代華兵,李春干,龐 勇,李崇貴

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)勘測(cè)設(shè)計(jì)院,南寧 530011；2.廣西大學(xué) 林學(xué)院,南寧 530004；3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所,北京 100083；4.西安科學(xué)大學(xué) 測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,西安710054)

森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查是林業(yè)一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作,以地面調(diào)查為主的傳統(tǒng)方法調(diào)查內(nèi)容十分豐富,但也存在著工作量大、人力投入多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、調(diào)查工期長(zhǎng)、效率低[1-3]、質(zhì)量難以保證[4-6]等問(wèn)題。雖然近10余年來(lái)SPOT-5,IKONOS,QuickBird,ALOS,GF-1/2,ZY-3,WorldView-2/3等高空間分辨率光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于森林小班區(qū)劃[7-11],大大地提高了森林面積調(diào)查精度和工作效率,但仍需逐一小班在實(shí)地進(jìn)行林分林木因子調(diào)查。因此,傳統(tǒng)方法中存在的問(wèn)題仍未得到根本性改善。

機(jī)載激光雷達(dá)提供的高精度高程信息和對(duì)森林的穿透能力,能夠提供精確的樹(shù)高和直觀的冠層垂直和水平結(jié)構(gòu)信息,結(jié)合地面樣地調(diào)查數(shù)據(jù),可開(kāi)展林分尺度森林參數(shù)的估測(cè)。早在20世紀(jì)七八十年代,一些學(xué)者開(kāi)始應(yīng)用激光雷達(dá)進(jìn)行林分高度、郁閉度等森林參數(shù)測(cè)量,并取得了良好效果[12-16]；90年代以后,隨著DGPS(差分全球定位系統(tǒng))和IMU(慣性測(cè)量單元)技術(shù)的發(fā)展及其成功用于機(jī)載遙感平臺(tái)的定位和姿態(tài)控制,機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)得到了迅速發(fā)展,研究者研發(fā)和提出了許多采用激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)反演林分參數(shù)的算法,極大促進(jìn)了機(jī)載激光雷達(dá)在森林資源和生態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[17-28]。

當(dāng)前,航空航天光學(xué)遙感技術(shù)、機(jī)載星載激光雷達(dá)遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速,如何應(yīng)用這些現(xiàn)代高新技術(shù)改造傳統(tǒng)森林資源調(diào)查技術(shù),實(shí)現(xiàn)森林資源的精準(zhǔn)、快速、高效、多產(chǎn)調(diào)查監(jiān)測(cè),是森林資源監(jiān)測(cè)工作者面臨的重大技術(shù)問(wèn)題。鑒于此,我們分別于2016年在廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)(小規(guī)模試驗(yàn),面積4 770 hm2)，2017年在廣西壯族自治區(qū)南寧市(應(yīng)用試點(diǎn),面積2.21萬(wàn)km2)，試驗(yàn)了以天-空-地多源海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的高分遙感小班精細(xì)化區(qū)劃和基本屬性準(zhǔn)確識(shí)別-機(jī)載激光雷達(dá)遙感小班林分林木調(diào)查因子精準(zhǔn)估測(cè)-歷史調(diào)查資料和輔助數(shù)據(jù)小班自然環(huán)境和經(jīng)營(yíng)管理屬性快速提取為總體技術(shù)路線的天空地一體化森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)新技術(shù)體系,取得了良好效果。試驗(yàn)結(jié)果表明,小班的絕大部分調(diào)查信息均可通過(guò)相關(guān)技術(shù)在室內(nèi)快速獲取,地面調(diào)查工作量大幅減少,有效地克服了傳統(tǒng)方法中存在的問(wèn)題。本文將介紹新技術(shù)體系總體思路、小班調(diào)查因子設(shè)置和信息獲取方法。

