世界森林资源调查的历史与现状

世界森林资源调查的历史与现状

森林资源调查的目的是认识到森林资源的数量、质量和变化规律，客观反映森林生长的自然、经济和社会条件，进行综合分析和评价。制定国家、地区和森林管理部门制定森林政策和措施，制定森林划分和规划，指导森林生产。森林管理、合理经营、可持续利用和可持续发展。但森林资源具有地域辽阔、数量庞大、种类多样、结构复杂等特点,同时,受人类活动和自然灾害等影响,其数量、质量和分布处于动态变化中,采用什么样的方法能既快速又准确地调查出其各项因子已成为世界各国所共同面对的问题。经过林业工作者的不断努力,森林资源调查技术得到不断改进和完善,各国都形成了相对比较完整的森林资源调查体系,但由于各国的经济水平及森林资源调查发展的历程不同,各国的森林资源调查水平和特点也不一样。1国内外森林资源调查1.1清查工作与调查我国的森林资源调查最早开始于1950年林垦部组织的甘肃洮河林区森林资源清查。1973年农林部在湖北省咸宁市召开全国林业调查规划工作会议,提出将林业调查分为全国森林资源清查和宜林荒山荒地清查,森林和造林规划设计调查,伐区、造林、营林作业设计调查,并于1982年正式将我国的森林资源调查分为国家森林资源连续清查、森林资源规划设计调查和作业设计调查3类。国家森林资源连续清查是以全国为对象的森林资源调查,也简称“一类调查”;森林资源规划设计调查是以森林资源经营管理的企事业单位和行政县、乡等单位为对象的森林资源调查,也简称为“二类调查”;作业设计调查主要是为企业生产作业设计而进行的调查,也简称“三类调查”。到1983年建立了全国森林资源数据库,以后每5年进行一次全国性的连续清查,1996年开始明确二类调查周期一般为10年。美国的森林资源清查与分析开始于1928年,平均周期为10年。20世纪90年代开始,还开展了森林健康调查,用于监测和评价森林健康状况和森林发展的可持续性。1998年,其《农业研究推广与教育改革法案》提出设计一个综合森林资源清查与分析及森林健康监测的森林资源清查与监测体系,全国采用统一的核心监测指标与标准,每5年提交一次调查监测报告。在2003年开始的森林资源清查中,开始采用该新的森林资源清查与监测体系,该体系是一个年度清查体系,全国采用统一的三阶抽样设计,每个州每年调查20%左右的固定样地取代原来每年调查若干个州的固定样地,后来根据实际情况,西部地区由于交通较困难,每年完成10%的森林资源清查样地调查,东部地区每年完成20%的森林资源清查样地调查,全国每年至少完成20%的森林健康监测样地调查,每5年提供州级和国家级的分析报告,每年为各州提供简要年度报告,并完成网站在线数据的年度更新。德国的森林资源调查主要包括三个方面:一是森林健康调查,从1984年开始每年进行;二是全国森林资源清查,周期为10年,1986—1988年原西德开展过一次,2001—2002年开展了东、西德合并后的第一次真正全国范围的清查;三是森林土壤和树木营养调查,周期为15年,1987—1993年开展第一次,2006—2008年第二次。德国的森林资源调查与我国的森林资源调查在组织形式、经费来源、成果汇总和发布等方面均很相似,但德国的森林资源调查更注重森林生态和健康状况的调查,并将其在相同的抽样体系框架下开展,达到了数据综合比较分析和节约经费的目的。其他国家也都建立了类似的森林资源调查体系,只是在调查周期和内容方面各有不同,间隔期5~12年不等,如:日本、芬兰和澳大利亚为5年,加拿大、瑞士、印度为10年,法国为12年,韩国则和美国一样为年度调查。1.2固定样地调查各国森林资源调查的抽样方法与样地设置多种多样,各不相同。我国森林资源清查固定样地的设置是按照系统抽样进行的,布设在1∶5万地形图的公里网交叉点上,其间距从2km×1km至8km×8km不等,但大多以4km×4km为主。全国约有23万个固定样地,样地形状开始一般采取矩形或圆形,后来逐渐改为方形,面积一般为0.067hm2。调查方法采用样地每木检尺的方法。在采用地面固定样地的同时,还按2km×2km设置了遥感判读样地,与固定样地构成二阶分层抽样。美国的全国森林资源调查样地采用三阶抽样设计:第一阶为航空相片和卫星图像样地,主要用于获取辅助信息进行分层,将样地分为林地和非林地2层;第二阶为地面调查样地,抽样强度接近5km的网格密度,全国约37.7万个样地,其中只有是林地的样地才设置固定样地进行调查,主要调查因子包括立地和林分状况、每木调查、生长、枯损和采伐情况等,全国约有12.5万个林地样地;第三阶样地为第二阶样地的一部分,每16个二阶样地中选取1个,全国共约2.4万个,这些样地除了要进行第二阶样地中的因子调查外,还要在植物生长季节进行树木和树冠情况、土壤数据、地衣群落和臭氧损害等更多生态因子方面的调查。这种年度抽样调查体系改变了以往各州独立进行的以10年为周期的森林资源调查方法,称为滚动抽样法,到2003年绝大部分州都采用了此种抽样调查方法。