森林撫育活動中數據采集存在的問題及解決方案

魏士忠，魏 然

（河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北 圍場068450）

提高森林經營質量，是關系到我國生態文明建設的重要環節。提高森林經營質量，應具備成熟的經營理念和技術手段。廣大的林業技術人員長期以來一直不間斷的做著努力，取得了很多成熟的經驗，同時也存在不少的問題。筆者作為長期工作在基層的森林經營技術人員，對森林撫育工作中數據采集一致性的問題提出自己的一些淺顯想法，供業界的專家學者同仁們批評指正。

1 森林撫育活動中基本數據采集的工作流程

1.1 設計環節

森林法第三十四條規定，國有林業企業事業單位申請采伐許可證時，必須提出伐區調查設計文件。現行的國有林場管理進行各類森林經營作業時，須由調查設計單位進行三類調查后，提出作業設計方案，上報上一級主管部門批復后，方可按照設計方案進行施工。

作業設計通常以小班為單位進行。調查設計單位利用技術手段采集必要的數據后進行作業方案的編制。需要調查的主要因子包括：擬作業林分的面積、郁閉度、株數、蓄積、撫育采伐數量（包括采伐掉的株數和蓄積量），材種出材量等。

1.1.1 面積的獲得

傳統的面積測量方式，是以光學羅盤儀為主導的導線測量方式。隨著3S技術的普及，大部分調查設計單位都采用了衛星定位技術與地理信息系統來完成。使用衛星定位工具對擬作業的林分獲得小班的拐點坐標，再利用地理信息軟件對拐點坐標進行處理，得到作業林分的位置圖、形狀圖、面積數量等信息。如果經營單位有近期高質量的影像圖的話，也可以在現地借助控制點利用影像圖進行面積的勾繪，隨著上述技術已經很成熟，所以，空間位置和面積信息正常情況下是沒有任何問題的，完全能夠滿足現階段森林經營的需要。在此不做重點討論。

1.1.2 其它林分因子的獲得

以抽樣理論為基礎，在林分內按照一定的規律布設臨時標準地，通過對臨時標準地內的每一株林木進行胸徑的測量、必要的樹高測量、確定模擬保留木和采伐木、目測采伐木的數量等等。通過上述一系列活動經過計算得到諸如伐前伐后的郁閉度、株數、蓄積量等等，并伐取1～2株平均木進行必要的數據修正，以此為基礎數據進行方案的編制工作。

1.2 施工環節

經營單位接到上級的批復采伐文件后，即可安排組織施工。施工前，由技術人員按批復的文件對伐區內需采伐的林木進行標記，首先根據方案確定的采伐指標進行采伐木的確認，一般都是按該林分總的采伐株數來控制采伐數量，每個技術人員在標記采伐木時都要統計標記的數量，并在標記過程中隨時調整采伐木的分布均勻，整個林分標記完采伐木后，應與設計方案的總體采伐株數和蓄積吻合。至此，標記采伐木環節完成。施工工人即可進場，按標記的采伐木進行采伐作業。

1.3 檢查環節

施工完成后，經營單位對施工后的林分按設計的環節操作方法進行施工質量的回測，重點查驗采伐后林分的郁閉度、保留木的數量是否與方案一致，然后向上級主管部門上報自驗報告，并提請上級主管單位進行作業質量的驗收，上級主管部門到現地依然以抽樣的方式進行回測。驗收結束后，即標志著撫育工作結束。

2 樣地不固定造成各環節采集的數據出現差異影響森林的經營活動

如上所述，設計、施工、檢查三方在工作中，都會按自己的想法設置臨時標準地，盡管在林分中布設標準地時，都會遵循“樣地具有代表性”的原則。但用哪些標準來確定樣地是否有代表性，又如何保證在布設的過程中保證其代表性卻很少有人認真的研究過，基本上是各自按著對一個林分的理解形成自己的評價標準，另一方面，現實中的林分狀況千差萬別，很難做到用一個評價標準來確定樣地的分布標準。因此僅僅把樣地布設的標準定義在是否具有代表性上沒有多大的指導意義，并不能在實際工作中解決根本問題。

