王小輝 楊海波 龔雄夫

收稿日期：2023-10-10

作者簡介：王小輝（1976—），男，湖南新化人，工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作。

摘? 要：林業(yè)資源調(diào)查是林業(yè)可持續(xù)發(fā)展和森林經(jīng)營管理的基本環(huán)節(jié)，加強調(diào)查有助于為林業(yè)經(jīng)營管理決策提供數(shù)據(jù)支撐，及時調(diào)整森林經(jīng)營策略，從而推動森林資源高質(zhì)量發(fā)展。通過調(diào)查可以全面獲取林業(yè)資源的數(shù)據(jù)信息，建設(shè)完善的地理數(shù)據(jù)庫，便于開展林業(yè)資源動態(tài)監(jiān)管、風(fēng)險防控和決策支持等一系列工作。主要分析了調(diào)查技術(shù)在森林資源調(diào)查和管理中的具體應(yīng)用，提出了有針對性的改進方法，為相關(guān)工作提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：森林資源調(diào)查；森林生態(tài)系統(tǒng)；調(diào)查方法

中圖分類號：S757.2 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

目前，我國正積極推動生態(tài)文明建設(shè)，人們對于生態(tài)環(huán)境與可再生的自然資源的管理日益重視。其中，森林作為一種重要的可再生資源，其在生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域中的角色尤為關(guān)鍵。它既能滿足各種工業(yè)生產(chǎn)的原料需求，又可以改善空氣污染，減少水土流失，提高生物多樣性。森林資源調(diào)查工作能夠?qū)崿F(xiàn)對森林資源的更好挖掘，利用和提高林業(yè)建設(shè)利用質(zhì)效，對林業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。

研究主要涉及對于林木、林地上的生物群落及其地理條件的調(diào)查，以此了解森林生態(tài)系統(tǒng)中各種因素的關(guān)系并追蹤資源增長趨勢，分析管理政策和經(jīng)營行為對森林資源變化的影響，以便調(diào)整林業(yè)政策保證森林資源的持續(xù)發(fā)展需求，最終提升林業(yè)管理的效率。精確且合理的森林資源調(diào)查方法可以確保森林資源能更好地支持林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并制定出合適的林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和管理措施，符合林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 森林資源調(diào)查工作中經(jīng)常使用的調(diào)查方法

根據(jù)不同的調(diào)查對象、目的和范圍，森林資源調(diào)查可劃分為3種類型：以全國為對象的森林資源連續(xù)清查，簡稱一類調(diào)查；為編制規(guī)劃設(shè)計而進行的森林調(diào)查，簡稱二類調(diào)查；為作業(yè)設(shè)計而進行的調(diào)查，簡稱三類調(diào)查[2]。新化縣森林資源調(diào)查以二類和三類調(diào)查為主。

森林資源的發(fā)展不僅受限于其內(nèi)在因素，也同時被外部的環(huán)境所影響。通過強化對森林資源的實時監(jiān)測與分析，可以準確地了解并記錄有關(guān)森林資源數(shù)量、質(zhì)量、分布等信息，從而根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的政策調(diào)整。因此，推動構(gòu)建系統(tǒng)完善的森林資源調(diào)查體系是確保林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。作為林業(yè)大縣的新化縣，其在森林資源調(diào)查技術(shù)方面的科學(xué)和改進更應(yīng)被強調(diào)。

1.1 人工全面調(diào)查

在沒有足夠的地圖數(shù)據(jù)、科技設(shè)備和設(shè)施支持時，調(diào)查方法以人工全面調(diào)查為主，主要工具為羅盤儀、GPS、測高器、測繩、皮尺、角規(guī)、計算器、測樹圍尺等，調(diào)查內(nèi)容主要包括地類、森林類別、林種、優(yōu)勢樹種及樹種組成、平均樹高、平均胸徑、齡級、齡組與竹度、立地因子、郁閉度與覆蓋度等級、群落結(jié)構(gòu)、小斑蓄積量等詳細的信息。主要技術(shù)方法為：采用傳統(tǒng)地形圖調(diào)查底圖；采用地形勾繪進行林區(qū)小斑區(qū)劃；采用目測與角規(guī)測樹相結(jié)合的方法調(diào)查主要測樹因子，進行簡單的小斑調(diào)查。成果包括小斑調(diào)查卡片、抽樣調(diào)查卡片、統(tǒng)計表、調(diào)查報告、質(zhì)量檢查報告、小斑區(qū)劃圖、森林分布圖等。