1 新技術(shù)體系總體思路

以森林資源天-空-地多源海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過(guò)航空和衛(wèi)星正射影像(DOM)進(jìn)行小班區(qū)劃和基本屬性識(shí)別并作地面補(bǔ)充調(diào)查,通過(guò)衛(wèi)星圖像變化檢測(cè)更新小班區(qū)劃圖,通過(guò)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和地面樣地調(diào)查數(shù)據(jù)建模估測(cè)林分參數(shù)(平均直徑、平均高、每公頃斷面積、每公頃蓄積量、每公頃林木株數(shù)、郁閉度),通過(guò)DEM、歷史調(diào)查資料和經(jīng)營(yíng)管理檔案資料等提取小班自然環(huán)境(地貌、坡向、土壤類型等)和經(jīng)營(yíng)管理屬性(權(quán)屬、公益林事權(quán)級(jí)、林地保護(hù)等級(jí)等)因子。總體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 天空地一體化森林資源調(diào)查新技術(shù)體系總體技術(shù)路線

2 小班調(diào)查因子設(shè)置

森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查是為掌握縣級(jí)行政區(qū)域和森林經(jīng)營(yíng)單位(國(guó)有林業(yè)局和林場(chǎng))森林資源現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)、分析與評(píng)價(jià)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)效果、編制或修訂森林經(jīng)營(yíng)方案而進(jìn)行的森林資源清查[29]。森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查包含:小班調(diào)查和專項(xiàng)調(diào)查,前者屬清查性質(zhì),調(diào)查數(shù)據(jù)落實(shí)到每個(gè)山頭地塊(小班),具有全覆蓋的特點(diǎn),也是調(diào)查的重點(diǎn)；后者為專業(yè)調(diào)查,具有典型調(diào)查的特點(diǎn),包括森林土壤、森林病蟲(chóng)害、野生動(dòng)植物資源、森林生態(tài)效益、林區(qū)非木質(zhì)資源等調(diào)查。

2.1 小班調(diào)查內(nèi)容

小班是森林資源調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和經(jīng)營(yíng)管理的基本單元,是指土地利用方式、用途、經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)和覆蓋特征基本相同的地段(塊)。小班劃分一般依據(jù)土地類型、土地和林木權(quán)屬、林種、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(組)、林木起源等10個(gè)基本條件[30]。

小班調(diào)查內(nèi)容包括:各類林地的面積、各類森林和林木的蓄積、林地和森林自然地理環(huán)境、森林經(jīng)營(yíng)條件等[30]。

2.2 小班調(diào)查因子設(shè)置

2.2.1基本原則

小班調(diào)查因子是小班調(diào)查內(nèi)容的具體體現(xiàn),是區(qū)域森林資源調(diào)查內(nèi)容在每個(gè)山頭地塊的具體落實(shí)。作為森林資源調(diào)查的基本單元,小班調(diào)查因子設(shè)置應(yīng)遵循以下基本原則:

1)在整體上服從于森林資源調(diào)查的內(nèi)容,滿足森林資源調(diào)查目的。

2)全面反映小班林地和林木資源的類型、數(shù)量、質(zhì)量和結(jié)構(gòu)。

3)較全面地反映小班林地和林木資源的自然環(huán)境及經(jīng)營(yíng)管理狀況。

4)易于直接準(zhǔn)確地調(diào)查或估測(cè),可操作性強(qiáng)。

5)盡可能地簡(jiǎn)單、實(shí)用,提高成本效益。

2.2.2小班調(diào)查因子

根據(jù)以上原則,綜合考慮森林資源調(diào)查的目的、成本和效率,本次調(diào)查設(shè)置了59項(xiàng)小班調(diào)查因子,其中反映小班空間位置(行政區(qū)劃、森林區(qū)劃、國(guó)有林區(qū)劃)的因子15項(xiàng),具有實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的調(diào)查因子44項(xiàng),具體情況如表1所示。

本次調(diào)查的林地分類采用了新的分類系統(tǒng),該分類系統(tǒng)以國(guó)標(biāo)《土地利用現(xiàn)狀分類》[31]為基礎(chǔ),結(jié)合林業(yè)和森林資源調(diào)查的特點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)化。因此,在表1的小班調(diào)查因子中,設(shè)置了附加土地類型——林地保護(hù)利用規(guī)劃的土地類型(僅分林地和非林地2個(gè)類型)和林地傳統(tǒng)類型(與第九次森林資源連續(xù)清查的土地分類系統(tǒng)相同),其目的是為了有效地將小班區(qū)劃與林地保護(hù)利用規(guī)劃、傳統(tǒng)調(diào)查資料進(jìn)行有效銜接。

