森林資源清查向森林生態系統監測轉型技術

蒲瑩　張煜星　曾偉生　王兵

摘要：本文闡述了建國以來我國森林資源清查的發展歷程，指出原有的森林資源清查體系已不能適應國家生態文明建設和現代林業發展需要，建立森林生態系統監測評體系非常必要且意義重大;本文構建了生態系統監測的技術框架，提出了森林資源清查向森林生態系統監測轉型的主要技術。

關鍵詞：森林資源;森林生態系統;監測;清查

森林資源清查發展概況

森林資源清查是以宏觀掌握森林資源現狀及其動態變化，客觀反映森林的數量、質量、結構和功能為目的，以省（自治區、直轄市）為單位，以抽樣理論為基礎，設置固定樣地為主進行定期復查的森林資源調查。它是林業的重大基礎性工作，對準確把握林業發展趨勢，制定和調整林業方針政策，編制國民經濟和社會發展規劃等戰略決策發揮著重要作用。我國大規模、系統化的森林資源清查始于新中國成立后，70多年來，隨著林業發展和科學技術進步，森林資源清查在基礎理論、技術方法、調查手段、規范標準等方面不斷發展完善，取得了長足的進步。歸納起來，主要經歷了三個發展階段。

（一）摸索與開拓階段。從1950年開始，我國在東北組建森林調查隊伍，開展了長白山和小興安嶺林區的森林調查工作;隨后全國各地相繼組建隊伍，開展森林調查工作。20世紀50年代初開展的森林調查，主要采用經緯儀或羅盤儀測量調查范圍面積，利用方格法區劃林班小班，設置帶狀標準地進行每木檢尺以計算森林蓄積。1954年，從蘇聯引進整套森林航空調查技術，開展了森林航空測量、森林航空調查和地面綜合調查工作，并建立了以航空像片為手段、目測調查為基礎的森林調查技術體系。這一階段，我國森林資源調查全面借鑒前蘇聯的技術和規程，進行了摸索和開拓，實現了調查技術和隊伍從無到有。

（二）學習與創新階段。20世紀60年代，我國森林資源調查開展了以抽樣技術為核心的新技術、新方法的試驗研究。1964年，引進了以數理統計為理論基礎的抽樣技術，隨后組織了大規模試驗和實測驗證，在調查精度、質量、效益等方面均取得進展，標志著我國森林調查技術從過去以目測調查為主的階段，轉到以抽樣實測為主的軌道上來。60年代中期，在全國廣泛推廣了分層抽樣調查方法，隨后全國各地又相繼進行兩階和多階抽樣、回歸估測、雙重回歸抽樣等多種抽樣調查方法的試驗和應用，并取得成功。這一階段以抽樣技術的使用為標志，體現了調查方法的重大變革，使我國森林資源調查技術提高到一個新水平。

（三）提高與發展階段。20世紀70年代，開始建立全國森林資源連續清查體系。1977年，原林業部在江西省組織開展了森林資源連續清查試點工作;從1978年開始，相繼在其他省份建立森林資源連續清查體系。經過40多年的不斷改進和完善，我國森林資源清查體系取得了長足發展：一是各省復查的間隔期從3年、5年、7年不等逐漸調整為5年，保證了清查周期的統一;二是從第三次清查開始將樣地和樣木從部分固定調整為全部固定，增強了清查結果的可比性和連續性;三是清查范圍逐漸從重點林區擴大到整個大陸，從第六次清查開始實現了除港澳臺以外全部國土面積的全覆蓋調查;四是清查內容除了森林資源狀況外，從第七次清查開始增加了森林生態狀況調查內容，并開展了森林生態功能和效益評估，適應了現代國際林業發展的趨勢;五是遙感、全球定位、地理信息、數據庫和模型技術等先進技術逐漸得到廣泛應用，提高了清查的科技含量和技術水平。

