湖北省森林资源清查体系建设历程及展望

作者:未知

  摘要:在全国森林资源清查体系框架下,比较分析1975~2014年湖北省已经开展的9次森林资源清查的调查方法、标准变化及主要结果等,梳理了湖北省森林资源清查体系建设历程,总结分析体系建设中存在的问题,并提出发展的方向。
  关键词:森林资源;清查体系;调查技术;展望;湖北
  中图分类号:S757.24文献标识码:A文章编号:1004-3020(2019)01-0041-05
  森林资源清查是以掌握宏观森林资源现状与动态为目的,以省(直辖市、自治区)为单位,采用抽样调查技术方法,利用固定样地为主进行定期调查的森林资源调查方法,是全国森林资源与生态状况综合监测体系的重要组成部分。森林资源清查成果是反映全国和各省森林资源与生态状况,制定和调整林业方针政策、规划、计划,监督检查各地森林资源消长任期目标责任制的重要依据。
  中国于1973~1976年,以县为单位组织开展了第一次全国森林资源清查,初步查清了全国森林资源现状后,1977~1981年,采用世界公认的“森林资源连续清查”方法,组织开展了第二次全国森林资源清查初查,建立了森林资源连续清查体系的基本框架,截止到目前,全国共进行了9次森林资源清查,湖北省亦同步开展了9次清查工作。纵观建设历程,湖北省森林资源清查体系经历了起步期、成形期和完善期三个阶段。
  1湖北省森林资源清查体系建设的起步期1.1第一次全国森林资源清查暨湖北省“四五清查”第一次全国森林资源清查于1973~1976年开展,1973年,原农林部在大兴安岭国有林区(北方试点)及湖南省会同县集体林区(南方试点)开展了森林资源清查试点工作[1],试点完成后,随即在全国陆续开展了“四五”清查。本次调查以《全国林业调查主要技术规定(试行稿)》(1973农林部设计院)为技术标准。
  1975年,根据农林部关于“四五”期间查清全国森林资源的要求,湖北省开展了“四五”清查工作,清查目的主要是掌握造林资源现状,清查内容包括:查清各类林业用地面积,森林资源蓄积量、生长量及等。调查方法以1∶5万地形图勾绘地类,林分各项因子调查采用目测实测相结合的方法进行,神农架林区本次未作清查,按1972年总体设计数据进行统计。
  通过本次调查,湖北省首次编制了县、地区、省三级统计成果,并印发了《湖北省森林资源统计表(1977.1)》,为全省林业工作提供基础数据。本次调查结果显示:湖北省林地面积811万hm2,森林覆盖率23.5%,活立木蓄积0.96亿m3。
  1.2第二次全国森林资源清查暨湖北省森林资源连续清查初查为定期提供全国森林资源数量、质量及分布情况,把握森林生长和消耗规律,分析林业经营措施成效,预测森林变化趋势。1977年,原农林部在江西省组织了全国森林资源连续清查试点工作,采用部分重复的连续清查技术方法。根据试点情况,1978年,农林部颁布了《全国森林资源连续清查主要技术规定》,并发文要求各省建立森林资源连续清查体系,在1978~1981年间,全国27个省(市、自治区)先后建立了国家森林资源连续清查体系,全国设置样地16万余个,其中固定样地14万个。
  1978年8月~1979年1月,在农林部的统一安排部署下,湖北省开展森林资源连续清查初查工作。全省以山区丘陵县市为总体,总体面积1 546.6万hm2(剔除了属于平原湖区的天门、仙桃等十五个县、原武汉市、原襄阳市),设置1亩的方形样地9 649个。
  (1)样地设置:以5万地形图为基础,按4×4公里布设面积为1亩的方形样地9 649个,其中固定样地7 219个,临时样地2 430个。
  (2)样地定位:采用引点定位,落点允许误差50 m。
  (3)样地设置:正方形样地,样地中心距离正东、正西、正南、正北4个方位水平距18.26处为样地的四个角点。
  (4)样地调查:对于样地内的样木每木检尺,起始直径为5.0 cm。对于有测树内容的样地设置样方,样方面积为66.7 m2,设置于样地北角,样方样木为固定木。地类判断采用十分法。