與傳統(tǒng)的小班調(diào)查內(nèi)容[30]相比,以上小班調(diào)查因子中缺少了下木植被、天然更新、林分健康狀況及腐殖質(zhì)厚度、土壤質(zhì)地等需要實(shí)地調(diào)查記錄的因子,增加了附加空間位置類組因子,其原因是在國(guó)土“一張圖”中,國(guó)有林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)中連片區(qū)域單獨(dú)作為村級(jí)行政單位,而其非連片分布區(qū)域歸入相鄰村級(jí)行政單位,為便于國(guó)有林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)的資源統(tǒng)一管理,故增加了此類組調(diào)查因子。

表1 小班調(diào)查因子設(shè)置與信息獲取方法

3 小班信息獲取方法

在傳統(tǒng)的森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查中,小班的絕大部分調(diào)查信息均通過(guò)地面調(diào)查獲取。經(jīng)過(guò)研究與實(shí)踐,在新技術(shù)體系中,除小班基本屬性外,這些信息均可在室內(nèi)通過(guò)相關(guān)方法自動(dòng)獲取(表1)?，F(xiàn)根據(jù)數(shù)據(jù)源將獲取方法詳細(xì)分述如下。

3.1 由林班圖自動(dòng)賦值

國(guó)土“一張圖”將國(guó)有林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)等較大面積連片分布部分區(qū)劃為村級(jí)行政單位(但常見(jiàn)界線錯(cuò)誤),非連片分布部分劃入相鄰村級(jí)行政單位區(qū)劃。因此,需采用林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)等確權(quán)界線調(diào)整國(guó)土“一張圖”的村級(jí)行政界線,然后在此基礎(chǔ)上區(qū)劃或調(diào)整林班界線。為便于國(guó)有林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)經(jīng)營(yíng)管理,須保留它們?cè)械纳謪^(qū)劃系統(tǒng)。為此,還需采用國(guó)有林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)非連片區(qū)域的邊界切割林班圖。最后,對(duì)林班圖的市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、林班及林場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)等各項(xiàng)空間位置和附加空間位置屬性進(jìn)行賦值。

小班區(qū)劃在林班圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行。小班區(qū)劃完成后,除小班號(hào)和國(guó)有小班號(hào)外的空間位置和附加空間位置均已賦值,僅需要進(jìn)行小班編號(hào)和國(guó)有小班編號(hào)。其方法是:根據(jù)從北到南、從西到東的“之”字編號(hào)原則,編寫小班自動(dòng)編號(hào)計(jì)算機(jī)程序,然后通過(guò)該程序進(jìn)行小班號(hào)和國(guó)有小班號(hào)自動(dòng)賦值。

3.2 圖像解譯和地面補(bǔ)充調(diào)查

在航空遙感數(shù)字正射影像(圖2(a)和圖2(b))或高空間分辨率(優(yōu)于0.5 m)衛(wèi)星遙感數(shù)字正射影像(圖2(c))上,樹(shù)木、房屋、道路、橋梁、田坎、溝渠等各種地物清晰可辨。依據(jù)地物的顏色、色調(diào)、形狀、大小、紋理、圖案、陰影、位置和空間關(guān)系等,不但通過(guò)屏幕矢量化方法可以準(zhǔn)確地勾繪小班邊界,而且通過(guò)目視解譯方法可以準(zhǔn)確地判別小班的土地類型、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(組)、林木起源和伴生樹(shù)種(組)等小班基本屬性。小班區(qū)劃質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果表明:469個(gè)小班的面積平均誤差為0.5%,平均重疊率[32]為99.7%。小班基本屬性識(shí)別精度實(shí)地檢驗(yàn)結(jié)果表明:12個(gè)林班2 160個(gè)小班的土地類型正判率達(dá)到了99.8%,優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(組)總體正判率達(dá)到了97.5%,林木起源正判率達(dá)到了98.4%。