在技術(shù)人員和測量儀器落后的時候，人工全面調(diào)查是森林資源調(diào)查的主要技術(shù)方法，存在勞動強度過高、效率低等問題。后續(xù)的樣地調(diào)查方式確保了調(diào)查的準確性，提升了工作效率，也成了二類調(diào)查和森林資源連續(xù)清查的基礎(chǔ)方法。

1.2 基于地形圖及GIS技術(shù)的小斑抽樣調(diào)查

基于地形圖及GIS技術(shù)的小斑抽樣調(diào)查是指在人工全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，工作人員利用地形解讀與實地勘察劃分小區(qū)，小區(qū)按一定規(guī)則進行分級處理，并在指定區(qū)域內(nèi)，使用機械或者隨機的方式選取樣地進行實際測量，然后按照小區(qū)分級的規(guī)則對這些樣地的數(shù)據(jù)進行歸納計算，從而得出每種級別小區(qū)的平均單位面積蓄積量。

具體技術(shù)方法為：采用3S技術(shù)和電子地形圖區(qū)劃各類森林小斑；在公路網(wǎng)交叉點（或等距加密）為樣地中心，按間距2 km×2 km布設(shè)角規(guī)控制檢尺樣地，依據(jù)抽樣原理，選擇具有代表性質(zhì)的樣地，估算總體蓄積量。由此，森林面積和蓄積量調(diào)查效率得到了一定程度提高，并節(jié)省了大量人力、物力，大幅提升了調(diào)查工作效率和成果質(zhì)量。

值得注意的是，通過抽取樣地測算總體情況的方法可以獲得總體蓄積量，但不能反映小斑間實際因素差別，達不到規(guī)劃設(shè)計調(diào)查的要求，無法針對性地為林業(yè)經(jīng)營行為提供參考。但與之前的森林資源人工全面調(diào)查相比，一類、二類調(diào)查的效率得到了較大幅度的提高。

1.3 基于遙感影像的小斑調(diào)查

基于遙感影像的小斑調(diào)查是指利用衛(wèi)星圖像和小斑劃分及實際測量的技術(shù)，主要是全面結(jié)合3S技術(shù)進行森林資源調(diào)查。主要新技術(shù)方法為：采用覆蓋全區(qū)的高分辨率遙感數(shù)據(jù)，借助GIS系統(tǒng)根據(jù)林地影像特征來區(qū)劃各類小斑，提取小斑邊界；總體蓄積抽樣控制調(diào)查中，采用手機GPS定位技術(shù)和林業(yè)數(shù)據(jù)管理app，快速定位小斑減少調(diào)查人員調(diào)查時間，從而顯著提升外業(yè)調(diào)查工作效能，減少勞動力需求和調(diào)查費用。

然而，目前對每個小斑的蓄積量調(diào)查仍然采用傳統(tǒng)方式，在小斑內(nèi)進行樣地人工調(diào)查以獲取每公頃林木的平均胸徑、平均樹高和郁閉度等林地林木屬性因子，最終的成果圖則通過GIS系統(tǒng)制作并批量打印。這樣的調(diào)查模式標志著從人工現(xiàn)場描繪小斑轉(zhuǎn)向室內(nèi)小斑劃分調(diào)查模式，大幅提升了室外調(diào)查工作的效率，減輕了勞動者負擔(dān)，節(jié)省了調(diào)查開支。但是，每個小斑的樣地調(diào)查依然面臨著大量無法有效控制質(zhì)量的問題。