  本次初查结果显示:湖北省林地面积740.3万hm2,森林覆盖率20.33%,活立木蓄积量1.18亿m3(本次调查结果中,山区丘陵抽样总体使用调查资料,平原湖区非抽样总体使用四五清查资料)。
  湖北省于1984年启动第一次复查工作,在对山区丘陵第一副总体复查的基础上,完成了以平原湖区县市为第二副总体的初建。第一副总体复查的方法及技术要求与初查一致。第二副总体为平原湖区的18个县(市),面积为3 1145万hm2,采取成群抽样,每一群样地包括主点及东南西北四个副点,共设置了1 970个样群,每群含有五个面积为4.24亩的圆形样地。
  第二副总体的设置及调查方法:
  (1)主点样地布设与样地定位与第一副总体方式一致。
  (2)样地设置:主点定位后,在中心点的正东、正西、正南、正北4个方位150 m处设置副点,主点和副点的样地以落点为圆心,30 m为半径的圆形样地。
  (3)样地调查:样地内的进行每木检尺及地类成数调查,主点进行角规控制检尺。对于有测树内容的样地群,按照主、东南西北的顺序确定一个有测树内容的样地,进行样木固定及生长量调查。其余调查内容与第一副总体一致。
  第二副总体的建设完成,代表“森林资源连续清查”体系正式建立。
  本次复查结果显示:湖北省林地面积757.9万hm2,森林覆盖率26.07%,活立木蓄积量1.24亿m3。
  2湖北省森林资源清查体系建设的加速成形期2.1第四次全國森林资源清查暨湖北省森林资源连续清查第二次复查全国第四次森林资源清查于1989~1993年开展。本次清查开始之初,林业部下发了《关于建立森林资源监测体系有关问题的决定》(1989年第41号文),明确规定:每五年对全部固定样地进行一次复查,提供全国与各省(区、市)森林资源连续清查复查成果,连清数据供国家和省两级共享。本次调查的技术规范增加了《森林资源连续清查外业补充规定》(1989.林业部资源和林政管理司)。   湖北省于1989年进行第二次复查,本次复查根据1984年第一次复查的变动系数,将第一副总体9 649个固定样地调整为7 219个,第二副总体1 970个样群(每个群含5个4.24亩样园)全部保留,作为固定样群复查。
  在1979年和1984年的调查中,第一副总体原有林地、疏林地仅固定0.1亩的样木,本次调查除原固定样木外,对东西对角线以北0.5亩范围内的样木进行固定。1984年调查中,第二副总体原只固定一个样园中的一半样木,本次调查修改为将主样园作为固定样木的样园,主样园内的样木全部作为固定样木。
  本次清查结果显示:湖北省林地面积755.1万hm2,森林覆盖率26.26%,活立木蓄积量1.38亿m3。
  2.2第五次国家森林资源连续清查暨湖北省森林资源连续清查第三次复查全国第五次森林资源清查于1994~1998年开展。本次清查采用的标准是林业部1994年颁布的《国家森林资源连续清查主要技术规定》。
  湖北省于1994年开展第三次复查,根据全省前几期森林清查结果及动态变化趋势,为减少因两个副总体在样地设置,样地、样木调查方法的不一致导致的调查困难、任务繁重等因素,在确保满足《国家森林资源连续清查主要技术规定(1994)》精度要求的前提下,对清查体系进行了优化。
  (1)全省原有的两个副总体合并为一个总体。全省作为一个总体,不再区分第一、第二副总体。总体固定样地数5 820个,落在原第一副总体上的有4 838个,落在原第二副总体上的981个,增设一个。
  (2)样地设置及调查方法。对于5820个样地均按固定样地标准设置,样地面积为1亩的方形样地,样地内所有样木进行固定;样地地类判断采用优势地类法。
  (3)技术标准的变动情况。有林地的郁闭度要求由原0.3改为≥0.2。疏林地郁闭度要求≥0.1至≤0.3改为≥0.1至≤0.2。灌木林地覆盖度要求由>40%修改为>30%。