在實際操作中，三方均是以各自對林分的理解在林分內布設一定數量的臨時標準地來完成各類數據的采集，由于采集數據樣本的不一致，三組數據其實在臨時標準地布設之前就已經注定會出現一定的差異，如果林分是相對生長一致分布均勻的人工林分差異會小，反之則差異會很大。所以，三方獲得的數據出現的差異其實并不是嚴格意義上的誤差，而是采集樣本不一致的必然結果，本質上并不具備完全意義上的可比性。

3 技術規程的約定及森林抽樣理論精度和樣本的關系

現行的森林撫育作業設計規程的技術依據是基于抽樣理論建立起來的，但基本都屬于“減配”的抽樣。規程只對抽樣的樣地數量有一定的要求，但未對抽樣精度提出統一的要求。這并不源于規程制定者的本意，事實上這個精度要求在沒有大量數據支撐的情況下是無法界定的，70%？80%？還是90%？有的規程甚至允許檢查方用少于設計方（和施工方）的抽樣比例來采集檢查數據，由此各方抽取樣地的數量不一致，位置不固定，抽樣完成又沒有精度控制，直接用三方數據對比來評判林分撫育作業的質量，這種方法是有悖科學精神的。

由于森林的復雜性，事實上基于抽樣理論的任何一種調查方法都難以準確的獲得林分各項因子的真值，只能保證其在一定的估測區間內。即使理論抽樣精度達到一定的高度，但仍不能表示獲得的數據不具偏差性。對于林相整齊，分布均勻的人工林分，抽樣的難度小，精度相對較高，對于林相復雜的林分特別是天然次生林，精度的保證難度很大。根據抽樣理論中簡單隨機抽樣誤差E與樣本量n、變動系數Cv之間的關系由此可得出以下誤差與樣本量的之間的關系：

表1 誤差與樣本量

抽樣精度從50%若要提高到90%，則樣本量需增加到原來的25倍。當抽樣精度達到一定程度以后，想提高一個百分點的愿望幾乎是不可能的。換句話說，當一個林分達到一定的抽樣精度后，再想提高精度基本上是不可能的，而這個精度并不一定能達到我們的期望，也許只是70%或者更少。

4 解決方案

4.1 用固定標準地取代臨時標準地

根據多年的工作體會，想從解決掉這些問題，唯一的出路就是采用固定標準地來取代臨時標準地。用固定標準地采集林分因子的數據雖然固定標準地也存在著一些問題，但其利處遠大于弊端，在工作中如果運用得當，會給各項經營作業帶來積極的影響。

4.2 固定標準地的利弊

固定標準的好處在于：其一，經過認真的建立和必要的維護后可以一直使用下去，每進行一次經營活動，無論從設計、施工到檢查驗收環節都可以在同一組標準地中采集數據，避免了以往工作中三方根據各自對林分的判讀和理解來布設的臨時樣地帶來的調查樣本的不一致的，使數據更具連續性和說服力；其次，除了供經營生產設計施工需要外，還可以作為資源的本底數據，利于保持數據的精細性和連續性。長期堅持，可以逐步實現可經營林分的全覆蓋，并可以逐漸替換掉二類調查粗糙的數據，無疑對精細化經營森林起到很好的作用；第三，對觀察林分的生長過程和變化規律提供科研數據，真正實現了科研與生產的融合。

固定標準地設立的不利因素：一是與臨時標準地設立相比較，設立工作相對復雜，用工量大，需要定期維護標準地的邊界、標記等。其二是如果施工單位經營目的不純，以單純取材為目的，容易產生特殊對待，造成標準地內的數據與林分的數據不一致、采集到的數據與林分現狀背離。第三是受工作量影響不可能像臨時樣地那樣兒布設較大的比例，對山區林相復雜的林分不能完全真實的反映林分的各種因子。