這一階段，我國建立了覆蓋31個省（自治區、直轄市）的森林資源連續清查體系，完成了9次全國森林資源清查。綜合來看，我國森林資源清查體系已經居于世界先進行列。

森林生態系統監測需求

新世紀以來，隨著我國林業“雙屬性”“四地位”及國家“五位一體”戰略的相繼實施，特別是“兩山論”的不斷深入實踐，20世紀70年代建立的以森林面積蓄積調查為主的國家森林資源清查體系，已經完全不適應國家生態文明建設和現代林業發展的重大需求。優化森林資源清查體系、開展森林生態系統監測評價已成為新時期林業建設的重要任務。

（一）林業的“雙屬性”要求開展森林生態系統監測。2003年，《中共中央、國務院關于加快林業發展的決定》指出，林業是一項重要的公益事業和基礎產業，承擔著生態建設和林產品供給的重要任務;并確立了以生態建設為主的林業可持續發展道路，要求建立以森林植被為主體、林草結合的國土生態安全體系，建設山川秀美的生態文明社會。因此，傳統的以森林面積蓄積調查為主的國家森林資源清查，已經難以滿足生態建設的需要，應該向森林生態系統監測轉變。

（二）林業的“四地位”要求開展森林生態系統監測。2009年，中央林業工作會議明確指出，在貫徹可持續發展戰略中林業具有重要地位，在生態建設中林業具有首要地位，在西部大開發中林業具有基礎地位，在應對氣候變化中林業具有特殊地位。林業的“四個地位”，尤其是生態建設中的“首要地位”和應對氣候變化中的“特殊地位”，決定了從傳統的森林資源清查向森林生態系統監測轉變，已經成為歷史發展的必然選擇。

（三）布局“五位一體”要求開展森林生態系統監測。2012年，黨的十八大提出了推進中國特色社會主義事業的“五位一體”總體布局，把生態文明建設放在突出地位，融入經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設各方面和全過程;要求大力推進生態文明建設，扭轉生態環境惡化趨勢，努力建設美麗中國，實現中華民族永續發展。這就要求我們必須加強森林生態系統監測，為推進生態文明建設提供信息支撐。

（四）踐行“兩山理論”要求開展森林生態系統監測。2015年，中共中央、國務院印發《關于加快推進生態文明建設的意見》，要求牢固樹立尊重自然、順應自然、保護自然的理念，堅持“綠水青山就是金山銀山”。“兩山理論”中的綠水青山就是指良好的生態環境。生態環境的好壞如何評價，生態產品的價值如何實現，這些都要求我們積極推進森林生態系統的監測和評價，為踐行“兩山理論”提供基礎數據支撐。

森林生態系統監測技術

針對新時期森林生態系統監測評價的重大需求，課題組利用現代遙感技術、抽樣技術、建模技術等技術手段，創新清查技術方法，優化清查技術體系;研建全國主要樹種立木生物量和碳儲量計量標準體系，為開展全國范圍的森林生物量、碳儲量精準核算提供依據，也為森林生態功能效益評估奠定基礎;將森林生態系統定位觀測體系和森林資源清查體系耦合，建立國家和省域尺度的森林生態功能與效益監測系統，并開展覆蓋全國的森林生態系統服務功能分布式精準評估;實現清查目標由森林面積蓄積向森林生態系統功能效益轉變，技術方法由地面調查向地面與遙感相結合的天空地一體化監測轉變，最終建立全國森林生態系統綜合監測評價體系。

（一）拓展清查內容，創新技術方法，研建了國家森林資源“天空地”一體化年度監測體系。開展了全國森林資源和生態狀況綜合監測體系建設框架研究，明確技術思路和監測技術框架，為實現森林生態系統監測奠定理論與技術基礎;增加了植被類型、群落結構、樹種結構、森林類別、森林健康、森林自然度、災害類型、災害等級等反映森林生態狀況的調查指標52項，使調查指標總數達到165項，極大地擴展了生態狀況評價指標;研建了基于低、中、高分辨率多期多源遙感數據，以森林變化概率信息提取技術為核心的多階遙感監測技術體系，為實現國家和省域大尺度宏觀森林資源分布及變化監測提供了技術支撐;在全國系統布設1km×1km的大樣地，基于高分辨率遙感影像和地面核實方法，連續開展了森林資源年度監測;選擇部分省（市）開展綜合監測應用示范，通過分層抽樣、截線抽樣、地面樣地調查與遙感圖斑調查融合等技術，實現了國家森林資源清查與地方規劃設計調查時間同步、數據一致、點面融合，為整合國家森林資源清查和地方規劃設計調查，建立天空地一體化年度監測體系奠定了技術基礎。

