一种衔接森林资源一类清查和二类调查的新方案

曾伟生，程志楚，夏朝宗

(国家林业局调查规划设计院， 北京 100714)

一种衔接森林资源一类清查和二类调查的新方案

曾伟生，程志楚，夏朝宗

(国家林业局调查规划设计院， 北京 100714)

针对我国现行森林资源一类清查和二类调查数据不协调的问题,借鉴国外森林资源清查中的相片样地或景观样地设计,提出了衔接一类清查和二类调查的大样地设计新方案，分析了新方案的主要特点，并对一类清查和二类调查数据的协调性问题进行了讨论。

森林资源；一类清查；二类调查；大样地；协调性

1 问题的提出

森林资源监测是国情国力调查的重要组成部分，是林业重要的基础性工作和公益性事业。经过几代林业调查工作者的艰苦努力，我国森林资源监测事业取得了长足发展，目前已基本形成以森林资源连续清查(简称一类清查)为主体的国家森林资源监测体系和以森林资源规划设计调查(简称二类调查)为主体的地方森林资源监测体系。但是，由于一类清查、二类调查相对独立运行，导致国家和地方监测体系不衔接，从而在客观上存在着不一致的两套数据，容易造成思想认识上的困惑和数据使用上的乱象。根据掌握的有关情况，各省(区、市)一类清查和二类调查数据普遍相差较大，而且绝大部分是二类调查数据大于一类清查数据。譬如，湖北省在1999年同时开展过一类清查和全省的二类调查，一类清查得到的森林面积和蓄积分别为497万hm2和1.54 亿m3[1]，而二类调查得到的森林面积和蓄积分别为604 万hm2和1.91 亿m3[2]，二者相差均超过20 %。笔者曾对一类清查和二类调查中存在的有关问题作过分析[3]，也曾试图寻找协调两套数据的有效方法[3,4]，但只是纸上谈兵，尚未应用于生产实践。近年来，国家林业局森林资源管理司提出，要积极推进森林资源监测体系优化改革，逐步建成服务高效的森林资源一体化监测体系，最终实现国家和地方森林资源监测工作“一盘棋”，森林资源“一套数”，森林分布“一张图”[5]。森林资源一体化监测的核心，就是要有效衔接国家一类清查和地方二类调查。本文针对这一问题，借鉴国外的一些做法，试图探寻一条可行途径，以实现森林资源一类清查和二类调查之间的衔接。

2 国外借鉴

随着遥感技术的快速发展，多阶遥感数据在各国森林资源清查中越来越得到广泛应用。纵观世界各国森林资源监测体系的发展状况，加拿大、巴西和澳大利亚森林资源清查体系的相片样地或景观样地设计，以及联合国粮农组织(FAO)开展全球森林资源评估的大样地设计，是值得我们在研究如何协调一类清查和二类调查数据时借鉴的。

2.1 加拿大的相片样地设计

加拿大作为一个林业大国，在森林资源监测方面与其他林业国家不一样，它原来没有国家森林资源清查体系，全国和省级资源数据来自各省的森林经理调查数据汇总。到本世纪初，才建立基于样地的国家森林资源清查新体系。为了获得可靠的面积统计数据，其目标是至少要调查国土面积的1%。选用的方案是按20km×20km网格布点，每一个样点设置2km×2km的相片样地(全国约18850个，相片以航空相片为主，其它高分辨率卫片为辅)，样地范围内按土地覆盖、土地利用、权属和保护状况等属性因子进行区划判读。在相片样地区划判读基础上，再随机选取约10%的样地进行地面调查[6,7]。

2.2 巴西的景观样地设计

巴西森林资源监测体系的发展相对滞后，仅在20世纪80年代开展过一次国家级森林资源清查工作。新世纪以来，巴西开始重视森林资源监测，并于2006年成立巴西林务局，负责建立新的国家森林资源清查体系。从调查方法上看，新体系包括遥感调查、地面调查和社会调查3部分，其中遥感调查包括植被制图和景观样地调查。景观样地按20km×20km网格布设，对10km×10km的抽样单元，用较高分辨率的卫星影像进行判读，以收集景观水平的信息，包括景观类型、植被类型、树种组、土地利用状况、森林覆盖状况、森林破碎度、土地利用和森林覆盖的变化等[6]。

2.3 澳大利亚的二阶遥感样地设计

澳大利亚也是一个林业大国，其森林资源监测始于20世纪50年代，但并未建立一个真正意义上的国家森林资源清查体系。1998年成立国家森林资源清查常务委员会，通过多年构想，提出了基于多阶抽样设计的全国森林资源监测体系框架：第1阶是低分辨率遥感，包括森林遥感制图和网格抽样，网格按20km×20km，全国共19192个网格；第2阶是高分辨率遥感，它建立在系统分布的20km×20km网格上，按5km×5km采样，内容包括森林覆盖范围、森林类型、植被基质、覆盖率、林木高度和土地利用与变更等；第3阶是地面抽样调查[8]。

