山西省森林覆盖率年度监测方法浅谈

盛晓婷

（山西省林业和草原资源监测中心，山西 太原 030012）

1 引言

“十三五”时期以来，生态文明建设首度写入国家五年发展规划，山西省也在大规模推进国土绿化工作。“十三五”期间全省累计营造林153.83 万hm2，义务植树20 余亿株。到2019 年底，全省森林面积达到363.40 万hm2，森林覆盖率从上世纪50 年代初期的2.40%达到23.18%，历史性超过了全国平均水平。

根据山西省森林资源年度清查工作有关文件要求，原山西省林业调查规划院于2018 年全面开展了年度森林资源清查工作。本工作从2018 年启动，往后每年进行1 次，在全省范围内监测森林覆盖率，依托全省营造林综合核查、林地年度变更调查、森林资源年度清查成果，按照权重形成各县（市、区）定性和定量的考核评价结果。

2 森林覆盖率年度监测技术方案

2.1 技术路线

为了实现对市、县林业建设成效考核，本次调查区域为全省范围11 个市、119 个县（市、区）。主要采用数据为高分辨率农经影像航片，辅助数据为最新林地变更卫片影像相关数据，以及谷歌影像等。

本次调查采用最小样本法估计本次监测所需样地数量。在国家森林资源连续清查体系全省原有9 915 个固定样地基础上，机械布设面积1 亩的样地。

本次监测体系按照国务院关于推广使用2000国家大地坐标系（CGCS2000）的要求，以2000 国家大地坐标系为基础，首先将2000 国家大地坐标系的高分辨率农经影像散片以县为单位进行拼接，其次将最新的林地变更影像转换为2000 国家大地坐标系。在Arcgis 软件中，以县（市、区）为单位将拼接好的2000 国家大地坐标系的农经航片和林地变更影像与样本框叠加，根据加载的影像，人工判读每块样本框内的土地利用类型。对于影像模糊，难以判读的样地，还需要参考谷歌历史影像，如果参考谷歌历史影像后仍然无法确定土地利用类型，则需要通过外业调查予以核实。最后基于最终判读结果，计算全省及各县（市、区）的森林覆盖率。

2.2 抽样方法和森林覆盖率计算方法

本次抽样方法采用系统抽样最小样本法，该方法是我国森林资源调查中常用的抽样估计方法。在调查对象中，按照要求的调查精度，从总体中抽取大于最小理论样地数量组成样本，通过对样本的调查推算总的覆盖率。最小样本数量与森林资源分布均匀情况、调查总体面积和估计精度有关。比如，山西省国土面积是浙江省面积的1.50 倍，但由于山西省森林资源数量少、分布不均匀，因此，山西省森林资源连续清查固定样地的数量是浙江省的2.30 倍还多。

各县（市、区）森林覆盖率，通过最终判读为有林地和特殊灌木样地数量除以总样地数进行计算。

2.3 布设样地方案

本次监测体系是在山西省森林资源往年连续清查体系监测方案原有的固定样地的基础上，采用1.0km×1.0km 的抽样网格，在全省机械布设遥感监测样地。以网格交点作为西南角，划定面积为1 亩的正方形样地。遥感监测样地划分到二级地类，即林地（有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、苗圃地、无立木林地、宜林地、林业辅助生产用地）和非林地。外业调查采用数据采集仪和林业资源外业调查软件，加载需要进行外业核实带有坐标的样地和林地变更影像，利用数据采集仪的GPS 定位，导航到样地西南角，进行现地核实确定土地利用类型。对于不可及样地，采用对坡调绘或无人机调绘等技术进行调查。

样地布设需要在全面踏查全省林地类型和数量的基础上，选择典型性、代表性的地段设置样地。为了保证抽样精度（即省级≥95%、市级≥95%、县级≥85%），全省最少需要135 645 块样地。本次抽样确定全省样地总数为156 774 个，远远大于最少需要样地数，能够满足县级出数要求的精度。

2.4 样地判读方法

本次样地判读在样地内采用面积优势法确定。具体情况有三种类型：一是样本框内是纯粹地类，样本框内是什么地类就判定成什么地类。二是样本框内有两个外延面积均在666.67 hm2（即1 亩）以上的地类时，将样本框内面积比例较大的地类确定为样地地类，如果样本框内两个地类面积相等时，则将外延面积较大者确定为样地地类。

复合地类如果涉及3 个或3 个以上地类（且外延面积都达到1 亩）时，应先确定较高一级的优势地类，然后再以同级地类中面积占优势者作为样地地类。比如1 亩的样地中有疏林地、未成林地和耕地各占1/3，则林地为优势地类，林地中疏林地和未成林地哪个外延面积大，则确定为哪种地类。

由于数据判读不仅是脑力活，而且还是耗时极长的体力活，为了确保判读结果的准确性，本次调查内业判读采用了背靠背多轮作业方式。两名工作人员独立对同一样地的数据进行判读，如果判读结果一致，则该样地的土地利用类型按照判读结果确定；如果判读结果不一致或影像模糊存在疑问，则需要通过外业调查予以确定。

经过多轮背靠背检查后，将全省判读样地地类与林地变更地类进行比较，筛选出本次调查判读与林地变更地类不同且影响森林覆盖率的样地进行重点检查，确保内业判读质量的准确性。主要包括以下两种情况：森林覆盖率降低的样地，林地变更地类为林地，年度清查地类判读为非林地的样地；森林覆盖率提升的样地，林地变更地类为林地，年度清查地类判读为林地的样地。

3 森林覆盖率年度监测结果分析

2018 年山西省森林资源年度清查结果显示，山西省森林覆盖率达到22.79%。晋城市森林覆盖率34.83%，居全省各市之首。在全省11 个市中，晋城、吕梁等5 个市森林覆盖率高于全省平均水平。全省有3 个县森林覆盖率超过50%，其中长治市沁源县森林覆盖率以54.12%居首、运城市临猗县森林覆盖率51.65%、吕梁市交城县森林覆盖率50.41%，分列第二三名；大同市平城区、临汾市曲沃县等17 个县（区）的森林覆盖率低于10%。

2018 年度清查监测的森林覆盖率，与林地变更计算出的森林覆盖率相比存在一定的差异。主要原因是，由于林地变更小班区划通常是用于指导林草生产实践，小班区划一般以明显的地形、地物为界，通常以沟、梁、道路、河流为界限。小班面积远远大于1 亩，小班内通常存在复合地类。例如在有林地中，虽然小班的整体郁闭度超过0.20，但是也会存在小面积疏林地、裸岩石砾地等地类，林地变更计算森林覆盖率时不会进一步区划。而年度清查1 亩的样本框内如果存在着复合地类，还需要进一步区划判读。由此，造成林地变更计算的森林覆盖率与年度清查监测的森林覆盖率略有差别。

4 结语

本次森林资源年度监测以内业为主要手段、外业为辅助手段进行。由于本次调查采用的是多源高清影像，绝大部分样地影像清晰可见，采用内业与外业相结合的方法，通过建立解译标志等，只需要对极少数影像特征不明显、影像模糊难以判读的样地进行外业核实，极大地减少了外业工作量，可以高效率、高质量完成工作，同时也可以节省外业经费。按年度开展森林资源清查工作后，往后每年的工作重点主要集中在地类发生变化的样地上，工作量将一年比一年减少。通过本次森林资源年度清查工作，实现了省、市、县森林资源一体化监测。