森林抚育活动中数据采集存在的问题及解决方案

魏士忠，魏 然

（河北省木兰围场国有林场管理局，河北 围场068450）

提高森林经营质量，是关系到我国生态文明建设的重要环节。提高森林经营质量，应具备成熟的经营理念和技术手段。广大的林业技术人员长期以来一直不间断的做着努力，取得了很多成熟的经验，同时也存在不少的问题。笔者作为长期工作在基层的森林经营技术人员，对森林抚育工作中数据采集一致性的问题提出自己的一些浅显想法，供业界的专家学者同仁们批评指正。

1 森林抚育活动中基本数据采集的工作流程

1.1 设计环节

森林法第三十四条规定，国有林业企业事业单位申请采伐许可证时，必须提出伐区调查设计文件。现行的国有林场管理进行各类森林经营作业时，须由调查设计单位进行三类调查后，提出作业设计方案，上报上一级主管部门批复后，方可按照设计方案进行施工。

作业设计通常以小班为单位进行。调查设计单位利用技术手段采集必要的数据后进行作业方案的编制。需要调查的主要因子包括：拟作业林分的面积、郁闭度、株数、蓄积、抚育采伐数量（包括采伐掉的株数和蓄积量），材种出材量等。

1.1.1 面积的获得

传统的面积测量方式，是以光学罗盘仪为主导的导线测量方式。随着3S技术的普及，大部分调查设计单位都采用了卫星定位技术与地理信息系统来完成。使用卫星定位工具对拟作业的林分获得小班的拐点坐标，再利用地理信息软件对拐点坐标进行处理，得到作业林分的位置图、形状图、面积数量等信息。如果经营单位有近期高质量的影像图的话，也可以在现地借助控制点利用影像图进行面积的勾绘，随着上述技术已经很成熟，所以，空间位置和面积信息正常情况下是没有任何问题的，完全能够满足现阶段森林经营的需要。在此不做重点讨论。

1.1.2 其它林分因子的获得

以抽样理论为基础，在林分内按照一定的规律布设临时标准地，通过对临时标准地内的每一株林木进行胸径的测量、必要的树高测量、确定模拟保留木和采伐木、目测采伐木的数量等等。通过上述一系列活动经过计算得到诸如伐前伐后的郁闭度、株数、蓄积量等等，并伐取1～2株平均木进行必要的数据修正，以此为基础数据进行方案的编制工作。

1.2 施工环节

经营单位接到上级的批复采伐文件后，即可安排组织施工。施工前，由技术人员按批复的文件对伐区内需采伐的林木进行标记，首先根据方案确定的采伐指标进行采伐木的确认，一般都是按该林分总的采伐株数来控制采伐数量，每个技术人员在标记采伐木时都要统计标记的数量，并在标记过程中随时调整采伐木的分布均匀，整个林分标记完采伐木后，应与设计方案的总体采伐株数和蓄积吻合。至此，标记采伐木环节完成。施工工人即可进场，按标记的采伐木进行采伐作业。

1.3 检查环节

施工完成后，经营单位对施工后的林分按设计的环节操作方法进行施工质量的回测，重点查验采伐后林分的郁闭度、保留木的数量是否与方案一致，然后向上级主管部门上报自验报告，并提请上级主管单位进行作业质量的验收，上级主管部门到现地依然以抽样的方式进行回测。验收结束后，即标志着抚育工作结束。

2 样地不固定造成各环节采集的数据出现差异影响森林的经营活动

如上所述，设计、施工、检查三方在工作中，都会按自己的想法设置临时标准地，尽管在林分中布设标准地时，都会遵循“样地具有代表性”的原则。但用哪些标准来确定样地是否有代表性，又如何保证在布设的过程中保证其代表性却很少有人认真的研究过，基本上是各自按着对一个林分的理解形成自己的评价标准，另一方面，现实中的林分状况千差万别，很难做到用一个评价标准来确定样地的分布标准。因此仅仅把样地布设的标准定义在是否具有代表性上没有多大的指导意义，并不能在实际工作中解决根本问题。