4.3 利弊權衡

第一，固定標準地雖然短期內看起來似乎造成工作量的增加，但從長遠看，固定標準地一旦建立后，會為后期的各項數據采集帶來持久的便利，不旦維系了數據采集的一致性，也保持了林分本底數據的連續性，還可以結合生產獲得大量的科研數據，對指導森林的經營具有積極意義。

第二，避免對固定樣地特殊對待其實并不困難。隨著各種制約政策執行力的加強，違法成本越來越高，敢頂風做案的不法之徒越來越少，同時還可以采用與臨時樣地結合的方法，檢查驗收階段除了在固定樣地內采集數據的同時，在林分按一定的比例抽取臨時樣地重點考核是否有特殊對待情況的發生也不是一件難事，畢竟生產作業的林分相對面積小，容易發現，和國家一類調查中的樣地特殊對待的考量不在一個難度層次上。

第三，雖然固定樣地數量較之臨時樣地數量少，表面看起來似乎對林分狀況的反映相對粗糙，但其樣本固定、數據易采集、可比性強的優點更利于對森林的各項經營活動的數據量化描述。而事實上臨時標準地盡管數量相對較多，但其反映林分現狀的數據量化指標并不會比固定標準地提高到一個較高的級別，而其不能復位的弊端卻是致命的。

5 固定標準地的建立與使用

5.1 面積、數量、形式

標準地面積設計為0.0667hm2（1畝）為宜，經過多年標準地測設的實踐，這個面積比較適宜，便于測設和數據采集，國為國內林業的面積單位還是習慣于畝，這個面積同時又方便數據的折算。抽取面積的比例應≥2%，既滿足了林分數據采集的基本需要，工作量強度亦比較適宜。形狀的確定也是為了便于標準地的設置和數據采集。

5.2 位置確定

在充分了解林分狀況的情況下，確定標準地的建立位置。利用近期的電子影像地圖，根據林分的分布初步確定固定標準地的位置，把標準地建立在林分中相對均勻，無特殊情況（侵蝕溝、林間空地等）的范圍內，如果是山地，應考慮按坡上、中、下三個部位各占的面積比例布設。

影像地圖可以幫助技術人員直觀的了解林分的整體分布狀況，還可以用地理信息軟件方便的區劃一下整個林分各種情況所占面積比例的大小，很容易在計算機上按設計理念固定標準地的位置，借助衛星定位工具實現圖上設計的落地。

5.3 固定標準地測設

將在圖上設計好的標準地現場落地，首先確定一個角點，然后按一定方向（如順時針方向）依次確定其它3個角點；也可以首先確定中心點，然后往四個方向測出對角線以確定四個角點。當在人工林中設置標準地時，一般應盡量使樣地邊線與林分的行平行。標準地測設完成后，對邊界進行必要的標記，可采用噴漆的方式對標準地的邊界和林木進行標記，并采集四個角點的坐標。至此，固定標準地建立完成。在長期保護方面根據實際情況定期對標記進行維護即可。

5.4 數據的采集使用

在標準地內根據目的按常規操作方式，采集需要的數據，即為一般意義上的使用。初建可在對林分撫育設計時進行，在接下來的設計方案編制中即可從中采集需要的數據。在后續施工活動中亦可以此標準地為樣本進行全林采伐木的標記，各級檢查驗收時同樣可以做為對施工質量的評判使用。從設計之初到竣工檢查驗收，采集數據的樣本固定，從根本上避免了樣本不一致造成的偏差，可操作性強，數據具可比性，據此對撫育作業的質量預以指導和評價更具說服力。

6 結語

與德國知名森林經營專家斯匹克教授交流過有關森林調查的話題，他有一句話給我留下了深刻的印象：“一個好的估計強過一個糟糕的調查！”對森林調查來說，沒有一種方法可以讓我們把所有的森林資源真正的查清楚，無論采取哪種方法，其實都是在做一個估計。我們要做的關鍵在于如何做好這個估計，制定出合適的規則，注重規則的科學性、一致性、可操作性，使之能更好地為森林經營服務才是最終目的。