圖2 通過(guò)航空和衛(wèi)星數(shù)字正射影像可精細(xì)化區(qū)劃小班和準(zhǔn)確識(shí)別其基本屬性

對(duì)于圖像解譯難以準(zhǔn)確識(shí)別其基本屬性的小班,可通過(guò)實(shí)地補(bǔ)充調(diào)查進(jìn)行確認(rèn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于具備一定遙感理論技術(shù)基礎(chǔ)并經(jīng)嚴(yán)格訓(xùn)練的專業(yè)人員而言,小班基本屬性識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)到95%以上,需要實(shí)地補(bǔ)充調(diào)查的小班一般不超過(guò)小班總數(shù)的3%。

3.3 DEM自動(dòng)提取

試驗(yàn)結(jié)果表明:機(jī)載激光雷達(dá)(航高2 500 m)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù),平均點(diǎn)云密度≥2個(gè)/m2,高程中誤差≤0.2 m,可按2 m格網(wǎng)間距生產(chǎn)1∶10 000數(shù)字高程模型(DEM)[33]。

DEM中每個(gè)像元均帶有高程信息,并且可生產(chǎn)坡度、坡向圖(柵格圖)。將小班邊界與柵格圖進(jìn)行疊合,根據(jù)小班覆蓋的像元情況(全覆蓋、部分覆蓋,圖3),通過(guò)面積加權(quán)法可快速提取小班海拔高、坡度、坡向信息。

圖3 面積加權(quán)法提取坡度等信息

以DEM生成的三維地形模型為基礎(chǔ)進(jìn)行地貌區(qū)劃,得到地貌區(qū)劃圖(矢量)；然后將其與小班圖進(jìn)行疊合,按面積優(yōu)勢(shì)法可快速提取小班地貌信息。

小班坡位信息的提取算法略為復(fù)雜,需要確定小班所在區(qū)域的山脊走向和局部最高點(diǎn),然后根據(jù)小班多邊形質(zhì)判定其在坡面的位置。

3.4 歷史調(diào)查資料和輔助數(shù)據(jù)自動(dòng)提取

大部分縣級(jí)行政區(qū)域和森林經(jīng)營(yíng)單位都開(kāi)展過(guò)多次森林資源調(diào)查,積累了豐富的歷史調(diào)查資料,并且在長(zhǎng)期林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中,積累了大量的重點(diǎn)生態(tài)公益林區(qū)劃界定和調(diào)整、林地保護(hù)利用規(guī)劃、林業(yè)工程規(guī)劃等資料。此外,一些機(jī)構(gòu)也制作了較大比例尺的土壤類型分布圖、土壤成土母質(zhì)分布圖等,將這些數(shù)據(jù)整理、修正后,編制調(diào)查區(qū)域土壤成土母質(zhì)、土壤類型、土層厚度、石礫含量等級(jí)、土地權(quán)屬、林木權(quán)屬、林種、森林類型、公益林事權(quán)等級(jí)、國(guó)家級(jí)公益林保護(hù)等級(jí)、林地保護(hù)等級(jí)、林業(yè)工程類別等專題圖(柵格或矢量),通過(guò)計(jì)算機(jī)程序按面積加權(quán)法(針對(duì)柵格圖)或面積優(yōu)勢(shì)法(針對(duì)矢量圖),可自動(dòng)快速提取小班的上述相應(yīng)信息。

3.5 機(jī)載激光雷達(dá)遙感估測(cè)

將激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分成地面點(diǎn)、植被點(diǎn)和其他非地面點(diǎn),用地面點(diǎn)使用TIN插值法生成DEM,將植被點(diǎn)高程減去相應(yīng)位置的DEM高程,得到去除地形影響的歸一化植被點(diǎn)數(shù)據(jù)集。采用統(tǒng)計(jì)方法,將地面樣地空間范圍內(nèi)的全部歸一化植被點(diǎn)生成兩類統(tǒng)計(jì)變量:1)與高度相關(guān)的變量,包括高度分位數(shù)、最高高度、最低高度、高度分布范圍等；2)與密度相關(guān)變量,包括植被回波數(shù)、地表回波數(shù)、總植被密度、地表回波百分比等。

