分面積達7 613.09 hm2，占差異地塊面積的49.47%。另外，林地范圍內的建設項目臨時使用林地的地塊，毀林開墾種植農作物的地塊，地震、塌方、泥石流等自然災害地塊均在調查后認定為無立木林地，以及將“經縣級以上人民政府規劃為林地的土地”認定為宜林地和將“直接為林業生產服務的工程設施(含配套設施)用地和其它具有林地權屬證明的土地”作為林業輔助生產用地，而這些地類在國土三調中按現狀調查分類將其認定為工礦倉儲用地、住宅用地、其他土地等，此類地塊面積有1 515.38 hm2，占差異地塊面積的9.85%。

三是區劃標準不一，國土三調初始調查基礎為優于0.2 m的高分辨率影像，其后更新調查為優于0.5 m的高分辨率影像 ，而“一張圖”年度更新的遙感地圖分辨率為1～2 m，國土三調參考影像精度更高，內業識別判讀更準確。兩者的最小上圖圖斑面積也不一致，國土三調將建筑用地和設施農用地實地面積200 m2、農用地400 m2和達到上圖面積400 m2的林地全部采集，而“一張圖”更新調查原則上最小更新圖斑面積為667 m2。本次在廣西的試點中“一張圖”對農地上的森林未做統計，對林地范圍內小于667 m2的建筑、水域等地塊也未做統計。在“一張圖”林地范圍外面積在400 m2以上的四旁樹等森林地塊，在國土三調中都認定為喬木林地等，因區劃標準造成的面積差異，占差異地塊面積約5%。

2)森林覆蓋率差異原因分析。對比4類數據的森林覆蓋率，2020年“一張圖”為59.99%、校驗樣地為65.08%、林業二調為63.37%、國土三調為59.97%，相差較大。不考慮非林地森林地塊，統計林業部門管理森林占國土面積比重，“一張圖”、校驗樣地和林業二調三者均在60%左右，差值不超過0.6%，說明林地范圍內森林相當穩定，森林資源保護成效好。三者與國土三調對比相差近4%，主要原因還是林業部門和國土部門的地類劃分標準存在差異。

各體系的森林覆蓋率差異主要體現在非林地森林面積上，校驗樣地的非林地森林面積最大為6 391.68 hm2，其次為國土三調的非林地森林面積為5 443.24 hm2，林業二調為 4 843.46 hm2，“一張圖”因為本次更新未統計非林地森林范圍，數值為0。

為分析校驗樣地數據與“一張圖”和林業二調非林地森林面積差異的原因，運用GIS標識工具將校驗樣地圖層與“一張圖”或林業二調矢量圖層進行疊加分析，經疊加最新衛星影像、無人機航拍正射影像比對和實地踏查，造成差異的主要原因是參考資料質量和專業人員經驗。一方面由于判讀參考影像的分辨率顯著提高，由原來“一張圖”或林業二調的2 m左右的國產資源三號、高分一號等遙感數據源，轉變為本次試點無人機航拍的優于10 cm的正射影像圖。低分辨率下非林地的區劃容易被忽視，難以細致區劃，但經過無人機航拍后，非林地中喬木林或灌木經濟林地類及優勢樹種都能顯而易見的區劃出來。經過核實，“一張圖”或林業二調圖中大量耕地經區劃核實為非林地森林，是造成非林地森林面積顯著提高的主要原因。另一方面，無論在內業判讀還是外業調查時，專業技術人員往往更關注喬木林或國家特別灌木林等森林，潛意識地滲透專業傾向，加之本次試點要求面積達到400 m2的地類都需劃分出來，但往往在大片非林地中，小面積森林能夠得到區劃，而在整片林地或者森林中，對于小面積的非林地，則未必能夠得到正常勾繪。另外，遙感影像處理或者遙感判讀時，大地類主色塊區劃判讀時會因權重偏高，容易造成大面積擠兌小地類面積的現象[7]。

2.3 不同體系差異原因分析

采用不同的數學統計方法計算得出全區林地面積和森林覆蓋率，一類清查、校驗樣地、“一張圖”調查的主要地類面積統計,詳見表3。

表3 不同體系的各地類面積統計表地類一類清查校驗樣地2020年“一張圖”面積估計值/萬hm2成數/%精度/%面積估計值/萬hm2成數/%精度/%面積估計值/萬hm2成數/%林地1 556.7465.6197.981 584.1866.7798.711 601.1267.48有林地1 102.9146.4897.011 105.7146.6098.561 117.2147.08其中:喬木林地 1 067.8945.0196.921 066.9344.9698.531 077.9345.43竹林地35.021.4777.2338.781.6493.2339.281.65灌木林地351.1714.8093.31328.3313.8496.58332.8814.03其中:國特灌340.6114.3693.19315.4513.2996.51322.2613.59非林地816.0334.3996.15788.5933.2397.56771.6532.52其中:非林地森林84.433.5685.49123.075.1996.43森林1 527.9564.4097.931 544.2365.0898.691 439.4760.67