在实际操作中，三方均是以各自对林分的理解在林分内布设一定数量的临时标准地来完成各类数据的采集，由于采集数据样本的不一致，三组数据其实在临时标准地布设之前就已经注定会出现一定的差异，如果林分是相对生长一致分布均匀的人工林分差异会小，反之则差异会很大。所以，三方获得的数据出现的差异其实并不是严格意义上的误差，而是采集样本不一致的必然结果，本质上并不具备完全意义上的可比性。

3 技术规程的约定及森林抽样理论精度和样本的关系

现行的森林抚育作业设计规程的技术依据是基于抽样理论建立起来的，但基本都属于“减配”的抽样。规程只对抽样的样地数量有一定的要求，但未对抽样精度提出统一的要求。这并不源于规程制定者的本意，事实上这个精度要求在没有大量数据支撑的情况下是无法界定的，70%？80%？还是90%？有的规程甚至允许检查方用少于设计方（和施工方）的抽样比例来采集检查数据，由此各方抽取样地的数量不一致，位置不固定，抽样完成又没有精度控制，直接用三方数据对比来评判林分抚育作业的质量，这种方法是有悖科学精神的。

由于森林的复杂性，事实上基于抽样理论的任何一种调查方法都难以准确的获得林分各项因子的真值，只能保证其在一定的估测区间内。即使理论抽样精度达到一定的高度，但仍不能表示获得的数据不具偏差性。对于林相整齐，分布均匀的人工林分，抽样的难度小，精度相对较高，对于林相复杂的林分特别是天然次生林，精度的保证难度很大。根据抽样理论中简单随机抽样误差E与样本量n、变动系数Cv之间的关系由此可得出以下误差与样本量的之间的关系：

表1 误差与样本量

抽样精度从50%若要提高到90%，则样本量需增加到原来的25倍。当抽样精度达到一定程度以后，想提高一个百分点的愿望几乎是不可能的。换句话说，当一个林分达到一定的抽样精度后，再想提高精度基本上是不可能的，而这个精度并不一定能达到我们的期望，也许只是70%或者更少。

4 解决方案

4.1 用固定标准地取代临时标准地

根据多年的工作体会，想从解决掉这些问题，唯一的出路就是采用固定标准地来取代临时标准地。用固定标准地采集林分因子的数据虽然固定标准地也存在着一些问题，但其利处远大于弊端，在工作中如果运用得当，会给各项经营作业带来积极的影响。

4.2 固定标准地的利弊

固定标准的好处在于：其一，经过认真的建立和必要的维护后可以一直使用下去，每进行一次经营活动，无论从设计、施工到检查验收环节都可以在同一组标准地中采集数据，避免了以往工作中三方根据各自对林分的判读和理解来布设的临时样地带来的调查样本的不一致的，使数据更具连续性和说服力；其次，除了供经营生产设计施工需要外，还可以作为资源的本底数据，利于保持数据的精细性和连续性。长期坚持，可以逐步实现可经营林分的全覆盖，并可以逐渐替换掉二类调查粗糙的数据，无疑对精细化经营森林起到很好的作用；第三，对观察林分的生长过程和变化规律提供科研数据，真正实现了科研与生产的融合。

固定标准地设立的不利因素：一是与临时标准地设立相比较，设立工作相对复杂，用工量大，需要定期维护标准地的边界、标记等。其二是如果施工单位经营目的不纯，以单纯取材为目的，容易产生特殊对待，造成标准地内的数据与林分的数据不一致、采集到的数据与林分现状背离。第三是受工作量影响不可能像临时样地那样儿布设较大的比例，对山区林相复杂的林分不能完全真实的反映林分的各种因子。