利用以上激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)變量與地面樣地調(diào)查數(shù)據(jù)分別建模,可得到樣地尺度各個(gè)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(組)的林分平均直徑、平均高、單位面積蓄積量、林木密度等林分參數(shù)估測(cè)模型；結(jié)合激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行林分參數(shù)估計(jì)與制圖,可得到以樣地大小(20 m×20 m)為格網(wǎng)的調(diào)查區(qū)域林分參數(shù)估計(jì)值(柵格圖)。結(jié)合已經(jīng)完成基本屬性識(shí)別的小班圖,采用面積加權(quán)平均法,通過(guò)計(jì)算機(jī)程序可以自動(dòng)提取小班平均直徑、平均高、優(yōu)勢(shì)高、每公頃斷面積、每公頃蓄積量、每公頃株數(shù)、散生木四旁樹(shù)蓄積和株數(shù)等信息。

根據(jù)小班內(nèi)激光點(diǎn)云的垂直分布進(jìn)行制圖,可以直接判斷其是否具有喬木層、下木層、草本層,以及是單層林還是復(fù)層林,從而可通過(guò)計(jì)算機(jī)程序直接對(duì)小班林分群落結(jié)構(gòu)和林層結(jié)構(gòu)因子賦值。

3.6 其他方法

設(shè)在某一年度(t0)遙感圖像上,某一地段為裸露土地,若干年后(t1)該地段為森林覆蓋,則可以認(rèn)為該地段森林形成于t0～t1年間,取(t1-t0)/2為其形成的年度,則該林分至調(diào)查時(shí)(tn)的年齡為tn-(t1-t0)/2。

采用1984年以來(lái)的長(zhǎng)時(shí)間序列Landsat MSS/TM/ETM+/OLI系列中分辨率衛(wèi)星圖像和GF-1衛(wèi)星圖像(16m寬幅)等,通過(guò)變化檢測(cè)方法,編制森林形成年度圖,用于提取小班林分平均年齡。對(duì)于桉樹(shù)等生長(zhǎng)極為迅速的樹(shù)種,該方法得到的林分平均年齡十分準(zhǔn)確；對(duì)于杉木、馬尾松等中生樹(shù)種和慢生樹(shù)種,該方法得到的林分平均年齡存在1～2年、2～4年的延時(shí)。由于異齡林中林木年齡相異,該方法不適用,可通過(guò)建立林分平均高與平均年齡估計(jì)模型進(jìn)行估計(jì)。

2013年以來(lái),廣西壯族自治區(qū)每年均采用高空間分辨率衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行林地變更調(diào)查,變化圖斑均經(jīng)實(shí)地核查,這些成果資料為2013年后的林分年齡提供了可供參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.7 小班信息自動(dòng)獲取的實(shí)現(xiàn)流程

1) 在GIS軟件平臺(tái)支持下,根據(jù)需要調(diào)整村級(jí)以上行政界線和林班界線,得到林班圖。

2) 在GIS軟件平臺(tái)支持下區(qū)劃小班(或采用配備專用程序的平板電腦),并采用輔助工具進(jìn)行基本屬性識(shí)別,然后用林班界線切割小班圖。

3) 在GIS軟件平臺(tái)支持下,利用DEM進(jìn)行地貌類型區(qū)劃和生成坡向、坡度圖。

4) 收集、整理并在GIS軟件平臺(tái)支持下按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查、修正前期小班調(diào)查圖和林地“一張圖”、重點(diǎn)公益林區(qū)劃界定和調(diào)整成果圖、各項(xiàng)林業(yè)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)成果圖。

5) 若可能的話,收集、整理大比例尺土壤類型分布圖、成土母質(zhì)分布圖等。

6) 獲取激光雷達(dá)森林參數(shù)估測(cè)結(jié)果圖、長(zhǎng)時(shí)間序列森林變化檢測(cè)結(jié)果圖、歷年林地變更調(diào)查成果圖。