1.4 基于低空無人機技術(shù)的小斑調(diào)查

近年來的研究表明，無人機逐漸在許多領(lǐng)域得到了廣泛的運用，并且已經(jīng)開始在新化縣的小規(guī)模森林調(diào)查中使用[3]。相較于傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感，無人機能夠提供更高精度（1 cm）的數(shù)據(jù)采集，且具有較低的運行成本、更精準的方位、多次利用性和高效性，在森林資源調(diào)查中具有較大的優(yōu)勢?；诘涂諢o人機技術(shù)的小斑調(diào)查，在森林資源調(diào)查中能夠更加清晰、明確區(qū)劃小斑，了解小斑中林木的分布情況。隨著科技的發(fā)展和研究方法的應(yīng)用，低空無人機逐步成為中小區(qū)域森林調(diào)查的主要技術(shù)手段，但目前仍缺乏高效、準確的林木實況因子和蓄積量等因子的調(diào)查手段，需要大量的技術(shù)人員進行人工調(diào)查。

2 森林資源調(diào)查工作存在的問題

2.1 森林資源調(diào)查工作缺乏信息共享

一般而言，林業(yè)相關(guān)部門主要通過科學(xué)途徑進行森林資源調(diào)查，以獲得精確的數(shù)據(jù)來支持合理的林業(yè)運營管理的決策。然而，部分管理單位并沒有正確地理解森林資源調(diào)查的重要性，部門之間缺少有效的信息交流，沒有專業(yè)科學(xué)人才運用大數(shù)據(jù)解析林業(yè)數(shù)據(jù)并做出正確的預(yù)警，缺少林業(yè)調(diào)查與林業(yè)生產(chǎn)等方面有機融合等，導(dǎo)致當(dāng)前林業(yè)產(chǎn)業(yè)和生態(tài)建設(shè)存在盲目性、隨意性及滯后性等問題，不利于林業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。

2.2 森林資源調(diào)查的效率較低

森林生態(tài)體系是一個包含眾多要素的龐大網(wǎng)絡(luò)，這使得其調(diào)查工作變得相當(dāng)復(fù)雜。如果仍然采用純?nèi)斯ふ{(diào)查方式，沒有引入智能化的技術(shù)和工具，缺少對數(shù)據(jù)進行科學(xué)、合理符合社會發(fā)展規(guī)律的分析見解，則可能導(dǎo)致林業(yè)機構(gòu)的大量人力、物力資源被浪費，降低森林資源調(diào)查的效率。林業(yè)部門需要及時更新森林資源調(diào)查裝備來提高森林資源調(diào)查效率。

2.3 缺乏必要設(shè)備、技術(shù)及人才的支撐

目前，由于技術(shù)的緩慢升級、缺乏新興的技術(shù)人員及專業(yè)從業(yè)人員老齡化等原因，阻礙了新化縣森林資源調(diào)查的關(guān)鍵問題。因此，林業(yè)機構(gòu)有必要調(diào)整并提升各種調(diào)查技術(shù)裝備。然而，受到森林資源調(diào)查資金限制的影響，林業(yè)管理機構(gòu)難以實現(xiàn)技術(shù)設(shè)備的更新?lián)Q代。

此外，調(diào)查人員的專業(yè)素養(yǎng)會直接影響森林資源調(diào)查工作質(zhì)效。從事森林資源調(diào)查的人員必須具備專業(yè)技能、先進觀念和長期經(jīng)驗，并適應(yīng)時代的變遷，這意味著他們需要不斷地學(xué)習(xí)，并且通過實踐掌握森林資源調(diào)查的方法。目前，新化森林資源調(diào)查領(lǐng)域的專業(yè)人才不足，森林資源調(diào)查工作缺乏高質(zhì)量專業(yè)人才的強力支撐。