  本次清查结果显示:湖北省林地面积764.1万hm2,森林覆盖率25.97%,活立木蓄积量1.47亿m3。
  3湖北省森林资源清查体系建设的逐步完善期3.1第六次国家森林资源连续清查暨湖北省森林资源连续清查第四次复查全国第六次森林资源清查从1999年开始,至2003年结束。在本次清查期内,按照国家林业局资源司下发的《〈国家森林资源连续清查主要技术规定〉补充规定(试行)》和《图象处理与判读规范(试行)》的要求,进一步完善了各省连清体系,实现了除港、澳、台以外的全覆盖调查。
  湖北省1999年开展的第四次连清复查,地面样地数5 820个。本次复查首次增加了沙化土地、湿地资源的调查;首次应用新技术,包括试验利用GPS对样地进行定位,全省按1 km×2 km间距布设遥感判读样地92 948个,遥感判读采用ETM遥感影像数据,分辨率30 m。
  本次清查结果显示:湖北省林地面积766万hm2,森林覆盖率26.75%,活立木蓄积量1.75亿m3。
  3.2第七次国家森林资源清查暨湖北省森林资源连续清查第五次复查全国第七次森林资源清查从2004年开始,至2008年结束。本次清查采用的标准是国家林业局2004年颁布的《国家森林资源连续清查技术规定》。
  2004年启动的湖北省第五次连清复查,地面样地调查仍按前期5 820个进行,遥感判读样地从1 km×2 km间距调整为2 km×2 km,样地数变为46 505个。本次调查新增与生态状况有关的调查内容,主要包括:植被类型、森林灾害、森林健康等级、群落结构、树种结构、自然度、森林生态功能、生物多样性、地类面积等级等因子。本次复查全面应用GPS对固定样地坐标进行回采,为下期样地复位创造了条件。本次遥感判读图像的分辨率由上期的30 m提高到15 m。
  本次清查结果显示:湖北省林地面积826.8万hm2,森林覆盖率31.14%,活立木蓄积量2.3亿m3。
  3.3第八次全国森林资源清查暨湖北省森林资源连续清查第六次复查全国第八次森林资源清查从2009年开始,至2013年结束。全国共调查样地41.5万个,判读遥感样地284.44万个。
  湖北省于2009年启动的湖北省森林资源连续清查第六次复查,其遥感判读样地和地面样地的布设和第五次复查一致,调查内容方面增加造林地情况调查、未成林造林地调查,增加经济林产期调查、小样方调查,毛竹调查增加胸径检尺和竹度调查,增加树种代码,树种落实到种。本次复查全面应用了GPS、RS、GIS和PDA等新技术。
  本次清查结果显示:湖北省林地面积849.9万hm2,森林覆盖率38.4%,活立木蓄积量3.1亿m3。
  3.4第九次全国森林资源清查暨湖北省森林资源连续清查第七次复查全国第九次森林资源清查从2014年开始,计划于2018年底前完成全国除港澳台地区外的调查工作。本次清查技术规程使用《国家森林资源连续清查技术规定(2014)》。
  湖北省森林资源连续清查第七次复查于2014年开展,本次复查地面样地的布设和第六次复查一致。在调查内容上,增加对463个固定样地开展树种调查和植被调查等专项生态状况调查,删除了土地沙化、荒漠化和湿地等专项调查内容,湖北省本次复查大力推动新技术应用,开发集成式激光测距罗盘[2],用于样地调查,极大的提高了工作效率和调查精度。
  本次清查结果显示:湖北省林地面积876.1万hm2,森林覆盖率39.61%,活立木蓄积量3.9亿m3。
  4湖北省森林资源清查体系建设存在的问题及展望4.1森林资源清查体系时效性差