7) 運(yùn)行小班信息自動(dòng)獲取計(jì)算機(jī)程序,加載上述各種圖形圖像數(shù)據(jù),指定各項(xiàng)調(diào)查因子獲取的數(shù)據(jù)源,即可自動(dòng)完成小班信息獲取。

為確保小班信息獲取的可靠性,上述各種圖形圖像數(shù)據(jù)必須具有相同的投影。

4 討論

4.1 小班調(diào)查的內(nèi)容

我國(guó)林業(yè)指導(dǎo)思想已由過(guò)往以木材生產(chǎn)為主向以生態(tài)建設(shè)為主轉(zhuǎn)變,因此,一些學(xué)者認(rèn)為森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查應(yīng)增加反映森林生態(tài)效益方面的內(nèi)容[3,34-35],也有學(xué)者認(rèn)為還應(yīng)加強(qiáng)野生經(jīng)濟(jì)植物和其他林副產(chǎn)品的專業(yè)調(diào)查[36],由單純的森林資源調(diào)查向林區(qū)多資源調(diào)查轉(zhuǎn)變[37]?？傊?普遍認(rèn)為森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查不應(yīng)僅著眼于森林面積和蓄積調(diào)查,應(yīng)對(duì)小班的森林植被、自然環(huán)境、經(jīng)營(yíng)管理狀況等進(jìn)行全面、詳細(xì)的調(diào)查。

在森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查中,小班調(diào)查和專項(xiàng)調(diào)查各有分工。小班調(diào)查以摸清各個(gè)山頭地塊的森林資源現(xiàn)狀(類型、數(shù)量、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等)和自然環(huán)境條件為主,提供描述森林及其自然環(huán)境當(dāng)前狀態(tài)的完整信息。若條件成熟尤其是具備專家隊(duì)伍,根據(jù)調(diào)查區(qū)域的特點(diǎn)在森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查中選擇性開(kāi)展若干項(xiàng)專項(xiàng)調(diào)查是必要的,也是鼓勵(lì)的。然而,在現(xiàn)實(shí)的森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查中極少開(kāi)展專項(xiàng)調(diào)查,以致造成小班調(diào)查就是全部森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查的錯(cuò)覺(jué),導(dǎo)致很多調(diào)查內(nèi)容都想落實(shí)到小班,不但增加了工作量,也由于專業(yè)性要求較高而難以確保調(diào)查質(zhì)量。

我國(guó)現(xiàn)行小班調(diào)查因子50余項(xiàng)[30],可歸納為:基本屬性、自然環(huán)境與立地條件、經(jīng)營(yíng)管理屬性、林分因子、散生木/四旁樹(shù)、下木植被與天然更新、空間結(jié)構(gòu)、森林健康8個(gè)類組。在本文設(shè)置的小班調(diào)查因子中,缺少下木植被(優(yōu)勢(shì)或指示種、平均高、蓋度)與天然更新(幼樹(shù)或幼苗種類、年齡、平均高、平均根徑、密度、分布狀況和生長(zhǎng)狀況等)、森林健康(病蟲(chóng)害種類、危害程度、火災(zāi)受害面積、損失蓄積等)2個(gè)類組的調(diào)查因子。盡管這兩個(gè)類組的調(diào)查信息對(duì)完整描述當(dāng)前森林狀態(tài)都十分有用,前者還有利于異齡林的經(jīng)營(yíng)管理,后者的專業(yè)性較強(qiáng),但是,把這2個(gè)類組的調(diào)查內(nèi)容歸入專項(xiàng)調(diào)查(森林生態(tài)因子、森林病蟲(chóng)害和森林火災(zāi))似更合適。實(shí)際上,現(xiàn)行森林資源統(tǒng)計(jì)報(bào)表中[30]并未體現(xiàn)這2個(gè)類組的調(diào)查結(jié)果,也在某種程度上反映了這2個(gè)類組提供的信息并非基本的森林資源信息。

