一种森林资源连续清查体系的引进及应用

陈晓东

(山西省中条山国有林管理局中村林场，山西 沁水 048200)

1 引言

在中德技术合作“山西森林可持续经营技术示范林场建设”项目实施过程中，德国专家采用“样圆调查法”[1]进行基础数据调查，为林场森林经营规划(2021-2030)提供基础数据支撑；采用“森林资源连续清查体系”建设系统的长期固定样地，连续动态掌握森林资源的现状和消长情况，同时为前期调查数据提供精度控制[2]。使森林经营成为集调查规划、精准实施和后期连续监测为一体的整体系统活动。

“森林资源连续清查体系”(以下简称“清查体系”)布局科学，操作简单，可进行定量精准化、连续化的跟踪核查，监测国有林场整体森林资源变化[3]；监测各项营造林活动对树种组成、蓄积量及更新活动产生的影响；监测已制定的森林经营规划的执行情况；同时可根据科研的需要，增加监测指标，为科研活动提供样地和数据支持。本文就样点布局、样圆调查、数据库建立对这一清查体系进行详细分析和总结，为今后森林经营活动提供系统的操作方法，指导森林可持续发展和高质量发展。

2 系统布局

2.1 样点数量确定

样点数量(n)的计算公式如下，一定区域内的样点数量取决于两个变量，即数理统计可靠度(1-α)、森林资源数量的变异系数(CV)和t值，t值是一个常量(值为1.965)。

(1)

数理统计可靠度(1-α)：一般设置为85%，90%，95%，要求的可靠度越高，需要调查的样点数量越多。

变异系数(CV)：是衡量一组数据中各观测值变异程度的一个统计量，变异系数越大，需要调查的样点数量越多。这里计算变异系数(CV)时，简单采用有林地范围内各小班hm2蓄积量的变异系数，指征林场范围内森林资源的离散程度。

(2)

以中村林场为例，全场有林地面积约1.53万hm2，调查样点公顷蓄积量的变异系数为59.5%，数理统计可靠度设为90%，需要调查的样点数量测算结果如下：

2.2 样点位置及分布

清查体系的样点设置呈均匀分布的样点，因此确定样点位置及分布的实质是确定样点之间的间距(D)。

s=S÷n

(3)

(4)

式(3)、(4)中：s表示单个样点的代表面积；S表示待评估区域面积(即中村林场有林地总面积)；n表示样点数量，D表示样点间距。

以中村林场为例，在1.53万hm2的有林地中，90%数理可靠度要求下，清查样点数量为137个，样点间距为1057 m，每样点的代表面积为112 hm2。

为方便实际操作，同时增加评估的准确度，将计算所得的样点间距取整，设置为1000 m，在全场林地范围内(去除非林地和争议小班，1.74万hm2)布设清查样点，最终确定样点数量为174个，每样点代表面积为100 hm2。

2.3 样点落地过程

在实际操作过程中，项目组成员不断实践，摸索出了实用可行的落地方法。该方法的过程如下。

(1)通过ArcGis软件工具箱中的“创建渔网”功能，在矢量地图中创建shp格式的样点图层。在使用“创建渔网”功能时，所在数据应处于投影坐标系而非地理坐标系。通过对样点层进行投影和转换后可以形成kml格式的导航文件，该文件可在GoogleEarth或手机导航软件中加载使用。

(2)接近和确定样点：普通智能手机安装“两步路户外助手”导航和加载kml文件，完成外业样点位置确定和导航[4]。

(3)无论使用导航软件还是GPS，在最终确认某一具体点时都会出现飘忽现象，为避免出现随意布设情况，在距离目标样点10 m左右时，先通过导航软件或GPS确定目标方位，然后用皮尺完成清查样点的最终确认。

该方法不需要额外增加成本，极大地方便了林业基层技术人员的外业工作，仅需一部普通智能手机即可完成，定位精度最小为4 m，能够全程可视化的满足样点的导航需求。该方法在帮助技术人员完成第一次样点设置之后，所保留的轨迹、标注、照片和视频资料等电子资料，也在一定程度上降低了后续调查的难度。