  党的十八大报告提出“建设生态文明,是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计”,并把“森林覆盖率提高,生态系统稳定性增强,人居环境明显改善”列为全面建设小康社会目标的新要求。与生态相关的各种评价、规划等工作大規模实施,尤其是生态文明建设年度评价和目标考核、自然资产负债表编制、五年规划实施评估、领导干部任期目标考核和离任审计等,均提出高时效性森林资源信息统计的需要。无论是决策层面还是实践层面,传统的5年森林资源清查的间隔周期都显过长,每5年才发布一次清查数据的做法,已经无法满足当前社会经济发展对森林资源数据信息的需求。现代林业发展、生态文明建设和社会经济综合发展亟需进一步完善现有的清查体系,有必要将每5年一次的森林资源出数,调整为1年一次。   为了在现有连续清查体系下实现年度出数,较多学者进行了深入研究。周琪[3]采用分层抽样估计的方法对江苏省森林资源清查数据的年度更新进行了探讨。曾伟生[4]在2013年提出了全国森林资源年度出数的基本方法:年度滚动出数、更新预测出数和年度监测出数。刘安兴[5]提出了浙江的年度出数方案,即以省级连清固定样地为基础,按简单随机抽样的方式,每年抽取1/3样地进行调查,这种随机方案既提高了抽样效率,也保证了当年调查数据和以前调查数据之间的联系,达到了充分利用以前的数据的目的。曾伟生[6]在2018年提出了森林资源年度监测总体方案,各省现行森林资源连续清查抽样框架原则上不作改变(个别需要优化改进的省份除外),基于系统抽样方案,将全部样地平均分为5组,并保证每一组样地在全省范围内均匀分布。各省每年都抽取一组样地进行调查,5组样地的合计构成一套完整样本对全省进行估计。从现行条件看,各省每年都抽取一组样地进行调查,5组样地的合计构成一套完整样本对全省进行估计方式是较为可行的方案。
  4.2一、二类调查结果不能衔接
  自从1989年明确了一二三类调查体系以来,由于一类清查与二类调查在调查方法、技术标准以及调查时间的不同,导致两套体系数据不一致,两类调查体系难以实现有效衔接。从调查方法看,一类清查采用抽样调查,成果数据通过样地成数抽样获得,二类调查采用区划调查成果数据是小班勾绘面积累加,调查方法的不一致导致两者数据出现差异时无法协调修正。从调查时间看,湖北省的一类清查都是安排在一年内(一般每年的5~9月份)完成的,而二类调查由于是以县(局、场)为单位开展,基本上需要两年才能完成,二类调查的汇总数大都跨了多个年度的数据,与一类清查数据不具备可比性。即使不同年度的调查数据都更新到了同一年度,但因为数据更新本身就存在着难以估计的误差,也会影响其可比性。如湖北省在1999年同时开展过一类清查和全省的二类调查,通过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,而通过二类调查得到的森林面积和蓄积分别为604万hm2和1.91亿m3,二者相差均超过20%。2009湖北省同步启动一二类调查,2010年底完成二类调查,本次调查中,一类结果有林地面积648.9万hm2,林分蓄积2.86亿m3,二类结果有林地727.12万hm2,林分蓄积3.3亿m3,两者结果仍相差12%以上。
  国家林业局提出要实现国家和地方森林资源数据协同更新和年度出数,全国森林资源监测要实现“一盘棋、一套数、一张图”,为实现一二类调查数据的衔接,较多学者提出了解决方案。曾伟生[7]提出了大样地的方案;涂云燕[8]认为大样地法只能解决大成数地类面积,可以利用林地年度更新结果解决小成数地类面积,提出了可以考虑将林地年度变更应用到森林资源连续清查中去。陶吉兴[9]提出一二类数据融合的方案。从目前的实践看,大样地方案在辽宁、广东均得到了验证,并在全国全面推广。但要实现全国监测一体化,如何在林地一张图的基础上开展相关工作,实现一类、二类、林地更新数据的衔接是森林资源清查下一阶段的重点和热点。
  4.3新技术应用不够广泛