3 森林資源調(diào)查工作展望

3.1 現(xiàn)代化森林資源調(diào)查方法

3.1.1 地基激光雷達技術(shù)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，地基激光雷達（Terrestrial Laser Scanning，TLS）技術(shù)的精確度和可靠性得到了顯著提升，能應(yīng)用于冠層測量技術(shù)，在對森林不產(chǎn)生任何影響的情況下，在研究區(qū)域內(nèi)獲取高密度點的三維坐標信息，并經(jīng)過軟件建模準確測量林木的各項因子，不僅僅測量技術(shù)精準誤差少，還規(guī)避了傳統(tǒng)測量技術(shù)的工作難度大、效率低等缺陷[5]。

然而，TLS技術(shù)對于調(diào)查資金保障也有較高的要求。盡管TLS技術(shù)能精確測量單一樹木的特性及其森林屬性，然而其自身也存在一些限制。TLS技術(shù)無法直接獲得樹齡、種類、樹木材質(zhì)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等信息，在具體的調(diào)查過程中，相關(guān)部門可以將TLS與其他調(diào)查方法（如無人機、高分辨衛(wèi)星影像等）進行有機結(jié)合，提高測量效率。

3.1.2 無人機航測技術(shù)

現(xiàn)代化無人機技術(shù)可以生成數(shù)字化表層結(jié)構(gòu)模型、數(shù)字化正射圖像，獲取樹高、面積、郁閉度等地面影響數(shù)據(jù)。相較于傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查方法，無人機航測具有更高的精確度、廣泛性，能實現(xiàn)深度森林的多輪次監(jiān)測，且其調(diào)查效果和工作效能都顯著優(yōu)于前者。

現(xiàn)代化、智能化無人機在對森林資源的研究、評估過程中展現(xiàn)出了巨大的潛力，可在森林參數(shù)獲取、造林成活率核查、森林病蟲害監(jiān)測、森林消防等方面發(fā)揮有效作用，獲得更全面、準確的林業(yè)數(shù)據(jù)，促進森林資源的全面管理，保障森林的健康發(fā)展。森林資源調(diào)查人員應(yīng)充分意識到無人機技術(shù)的重要性和便捷性，結(jié)合森林資源調(diào)查現(xiàn)有的工作方式，通過學(xué)習(xí)掌握應(yīng)用方法，充分發(fā)揮無人機調(diào)查的優(yōu)勢和作用，提高調(diào)查工作的信息化程度，更高效地完成相關(guān)調(diào)查工作，獲取更全面、科學(xué)的林業(yè)數(shù)據(jù)信息[6]。

3.2 森林資源調(diào)查工作技術(shù)展望

3.2.1 高分辨衛(wèi)星和衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展對森林資源調(diào)查的影響

隨著傳感器和衛(wèi)星技術(shù)的高速發(fā)展，國內(nèi)常用的高分辨率衛(wèi)星為GF-3（分辨率為1.00 m）、吉林一號（分辨率為0.72 m）、GF-7（分辨率為0.65 m）、高分多模衛(wèi)星（分辨率為0.42 m）、LandSat8（分辨率為0.45 m）、WorldView-4（分辨率為0.31 m）等亞米級衛(wèi)星影像，可以通過省級衛(wèi)星平臺衛(wèi)星云遙進行免費下載，提供相應(yīng)的影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度更高，時效性更強，將為森林資源調(diào)查提供準確、清晰的影像調(diào)查底圖，進一步提升效率和精度[7]。而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特有的短報文通信功能，具有我國區(qū)域全覆蓋、24小時全天候服務(wù)、傳送速度快且不受地形條件和環(huán)境氣候影響等特點，可用于解決偏遠林區(qū)存在通信盲區(qū)的情況下實時通信的問題。采用超高分辨率衛(wèi)星影像進行小斑區(qū)劃和基本屬性因子識別，并結(jié)合北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，可為森林資源調(diào)查提供更好的定位服務(wù)和導(dǎo)航服務(wù)，減少定位帶來的數(shù)據(jù)誤差。