4.3 利弊权衡

第一，固定标准地虽然短期内看起来似乎造成工作量的增加，但从长远看，固定标准地一旦建立后，会为后期的各项数据采集带来持久的便利，不旦维系了数据采集的一致性，也保持了林分本底数据的连续性，还可以结合生产获得大量的科研数据，对指导森林的经营具有积极意义。

第二，避免对固定样地特殊对待其实并不困难。随着各种制约政策执行力的加强，违法成本越来越高，敢顶风做案的不法之徒越来越少，同时还可以采用与临时样地结合的方法，检查验收阶段除了在固定样地内采集数据的同时，在林分按一定的比例抽取临时样地重点考核是否有特殊对待情况的发生也不是一件难事，毕竟生产作业的林分相对面积小，容易发现，和国家一类调查中的样地特殊对待的考量不在一个难度层次上。

第三，虽然固定样地数量较之临时样地数量少，表面看起来似乎对林分状况的反映相对粗糙，但其样本固定、数据易采集、可比性强的优点更利于对森林的各项经营活动的数据量化描述。而事实上临时标准地尽管数量相对较多，但其反映林分现状的数据量化指标并不会比固定标准地提高到一个较高的级别，而其不能复位的弊端却是致命的。

5 固定标准地的建立与使用

5.1 面积、数量、形式

标准地面积设计为0.0667hm2（1亩）为宜，经过多年标准地测设的实践，这个面积比较适宜，便于测设和数据采集，国为国内林业的面积单位还是习惯于亩，这个面积同时又方便数据的折算。抽取面积的比例应≥2%，既满足了林分数据采集的基本需要，工作量强度亦比较适宜。形状的确定也是为了便于标准地的设置和数据采集。

5.2 位置确定

在充分了解林分状况的情况下，确定标准地的建立位置。利用近期的电子影像地图，根据林分的分布初步确定固定标准地的位置，把标准地建立在林分中相对均匀，无特殊情况（侵蚀沟、林间空地等）的范围内，如果是山地，应考虑按坡上、中、下三个部位各占的面积比例布设。

影像地图可以帮助技术人员直观的了解林分的整体分布状况，还可以用地理信息软件方便的区划一下整个林分各种情况所占面积比例的大小，很容易在计算机上按设计理念固定标准地的位置，借助卫星定位工具实现图上设计的落地。

5.3 固定标准地测设

将在图上设计好的标准地现场落地，首先确定一个角点，然后按一定方向（如顺时针方向）依次确定其它3个角点；也可以首先确定中心点，然后往四个方向测出对角线以确定四个角点。当在人工林中设置标准地时，一般应尽量使样地边线与林分的行平行。标准地测设完成后，对边界进行必要的标记，可采用喷漆的方式对标准地的边界和林木进行标记，并采集四个角点的坐标。至此，固定标准地建立完成。在长期保护方面根据实际情况定期对标记进行维护即可。

5.4 数据的采集使用

在标准地内根据目的按常规操作方式，采集需要的数据，即为一般意义上的使用。初建可在对林分抚育设计时进行，在接下来的设计方案编制中即可从中采集需要的数据。在后续施工活动中亦可以此标准地为样本进行全林采伐木的标记，各级检查验收时同样可以做为对施工质量的评判使用。从设计之初到竣工检查验收，采集数据的样本固定，从根本上避免了样本不一致造成的偏差，可操作性强，数据具可比性，据此对抚育作业的质量预以指导和评价更具说服力。

6 结语

与德国知名森林经营专家斯匹克教授交流过有关森林调查的话题，他有一句话给我留下了深刻的印象：“一个好的估计强过一个糟糕的调查！”对森林调查来说，没有一种方法可以让我们把所有的森林资源真正的查清楚，无论采取哪种方法，其实都是在做一个估计。我们要做的关键在于如何做好这个估计，制定出合适的规则，注重规则的科学性、一致性、可操作性，使之能更好地为森林经营服务才是最终目的。