總之,文中設(shè)置的小班調(diào)查因子,較為全面地反映了每個(gè)山頭地塊的森林自然狀態(tài)、經(jīng)營(yíng)管理屬性、自然環(huán)境與立地條件,能夠提供較為完整的森林資源信息,完全滿足集體林區(qū)森林經(jīng)營(yíng)管理需要和傳統(tǒng)方法中資源統(tǒng)計(jì)報(bào)表的統(tǒng)計(jì)需要,也能夠滿足森林經(jīng)營(yíng)方案編制、各種林業(yè)規(guī)劃編制、森林經(jīng)營(yíng)成效評(píng)估、林業(yè)方針政策制定、黨政生態(tài)文明建設(shè)績(jī)效考核、地方自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制、空間規(guī)劃編制等對(duì)森林資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需要。

4.2 小班信息獲取質(zhì)量

傳統(tǒng)方法中,小班調(diào)查因子都是由調(diào)查員逐項(xiàng)填寫調(diào)查卡片(現(xiàn)大部分采用平板電腦代替調(diào)查卡片),受調(diào)查員理論技術(shù)水平限制,加上工作量極大(每個(gè)小班需填寫70多項(xiàng)甚至更多),調(diào)查記錄錯(cuò)誤難以避免,甚至還會(huì)大量出現(xiàn)山頂為中山地貌而山腳為丘陵地貌、相鄰小班一個(gè)為紅壤而另一個(gè)為黃壤等低級(jí)錯(cuò)誤。因此,每個(gè)調(diào)查單位都花大量的時(shí)間進(jìn)行小班調(diào)查因子錯(cuò)誤檢查、修正,這嚴(yán)重影響了工作效率。

在本文介紹的方法中,除小班基本屬性需要人工逐一判讀及部分補(bǔ)充調(diào)查、林分因子需要構(gòu)建基于機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的估測(cè)模型外,其余調(diào)查因子均通過(guò)編寫計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)賦值。其中,小班基本屬性識(shí)別在計(jì)算機(jī)輔助識(shí)別工具下進(jìn)行,調(diào)查人員將自定義好的基本屬性組合后,只要單擊鼠標(biāo),即可實(shí)現(xiàn)小班屬性數(shù)據(jù)表中基本屬性項(xiàng)的自動(dòng)賦值,訓(xùn)練有素的調(diào)查員每個(gè)工作日可完成1 500～2 000個(gè)小班的判讀。其余調(diào)查因子,每個(gè)縣需7～10個(gè)工作日準(zhǔn)備、整理相關(guān)資料后,通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)賦值程序,只需12～20 h即可完成一個(gè)縣的小班信息提取,工作效率大為提高。此外,基礎(chǔ)資料的整理、修正等工作只需1～3人,加上可復(fù)核檢查,小班調(diào)查因子的獲取質(zhì)量可控,有效保證了小班調(diào)查質(zhì)量。

5 結(jié)論

1) 新技術(shù)體系設(shè)置的小班調(diào)查因子,較為全面地反映了小班林地和林木資源狀況及其所在自然環(huán)境條件,包括林地類型、森林類型(林種、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組)、數(shù)量(面積、蓄積量)、質(zhì)量(平均直徑、平均高、單位面積蓄積量等)和結(jié)構(gòu)(樹(shù)種結(jié)構(gòu)、群落結(jié)構(gòu)、林層結(jié)構(gòu))、自然環(huán)境和立地條件(地形地貌、森林土壤、立地類型等)、經(jīng)營(yíng)管理(權(quán)屬、林種、公益林事權(quán)級(jí)、林地保護(hù)等級(jí)、林業(yè)工程類別等),完全滿足集體林區(qū)森林經(jīng)營(yíng)管理需要和森林資源報(bào)表的統(tǒng)計(jì)需要,并可滿足各種相關(guān)應(yīng)用對(duì)森林資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需要。

2) 除小班基本屬性需要逐一進(jìn)行判讀及部分補(bǔ)充調(diào)查外,新技術(shù)體系的其余小班因子都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)賦值,不但極大地提高了工作效率,而且有效地避免了由于調(diào)查員理論技術(shù)水平參差不齊造成的錯(cuò)誤,小班調(diào)查數(shù)據(jù)質(zhì)量可控,有效保證了小班調(diào)查數(shù)據(jù)的可靠性,確保森林資源調(diào)查成果質(zhì)量。