1)林地面積。從表3可知，三種調查方法推算的全區林地面積依次為一類清查的1 556.74萬hm2，校驗樣地為1 584.18萬hm2，2020年“一張圖”為1 601.12萬hm2，三者林地面積相差不大，校驗樣地推算值介于一類清查和“一張圖”之間，但校驗樣地和“一張圖”更為接近，相差16.94萬hm2，差異1.07%，而一類清查和校驗樣地相差27.44萬hm2，差異1.76%。

各方法推算林地面積差異的原因主要來源于抽樣方法的差異，校驗樣地和一類清查的抽樣樣本個數一致，但校驗樣地擴大了樣本面積，增強了調查體系抗干擾能力，能有效克服原來清查體系可能出現的偏估和特殊對待對監測成果產生的影響。校驗樣地的抽樣精度98.71%相對于一類清查的97.98%，提高了0.73%，其調查的統計結果的更接近真實，可信度高。

2)森林覆蓋率。三種方法統計的森林覆蓋率依次為校驗樣地65.08%，一類清查64.40%，2020年“一張圖”60.67%；三者間差異較大。主要是由于“一張圖”未統計非林地森林面積。在僅考慮林業管理范圍內森林的情況下，一類清查覆蓋率為60.84%，校驗樣地為59.89%，而“一張圖”為60.67%，三者的差異就不大了。

造成覆蓋率差異的主要原因是數據時效性和不同的統計方法。一方面一類清查和校驗樣地的覆蓋率數據來源于2020年10月至12月的實地調查數據，反映了2020年下半年的覆蓋率；2020年“一張圖”是利用2019年的影像進行區劃和補充調查，反映了2019年的土地覆被類型，結合近3年的廣西“一張圖”覆蓋率同比變化情況，呈現持續上升趨勢，故“一張圖”數據由于時效性的原因偏低于真實值。另一方面，不同的統計方法也會造成覆蓋率有近1%的波動，根據上文分析，同一數據源采用面積成數法推算全區森林數據會稍小于全部林地小班面積累計數據。

進一步分析各體系中的非林地森林面積對森林覆蓋率的影響。本次一類清查地類的確定來源于實測和遙感判讀，非林地的樣地均通過遙感判讀而來，遙感判讀過程中會受影像質量和前期地類的影響，對于非林地森林的地類判定較為保守。另外，一類清查樣地與“一張圖”行政界線存在出入，一類清查有7個樣地落入海域范圍內，位于“一張圖”和校驗樣地范圍外，一類清查覆蓋率計算含海域水域樣地，統計結果會低于“一張圖”和校驗樣地數據，故全區森林覆蓋率應在65%左右。但考慮到非林地森林地塊的不穩定性，分析校驗樣地非林地森林的地類和優勢樹種，桉樹占非林地森林面積比的重為37.3%，柑橘、荔枝(龍眼)、芒果等果樹類經濟樹種占18.42%。此部分占了森林覆蓋率近3%，廣西種植結構調整頻繁，非林地上的桉樹喬木林和果樹林極不穩定。根據國家林業和草原局推進林木采伐“放管服”改革，新修訂的《森林法》規定采伐非林地上的一般林木不再辦理林木采伐許可證。在不考慮非林地上的桉樹林和果樹林的情況下，廣西森林覆蓋率為63%左右。

3 結論與討論

利用“一張圖”更新與校驗樣地調查核實相結合的方式產出省級森林資源面積科學可行。采用校驗樣地無人機現地調查核實的方法產出森林資源面積構成數據，林地、森林、喬木林、灌木林地等大面積成數地類的抽樣精度均能達到95%以上，其中林地面積調查精度達到98.71%，森林面積調查精度達到98.69%，喬木林地面積調查精度達到98.53%。采用多期多源高分辨率衛星遙感數據開展“一張圖”更新調查，充分發揮無人機快捷核實的優勢，利用航拍正射影像輔助建立高清判讀標準，能保障森林資源監測評價面積指標的準確性、現勢性和時效性。

研究對同一尺度范圍內的森林資源管理而言，廣西森林資源管理“一張圖”年度更新成果可靠性較高。對“一張圖”年度更新、校驗樣地、一類清查、二類調查等數據進行深入對比分析，通過不同方法計算的林地、林業部門管理森林的面積相差小，但各體系的非林地森林面積統計值相差大。由于“一張圖”更新未統計農地森林，未全面反映國土范圍內森林覆蓋情況，下一步應加強與國土三調對接，細致區劃全域森林小班，以求更全面真實反映覆蓋率情況。

“一張圖”與國土三調的空間對比結果表明，雖林地面積總量上相差不大，但空間位置上存在較大的差異。國土三調認定的林地范圍與林業林地存在差異面積占國土面積的12.49%。兩者范圍差異主要源于國土部門和林業部門的地類分類標準和調查方法的不一致。差異范圍也凸顯出各類自然資源管理各司其職，缺乏有效的溝通，不利于森林資源的保護利用。森林資源作為自然資源的重要組成部分，建議盡快形成與自然資源基礎調查和其他專項調查相銜接、適合森林資源特點及其決策管理需求的森林資源專項調查分類標準、調查方法、技術體系和實施規范。