基于GM（1,1）模型的福建省森林资源发展趋势预测

赵国华 陈建义 叶楠

（国家林业和草原局华东调查规划设计院 浙江杭州 310019）

1 数据来源

研究所使用的森林资源数据来自1993-2018年间共6 次全国森林资源清查福建省森林资源清查成果，福建省森林资源数据如表1 所示。

表1 福建省1993-2018年森林资源数据单位：万公顷、万立方米、%

2 研究方法

灰色系统理论是由我国学者邓聚龙教授于20世纪80年代初创立的理论，以部分信息已知、部分信息未知的小数据、贫信息不确定性系统为研究对象，主要通过对已知部分信息的生成和开发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为和演化规律的正确描述，进而实现对其未来变化的定量预测[7]。GM（1,1）模型是基于灰色系统理论最常用的预测模型，是对一个较复杂的灰色大系统，以时间序列建立预测模型，其模型原始形式为对于复杂多变的、存在许多未知因素的随机过程，灰色系统可发挥其最大的优点，在数据量不是很大的情况下，所建立的模型预测精度较高[8]。以福建省林地面积、森林面积、森林蓄积、活立木总蓄积、林分单位面积蓄积和森林覆盖率分别作为时间序列建立模型。

2.1 原始数据处理

设森林资源原始数据X(0)序列为：

2.2 建立GM（1,1）的微分方程

2.3 求解微分方程

GM（1,1）预测模型：

2.4 通过累减还原模型得预测值

2.5 对模型精度的检验

检验的方法有残差检验、关联度检验和后验差检验，本文采取后验差检验。首先计算原始数列x(0)(i) 的均方差S0：

然而，部分在校学生并不珍惜宝贵的大学时光，课余生活较为懒散。有的沉迷于娱乐被动应付学业，有的不思进取、得过且过，或课余生活单一、作息安排缺乏科学合理性，生活质量不高等。学校层面组织开展的课外活动，也存在形式化、层次不高、缺乏吸引力等问题。

3 预测结果和分析

3.1 模型建立

以1993—2018年间的全国森林资源清查福建省森林资源清查数据为基础，根据GM（1,1）模型的分析步骤，运用DPS数据处理系统软件，采用最小二乘法估算GM（1,1）模型参数a,b值，建立福建省森林资源发展趋势预测模型如下：

①林地面积预测模型：

②森林面积预测模型：

③森林蓄积预测模型：

④活立木总蓄积森林蓄积预测模型：

⑤林分单位面积蓄积预测模型：

⑥森林覆盖率预测模型：

依据GM（1,1）预测模型分别求出福建省1993-2018年林地面积、森林面积、森林蓄积、活立木总蓄积、林分单位面积蓄积和森林覆盖率的预测值（表2）。拟合误差为拟合相对误差为结果显示：林地面积、森林面积、森林蓄积、活立木总蓄积、林分单位面积蓄积和森林覆盖率的拟合相对误差均在10%以下，拟合精度较高。预测结果能够满足林业宏观规划决策的需要。

表2 预测值与实际值的相对误差一览单位：万公顷、万立方米、%

3.2 模型精度检验

森林资源发展趋势预测模型精度检验，按照后验差检验方法，求得林地面积的后验差检验c=0.23＜0.35，小误差概率P=1；森林面积后验差检验c=0.09＜0.35，小误差概率P =1；森林蓄积后验差检验c=0.08＜0.35，小误差概率P=1；活立木总蓄积的后验差检验c=0.15＜0.35，小误差概率P=1；林分单位面积蓄积后验差检验c=0.10＜0.35，小误差概率P=1；森林覆盖率后验差检验c=0.06＜0.35，小误差概率P =1，预测精度等级都为好。