3 样圆调查法

标定样圆中心点，将一根40～50 cm长的木桩钉入样圆中心点，在完成样圆调查即将离开样圆时要用红漆喷涂木桩露出地面部分。

3.1 样圆面积

样地设置为半径7 m的样圆，不同半径范围内，调查对象不同，见图1。

图1 不同半径范围内调查要求

3.2 调查范围

不同径级的林木数据在不同范围内获得，半径2 m范围内，调查胸径<5 cm的乔木树种名称、规格和数量；半径4 m范围内，调查5 cm ≤ DBH < 20 cm的乔灌木；半径7 m范围内，调查DBH≥20 cm的乔木。不同径阶林木的调查半径示意图如1所示。

3.3 调查指标

以样圆中心点处确定的方位角为依据确定样木调查顺序，从0°～360°。调查指标包括：

(1)林分特征：林分发育阶段、树种、胸径、树高、更新树种、更新数量。

(2)样地基本特征：海拔、坡位、坡度、坡向。

(3)从样点中心到样木的距离和方位角信息。

(4)另外，可细化林分发育阶段、混交类型、起源、林木盖度、灌木盖度、受损类型和程度、目标树种组成，涵盖其他科研主题的指标也可一并获得。

其中，更新调查按高度不同分3类，10 cm

3.4 操作要点

3.4.1 永久标记样圆样木

样木胸径位置用油漆转圈标记；在树身合适位置标记树号：距地面约30～50 cm处标记树牌(与国家一类连清树牌相同)。

3.4.2 分工合作

经过多次外业测试，设置和调查一个样圆点，需要的人员最少为3人，花费时长为半天。具体分工为：(1)位于样圆中心点，负责记录、确定方位角和样木到样圆中心的距离；(2)负责确定样木到样圆中心的距离，测量胸径并用粉笔标记胸径位置；(3)负责用油漆标记树号、钉树牌，协助测量树高等。其他需要测量的参数由小组成员共同确定。

3.4.3 应用经验

实际调查工作中需要注意的其他事项：胸径超过5 cm的灌木，也应作为样木记录；测量树高应尽量准确，建议使用仪器(Vertex IV&Transponder T3)来测量，该仪器也能用于距离、坡度等因子测量，尤其适用于坡度较大样地开展调查工作[5]；采用皮尺测量的，直接获得水平距离比较困难时，可以先测量斜距，再通过坡度校正系数表完成水平距离的校正；如果样点正好落到悬崖峭壁或柏油、水泥路等非林地中，则应自主向北或南移动100m，先北后南。

4 数据库建立

德方咨询专家和项目组共同开发了基于My sql数据库技术的在线数据录入&分析软件(图2)，数据库能满足以下基本功能：

图2 数据录入&分析数据库页面

(1)多人同时在线录入。

(2)多林场长期多次录入(5年一次)，长期保存。

(3)能按照林分发育阶段、树种、径级等多种参数进行分类统计分析(图3)。

图3 数据库中中村林场样点分布

(4)所得数据应能与ArcGis软件良好兼容(图4)。

(5)安全性高、保密性好。

5 思考和讨论

森林资源连续清查，是以区域为调查对象，系统性布设长期固定样点，并较为准确地获得树种、蓄积、林分发育阶段、径级分布、更新特征等森林资源基本情况的调查活动。有利于森林经营者在宏观上把握森林资源的现状和变化趋势，进而在安排各项森林经营活动时做到有的放矢。

该系统有助于解决目前森林经营中存在的只经营无监测的现状，连续监测得到的生长量指标，既可以在编制下一步森林经营方案时提供准确的采伐限额参考，也可以在安排各项经营活动时，确定相应的优先级或侧重点。一般意义上，应优先在生长量高的区域(如>5 m3/a/ha)重点经营，而在生长量低的区域弱化经营以减少甚至避免对原有森林生态系统造成扰动。

在固定样点开展往复调查，可作为监督检测体系的重要组成部分，以科学的连续的方法，监测国有林场整体森林资源变化，监测已制定的森林经营规划的执行情况，有利于推动森林高质量和可持续发展。