  自70年代建立森林资源调查体系以来,湖北省林业调查人员主要工具是罗盘仪、皮尺和围尺,调查时填写纸质卡片。2004年开始普及使用GPS辅助定位,2014年使用集成式激光测距罗盘替代罗盘仪、皮尺。虽然有了一些进步,但仍与目前的科学技术发展不相匹配,科技投入的力度还远远不够,如手持GPS在野外实现样地中心桩的准确复位仍然有较大难度。样木复位仍然使用铝牌、油漆等标记,受人为活动的干扰,这些标记复位时难以找到。树木测量仍然是围尺,只能采集样木胸径,树形、冠幅、枝丫等与生物量相关的各类信息未能采集。测高仍然是传统的测高器,使用繁琐,精度低。数据采集仍然采用纸质卡片,需要二次录入及扫描,额外增加了工作量和出错的机率。
  从目前与调查相关的基础技术发展情况看,有很多新的技术可以应用于森林资源清查。如辅助样地复位的GPS应该采用居于北斗差分的高精度GPS,实现厘米级的定位,后期可以直接根据GPS确定中心桩位置,无需先大概确定一片区域后再人工寻找上一期埋设的中心桩。单木的标记逐步使用RFID电子标签,实现样木固定标记的微型化,防止丢失和损坏,并可实现样木号码的自动读取。单木的测量使用地面激光雷达技术,实现对样地单株样木的全信息采集,不仅仅是单独的胸径,还包括树型、树冠、枝丫等。目测样地使用无人机拍摄0.1 cm以上分辨率的影像,结合ERADAS影像分割技术精确判断一亩样地内的样木株数,提高目测样地的调查精度。采用数据采集仪录入样地信息,替代纸质卡片。样木角度、距离测量采用一体化设备,支持蓝牙、WIFI等无线传输手段,其测量数据直接由测量设备进入数据采集仪,不再人工录入,避免人工录入错误。对于固定样地,采用无人机+机载雷达的方式对样地数据进行多频次采集,建立生长模型实现对现有资源数据的及时更新。
  4.4调查内容不完善,生态因子调查不足,缺乏多资源、多目标调查党的十九大报告提出“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”、“绿水青山就是金山银山”。随着林业功能定位的转变,森林资源的作用从以往以经济效益为主转向了经济效益、生态效益、社会效益等多种效益并重的局面,林业工作重心已由木材生产为主转向以生态建设为主。我国森林资源清查体系建立之初的目标是了解我国森林资源现状,核心是森林面积、蓄积及消长变化,主要是满足编制木材生产计划的需要,而当前林业工作重心的调整,当前的森林资源清查体系已经难以满足行业发展的需要。
  从2004年开始,森林资源清查体系开始进行完善,大量增加与生态相关的调查因子,但受传统体系的限制,当前的森林资源清查仍呈现以单一林木蓄积调查为主的资源调查、附加部分生态调查的格局。为了适应林业工作向生态环境建设的战略性转变,森林资源清查工作必须首先实现战略性转变,需要抽样体系、样地布设、样地调查、成果评价分析等多方面进行转变,将森林生态功能、森林健康状况等作为森林资源清查的主要目标,在这个目标指引下建设一套更加科学、先进的森林资源清查体系。
  参考文献
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  [2]专利证书集成式激光测距罗盘CN204439084U.
  [3]周琪,姚顺彬.分层抽样下的森林资源清查数据年度更新探讨[J].林业资源管理,2009(6):116-119.
  [4]曾伟生.全国森林资源年度出数方法探讨[J].林业资源管理,2013(1):26-31.
  [5]刘安兴.浙江省森林资源年度监测技术研究[J].林业建设,2014(6):12-19.
  [6]曾偉生.关于森林资源年度监测总体方案的思考[J].中南林业调查规划,2018(2):1-5.
  [7]曾伟生,程志楚,夏朝宗.一种衔接森林资源一类清查和二类调查的新方案[J].中南林业调查规划,2012(03):1-4.
  [8]涂云燕,张成程.森林资源连续清查体系改进建议[J].山东林业科技,2015(1):113-116.
  [9]陶吉兴,张国江,季碧勇.森林资源一类清查与二类调查数据控制与融合研究[J].浙江林业科技.2016(6):8-14.
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