2.4 联合国粮农组织的大样地设计

在2010年全球森林资源评估中，联合国粮农组织(FAO)采用机械抽样技术，在全球范围内按1°×1°经纬度间距，系统布设13689个遥感样地，每个样地设置为10 km×10km。其中，在我国境内布设了991个(含台湾4个)，共计调查面积991万hm2(抽样比超过1%)。采用遥感判读为主、地面验证为辅的方法，调查内容包括地类、权属、林种、起源、优势树种(组)、龄组、郁闭度等。** 2010年全球森林资源评估中国境内遥感样地调查技术方案，国家林业局森林资源管理司，2010。

3 新方案构想

要解决森林资源一类清查和二类调查的衔接问题，首先需要深入分析一类清查和二类调查的主要特点和各自优势。一类清查以抽样调查为基础，以样地为调查单元，工作量较小，林分和单木水平的信息较精细，总体统计数据有精度指标，但反映空间信息的能力弱；二类调查以区划调查为基础，以小班为调查单元，工作量较大，林分和单木水平的信息较粗放，总体统计数据无精度指标，但反映空间信息的能力强。衔接一类清查和二类调查的方案，应能做到扬长避短，充分发挥两种调查方法的优势。通过借鉴国外的前述抽样设计，我们认为大样地调查是衔接一类清查和二类调查的可选方案。

3.1 样地面积

大样地是指面积达到数平方公里以上的样地。它既是抽样调查样本，又含有区划调查内容，是介于一类样地调查和二类小班调查之间的中间形式。从前述FAO和3个国家的情况看，样地面积最大达到100km2，最小也有4km2。我们选择7个省，采用从1km×1km，2km×2km直到6km×6km的系列样地，对森林面积估计的变动系数进行了分析。结果表明：随着样地面积的增大，变化系数逐渐减小，样地面积增至4km×4km时，变动系数已经趋于稳定(见图1)。因此，样地面积最大设置为4km×4km就够了。如果从抽样效率考虑，样地面积设为2km×2km，甚至1km×1km也是合适的。因为样地从4km×4km减少到2km×2km，尽管变动系数增加了10%，但样地面积只有原来的1/4，每个样地的工作量要大幅减少。

图1 变动系数随样地大小的变化

3.2 样地数量

样地数量取决于2个因素： 一是估计量的变动系数；二是抽样调查的精度要求。估计量的变动系数除了受样地面积大小影响以外，还取决于抽样总体森林资源的分布特点。一般而言，样地面积越大，达到同样精度要求所需的样地数量就越少；森林覆盖率越高、森林分布越均匀，达到同样精度要求所需的样地数量也越少。若样地大小按2km×2km，变动系数按图1中的对应数值，精度要求达到98%，则需要样地11833个；若精度要求调整为95%，则只需样地1893个。在实际应用中确定样地数量时，一般还要增加10%-20%的保险系数。若按98%的精度要求、增加20%的保险系数，则样地数量为14200个。如果参照FAO和加拿大不低于1 %的抽样比，样地面积按2km×2km，则全国可按20km×20km网格设计抽样框架，大约需要24000个样地。

3.3 样地设置

样地应按公里网格设置，公里网交叉点的位置可用GPS确定或引线测量定位。确定公里网交叉点位置后，把它作为样地中心点，在1，2，3，4象限各确定1km，范围作为样地即可。具体设置时，可从公里网交叉点朝东北、东南、西北、西南4个方向各引线1.414km，确定样地的4个角点，将4个角点连起来就是4km2的样地。

3.4 样地调查

大样地调查主要用于面积估计。为了准确区划样地范围内各个地类的分界线，4条边线上的地类分界点位置要实测定位，样地内一些重要的点位(如分界线转折点、3个图班的交汇点等)也要准确测定，确保各个图班面积达到既定精度要求。如果大样地调查还要同时解决蓄积量的估计问题，则需要在样地范围内按一定规则设置群团样地，如按十字型设置9个500m间距的样地。

3.5 方案拓展

随着遥感技术的快速发展，充分利用遥感技术提高森林调查效率应该是大势所趋。大样地调查方案可以拓展为地面与遥感相结合的二阶抽样或双重抽样。方案之一是样地数不变，遥感样地面积加大，如遥感样地按5km×5km甚至10km×10km设置；方案之二是样地面积不变，样地数增多，如遥感样地数按地面样地数的8倍甚至16倍设置。从森林调查实践考虑，方案一可能更为实用。