表3 预测精度等级划分

3.3 发展趋势预测

应用所建立的森林资源灰色动态GM（1，1）模型,得到福建省2023年和2028年的林地面积、森林面积、森林蓄积、活立木总蓄积和林分单位面积蓄积，预测结果如表4。

表4 森林资源发展趋势预测数据单位：万公顷、万立方米、立方米/ 公顷

3.4 结果分析

根据GM（1，1）模型与检验结果, 福建省森林资源呈现良好发展趋势,预测结果表明：2023年，福建省林地面积933.64万公顷，森林面积836.33万公顷，森林蓄积85526.64万立方米，活立木总蓄积92417.31万立方米，林分单位面积蓄积132.14立方米。2023年的预测值与2018年实际值相比，林地面积和森林面积5年分别增长率为0.99%和3.05%。福建省通过平原绿化、创建森林城市和森林城镇，一定程度增加了非林地转入林地的面积，但由于农地等非林地转为林地的来源日趋减少，通过外延式扩张增加林地面积难度增大。同时，由于建设工程项目使用林地，土地整理和种植结构调整使森林面积大幅减少，林地面积也同步减少，由此给森林面积未来增加带来很大难度。同时，与2018年相比，森林蓄积、活立木总蓄积和林分单位面积蓄积5年增长率分别为17.26%，15.94%和12.56%，未来森林蓄积量、活立木总蓄积和林分单位面积蓄积继续呈现高速增长态势。

4 结语

以福建省森林资源连续清查数据为基础，以1993-2018年福建省林地面积、森林面积、森林蓄积、活立木总蓄积、林分单位面积蓄积和森林覆盖率为时间数据序列，建立GM（1，1）灰色预测模型，对福建省森林资源主要指标进行拟合和发展趋势预测，经后验差检验方法对模型进行精度等级检验，森林资源指标预测精度等级指示为好。预测结果表明，到2028年，福建省林地面积为939.89万公顷，森林面积为857.26万公顷，森林蓄积为101743.85万立方米，活立木总蓄积为108915.07万立方米，林分单位面积蓄积为152.57 立方米。为加强福建省全国生态文明先行示范区建设，对实现森林资源可持续经营作提出建议。

4.1 以“增绿增质增效”为抓手，实现森林资源面积、蓄积和效益三增长

在增加森林资源面积方面，实施森林城市和美丽乡村建设工程，提升人居环境质量，加大生态移民后的旧村落废弃用地的植被恢复力度，强化“四边”绿化和拆后绿化，拓展林业的发展空间，同时严格执行建设项目使用林地定额管理和规范土地整理项目，避免林地面积的逆转，确保福建省林地和森林面积稳中有升。

在提高森林资源质量和效益方面，转变森林资源经营利用方式，推动采伐利用由轮伐、皆伐等向渐伐、择伐等转变，确保森林恒续覆盖，提升森林生态系统的的质量和稳定性；积极推进彩色健康森林建设，通过抽针补阔、补植造林、疏伐改造、抚育间伐抚育等综合措施，优化树种组成，改善森林结构，提升森林景观；以国家储备林建设工程、大径材培育工程、珍贵树种发展工程等项目为载体，大力培育和储备珍稀树种及大径级用材等森林资源，全面提升福建省森林资源质量。

4.2 深化集体林权制度改革，提高林地资源配置效率

全面深化集体林权制度改革，建立农村集体林地所有权、承包权、经营权“三权分置”的运行机制，实现集体林地所有权、承包权和经营权相分离，发挥集体林地“三权”的整体功能和效用；通过转包、出租、入股、抵押等形式进行林地流转，提高林地经营规模和林地资源配置效率。

4.3 依托森林资源优势，培育健康的林业产业，实现林业可持续发展

继续做精做深木竹产业，推进木竹加工业集群的发展，引导木竹企业优化产品结构，不断拓宽木竹产业发展空间；积极发展生态旅游业,按照“绿水青山就是金山银山”现代林业发展的思路，充分挖掘森林、湿地景观资源，培育丰富多样的生态旅游产品；大力发展油茶、茶叶等特色经济林，促进山区农民脱贫增收，实现现代林业的可持续发展。