3.2.2 大數(shù)據(jù)計算機計算的發(fā)展對森林資源調(diào)查的影響

近年來，建立在大數(shù)據(jù)統(tǒng)計基礎(chǔ)上的人工智能（Artificial Intelligence，AI）發(fā)展迅猛，聯(lián)合運用AI和高分辨影像能夠快速處理大量林業(yè)數(shù)據(jù)。在遙感圖像分類中應(yīng)用AI，能夠解決森林資源調(diào)查中小斑區(qū)劃和林業(yè)屬性因子識別工作量大、質(zhì)量難以控制的問題，提高小斑區(qū)劃和基本屬性識別的效率，從而進一步優(yōu)化森林資源調(diào)查的工作效果和成果品質(zhì)。AI適用于一類調(diào)查和二類調(diào)查中，能為林業(yè)部門節(jié)省大量的人力物力，并能高效地完成調(diào)查任務(wù)。

3.3 森林資源調(diào)查工作問題改進

3.3.1 更新森林資源調(diào)查工作理念

在林業(yè)管理方面，上述3種調(diào)查技術(shù)能夠為林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者提供詳盡、可信賴的森林資源數(shù)量和地理分布等關(guān)鍵信息，從而提高林區(qū)的運營效率。但對于調(diào)查部門而言，要想改善森林資源調(diào)查的效率，需要更新傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查工作理念，貼合時代的發(fā)展，使森林資源調(diào)查更加智能、準確。工作人員需要不斷更新觀念并采用先進的技術(shù)手段保證調(diào)查的高效、精確度，以便為林業(yè)持續(xù)發(fā)展的需求提供可靠的信息數(shù)據(jù)。同時，各部門也應(yīng)加強互動與合作，以提高對森林資源的研究，促進森林資源研究的進展。

3.3.2 引進并改良森林資源調(diào)查方法

為了支持林業(yè)經(jīng)營管理決策，工作人員在進行森林資源調(diào)查時需要收集各種資源的種類、數(shù)量、分布、生長情況等數(shù)據(jù)信息，并采用恰當(dāng)?shù)姆椒ǐ@得更準確、全面的數(shù)據(jù)信息。因此，工作人員應(yīng)該根據(jù)林區(qū)實際情況不斷優(yōu)化創(chuàng)新森林資源調(diào)查方法，在面對難度較高的調(diào)查區(qū)域時，調(diào)查人員可以學(xué)習(xí)并借鑒相似地區(qū)的調(diào)查方法，或結(jié)合自身經(jīng)驗創(chuàng)新方法來應(yīng)對時代變化，從而獲得更準確的數(shù)據(jù)[8]。

3.3.3 確保森林資源調(diào)查技術(shù)及人才支撐

新技術(shù)、新設(shè)備和新人才的引入是森林資源調(diào)查工作高效進行的關(guān)鍵。通過使用無人機、林業(yè)大數(shù)據(jù)云平臺等設(shè)備和軟件，工作人員可以分析調(diào)查數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，為林業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供指導(dǎo)。同時，培養(yǎng)選拔專業(yè)能力強的年輕調(diào)查人員。調(diào)查員需要積極學(xué)習(xí)，不斷提升自身對于林業(yè)政策法規(guī)、調(diào)查技能和信息科技等的理解和應(yīng)用能力。同時，調(diào)查部門也需要大量舉辦學(xué)習(xí)培訓(xùn)活動，增強調(diào)查人員的調(diào)查能力。

4 結(jié)束語

我國現(xiàn)階段的森林資源調(diào)查對林業(yè)經(jīng)濟運營及生態(tài)環(huán)境保護起到了一定的信息支持作用，但調(diào)查工作中存在的缺點也對于森林資源的可持續(xù)利用產(chǎn)生了不利影響，不利于林業(yè)產(chǎn)業(yè)管理政策的針對性優(yōu)化調(diào)整。為了解決這些問題，工作人員需要迅速采取行動，轉(zhuǎn)變觀念，學(xué)習(xí)新的技術(shù)，相關(guān)部門應(yīng)及時更新裝備，招募優(yōu)秀的調(diào)查人員，以促進森林資源調(diào)查工作的進步，推動林業(yè)的進一步發(fā)展。

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