4 分析与讨论

4.1 新方案特点分析

我们认为，大样地调查方案具有以下几个方面的特点：一是可以搭建一类清查与二类调查之间的桥梁，为探索两套数据的协调性提供可能途径。大样地调查是抽样调查和区划调查的中间状态。不管大样地面积多大，它也是抽样调查的一个样本单元；但大样地内各地类面积的确定，又是以区划调查为基础的。排除非技术因素的干扰，如果同一总体范围内一类清查和二类调查数据有明显出入的话，大样地调查数据应该会居于二者之间，从而能为产出“一套数”提供对比分析基础。二是大样地调查可以独立于现行一类清查体系，作为产出年度变化数据的补充。基于一类清查体系，难以产出有一定精度保证的年度变化数据。设置一定数量的大样地开展年度复查，容易掌握各地类面积的年度变化，为森林资源年度出数提供依据。如果将一类清查改为“集中全面清查、中间简化复查”的模式，大样地调查就是中间简化复查的一种有效形式。三是可以改进现行一类清查中遥感数据的应用方式，充分发挥遥感技术的优势。现行一类清查采用遥感与地面相结合的两相抽样方案，遥感与地面的匹配是“点对点”，应用效果不佳；大样地调查的二阶抽样方案，遥感与地面的匹配是“面对面”，预期可以提高遥感数据的应用效率。四是可以有效预防特殊对待对一类清查体系的影响，增强体系的抗干扰能力。一类清查体系已经运转30多年，固定样地位置早已广为人知。人为因素引起的对固定样地的特殊对待，会对清查体系产生破坏性影响。扩大样地面积，能在一定程度上预防和减轻特殊对待的影响，提高清查体系抗人为干扰的能力。

4.2 讨论

严格来讲，森林资源一类清查和二类调查是两种不同类型的调查体系，调查范围、调查方法和调查目的都不同，是不能拿来比较的。但是，各省以二类调查数据为基础，通过汇总得到省级数据后，和一类数据的对比就不可避免，从而出现了“两套数”的问题。为了规范其数据使用，国家林业局于2006年还专门下发了《关于进一步规范森林资源清查成果使用的通知》[9]，但绝大多数省并没有严格执行有关数据使用的规定。关于一类数据和二类数据哪个更准确的问题，也存在一些认识误区。原来普遍认为，二类调查是以小班为基础逐块区划调查出来的，应该更为准确，甚至认为各地类面积在理论上没有误差。二类调查中的抽样控制只针对蓄积而未考虑面积，在很大程度上应该与这种认识有关。事实上，二类调查的小班面积同样存在误差，包括对小班内部同质性的判定误差、小班边界区划误差等。因此，二类调查除了在反映空间信息方面(也就是数据落实到山头地块)占优势以外，数据本身并不会比一类清查结果精准，当然小成数地类要另当别论。综合考虑各种非技术因素，对森林面积、森林蓄积等主要资源数据，我们认为一类清查结果应该更为可靠。因此，要解决“两套数”的问题，可以考虑两种选择：一是在综合一类清查和二类调查结果的基础上产出“一套数”[4]；二是一类清查和二类调查两套数仍然相对独立存在，但对外公布的主要资源数据(如森林覆盖率、森林面积、森林蓄积等指标)确保协调一致。协调一致也可以有两种不同内涵：一是通过协调性处理使二者保持完全一致[4]；二是通过控制调整使二类调查数据落在一类清查数据的允许误差范围内。只要保证一类清查数据和二类调查数据协调一致，就不会产生国家和地方的决策与实施断层、规划与计划不符、管理与经营脱节等问题。

5 结语

本文针对森林资源一类清查和二类调查“两套数”的问题，受国外森林资源清查中遥感样地设计的启发，提出利用大样地调查方案，实现森林资源一类清查和二类调查之间的衔接。由于一类清查和二类调查体系已经存在，重新采用一个新的设计方案是不太现实的，即使对现行体系进行改进也需要采取稳妥的方式。大样地调查方案，可以成为衔接两类调查、实现年度出数、提高遥感效率、预防体系偏估的有效手段，但要落实到具体实施层面，还有很多细节需要研究，并且要先行开展试点。由于对一些具体问题还缺乏深入研究，本文所提方案和观点难免存在不足，只希望能起到抛砖引玉之作用，以引起各位业内同行的重视，共同推进我国森林资源监测事业的发展和进步。

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[2] 宋艳.湖北省森林资源现状及其变化分析[J].林业资源管理,2001(2):13-16.

[3] 曾伟生,周佑明.森林资源一类和二类调查存在的主要问题与对策[J].中南林业调查规划, 2003,22(4): 8-11.

[4] 曾伟生.森林资源一类清查和二类调查数据的协调性问题探讨[J].中南林业调查规划, 2008,27(1): 50-52.

[5] 闫宏伟,黄国胜,曾伟生,等.全国森林资源一体化监测体系建设的思考[J].林业资源管理,2011(6):6-11.

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

[7] 陆元昌,曾伟生,雷相东.森林与湿地资源综合监测指标和技术体系[M].北京:中国林业出版社,2011.

[8] Wood M S,Keightley E K,Lee A,Norman P.Continental forest monitoring framework,technical report-design and pilot study[R].National Forest Inventory,Bureau of Rural Sciences,Canberra,Australia,2006.

[9] 国家林业局．国家林业局关于进一步规范森林资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

曾伟生(1966-)，男，湖南涟源人，教授级高级工程师，主要从事森林资源监测和林业数表研究。

S 757.2

A

1003-6075(2012)03-0001-04