（二）加強頂層設計，開展技術攻關，研建了我國立木生物量模型和碳計量參數標準體系。根據我國自然地理特征和森林資源狀況，研究提出了全國立木生物量建模總體劃分方案，并確定了每一個建模總體的樣本結構，為推進全國森林生物量調查建模工作提供了科學依據;創新性提出了基于啞變量和誤差變量相容性立木生物量聯立方程組的建模技術，研制了《立木生物量建模樣本采集技術規程》和《立木生物量建模方法技術規程》，為推進全國森林生物量調查建模工作提供了技術指南;完成了13個樹種組33個總體的立木生物量建模，頒布實施了《立木生物量模型和碳計量參數》系列林業行業標準，為全國2/3的森林生物量和碳儲量估計提供了準確計量依據;提出了通用性相對生長生物量模型，并基于木材密度數據建立了全部34個樹種組的一元立木生物量模型，作為系列行業標準的重要補充，為開展全國范圍的森林生物量估計提供了基礎支撐;首次基于樣地樣木調查數據實現了全國和各省森林生物量、碳儲量與森林蓄積量的同步產出，為FAO全球森林資源評估提供了中國的生物量和碳儲量數據，為我國參與應對氣候變化減排目標談判提供了重要依據。

（三）立足生態監測，強化功能評估，研建了森林生態系統服務功能評估方法及評估標準。針對全國不同區域，結合森林資源清查中涉及到的優勢樹種（組），提出主導環境因子疊置基礎上的點、面結合評估區域區劃技術;基于現有全國森林生態系統定位觀測網絡的定位觀測數據，系統研建觀測指標、觀測方法、數據管理和數據應用等方面的森林生態功能監測標準體系，建立與國家森林資源清查協同的全國尺度和省域尺度的森林生態功能與效益監測系統;建立包括涵養水源、保育土壤、固碳釋氧等8項功能的《森林生態系統服務功能評估規范》國家標準，為開展森林生態系統服務功能評估提供依據;研發森林生態功能分布式評估方法，依據森林清查數據，按區域、優勢樹種、起源、齡組劃分最小評估單元，解決從點到面的模型模擬和尺度轉換問題，并基于森林資源清查數據，開展覆蓋全國的森林生態系統服務功能分布式精準評估，從第七次清查開始連續三次測算了全國和各省的森林生態系統服務功能數據，為綠色GDP核算提供了依據。

（四）開展系統集成，強化信息服務，研建了森林資源清查數據管理和集成應用服務平臺。研發了國家森林資源清查數據發布與展示系統，實現對全國和各省森林資源清查結果進行數據和圖形發布、瀏覽和下載共享服務;研發了國家級森林資源遙感監測業務運行系統，實現對遙感數據的校正、融合等處理，森林變化識別和自動提取，監測成果統計分析和遙感專題圖制作等功能;研發了森林資源數據多專題協同更新平臺，實現國家、省、縣三級森林資源數據聯動更新，森林資源管理、林地管理、采伐和林地征占用等規劃作業設計、審批審核等橫向業務管理與應用的共享平臺，滿足了全國森林資源檔案更新等各類業務要求。以上系統與平臺的開發，為森林經營管理和林業生態建設提供了數據支撐和信息服務。

參考文獻

[1]肖興威.中國森林資源清查[M]. 北京：中國林業出版社， 2005.

[2]肖興威.中國森林資源和生態狀況綜合監測研究[M]. 北京：中國林業出版社， 2007.

[3]中國森林生態系統服務功能評估項目組.中國森林資源及其生態功能四十年監測與評估[M]. 北京：中國林業出版社， 2018.

責編/龐貝