德国的森林资源调查抽样体系分为3个层次:第1层次称为大规模森林状态监测调查体系,是以高斯-大地坐标系为基准建立的系统性网状抽样调查样地体系;第2层次称为森林生态系统强化监测调查体系,在森林地区建立固定观测样地进行;第3层次是由一些集中的研究场地构成的研究森林生态系统过程一般问题的调查体系。其国家森林清查与我国森林资源连续清查一样,采用按一定间距设置固定样地的抽样方法进行,但在具体样地布设以及调查方法上存在一定区别。如:固定样地53%间距为4km×4km,26%为2.83km×2.83km,21%为2km×2km;样地为150m×150m的方阵,在方阵四角各设1个角规样点和5个半径分别为1m,1.75m,5m,10m,25m的同心圆样地,在角规样点、同心圆样地、方阵边线进行相应调查。其他国家的森林资源调查抽样设计大多采取系统抽样的方法,比如加拿大、芬兰、瑞典、日本和印度。法国采用了三阶分层抽样,瑞士采用了二阶分层抽样,澳大利亚采用了多阶分层抽样。在样地的设计上,圆形的群团状样地或复合样地成为首选,如德国、韩国采用同心圆群团样地,法国、瑞士和日本采用圆形同心圆样地,加拿大采用圆形群团样地。1.3森林资源测量的技术应用测量仪器方面。我国除少数地方采用镭射测距仪等先进仪器用于距离与树高测量外,其他大多还是采用罗盘仪、皮尺、测绳、测高器等传统测量工具。使用这些工具测量时,测量者必须走直线,并砍掉测量路线上的林木,在坡面上进行测量时还要根据坡度将斜距换算成水平距,然林内地形起伏,藤条灌木繁多,皮尺、测绳难以拽直测准,工作条件相当艰苦,既费时费力,又造成林木损伤,导致测量效率低下,精度不高。德国、加拿大、美国、日本等国在野外调查中广泛应用了激光测距仪、超声波测距仪、林分速测镜、电子数据采集器等先进仪器设备。他们还使用了叶面积测定仪,用于无损伤测量叶片的面积、周长、宽度等参数以及采用先进的图像分析系统,用于快速、准确地进行树木年轮分析、测量树木根系的长度及直径分布。这些先进的仪器,不但实现了森林资源的快速、准确调查,而且可以将调查数据直接输入到计算机中进行处理,节省了大量的人力、物力。3S技术应用方面。我国遥感技术主要用于对不同的小班地块进行地类、树种判读,但一般的卫片由于分辨率、使用人员判图水平等的限制,用于森林资源调查时精度不高,在很多时候还不能完全满足生产的需求,而大比例尺的航片又由于成本较高限制了其大规模的使用;GPS主要用于坐标定位与导航;GIS主要用于数据处理、小班查询、出图,并进行分析及规划工作。国外发达国家由于资金投入更为充足,其3S技术研究和应用更为成熟,如大比例尺的航片及三维可视化技术的应用都更为常见。森林资源数据更新技术方面。我国尚未建立可动态更新的森林资源信息管理系统,森林生长模型应用范围也比较窄,主要用于材积计算方面。而美国、德国等发达国家则建立了森林资源动态更新系统,利用森林生长模型和各种造林采伐资料,对数据进行滚动更新,以获得年度森林资源动态数据。2我国森林资源研究存在的主要问题与国外主要发达国家的森林资源调查相比,我国的森林资源调查在很多方面还存在一定差距,不管是体制方面还是在技术方面,均存在一些问题。1工程规划、采伐限额编制的信息数据与森林资源数据的冲突我国的各类调查基本上都是为单一的调查目标服务,综合性、协同性与兼容性不强,技术标准不统一,缺乏统一的统计和评价指标体系。如森林资源连续清查与森林资源规划设计调查对很多因子的定义和代码都是不统一的。由于森林资源规划设计调查成果是建立和更新森林资源档案,制定采伐限额,进行林业工程规划设计和森林资源管理的基础,各省(市、区)都以其作为制定区域国民经济发展规划和林业发展规划,实行森林生态效益补偿、森林资源资产化管理,指导和规范森林科学经营的重要依据,但国家层面只承认森林资源连续清查数据,各省(市、区)不得以森林资源规划设计调查汇总数作为全省森林资源数据公布,这样就造成各项工程规划、采伐限额编制采用的汇总数据与森林资源连续清查数据的冲突与资源管理的混乱。而且很多内容在不同调查中都进行了重复调查,但成果却没能充分共享利用,信息数据使用效率低,共享性差。另外,由于我国不同部门之间的体制、协作等问题,在调查成果公开和方便使用方面与发达国家相比也有差距,调查成果的形式和内容是根据林业决策部门的需要而定,很少考虑其他用户,而国外很多国家的调查成果及更新数据会及时地向全社会公布,以共享给其他各部门使用。2外业调查效率较高我国森林资源调查工作量非常大,虽然目前GPS、遥感影像等在森林调查中得到推广使用,但其应用效率并不高,如我国森林资源连续清查中很多非林样地还是要到实地进行调查。而国外,如美国等发达国家则在一开始时就利用遥感影像将非林地分离出来,只有在有林地才设置固定样地进行调查,这样大大减少了调查工作量,提高了调查效率。我国很多地方由于使用的GPS定位精度不高,遥感影像因为受地形、天气的影响不能较好地反映森林资源特征,还是利用地形图、罗盘仪、测高器等传统材料来开展外业调查。且我国的森林资源调查期多处于多雨、高温季节,加之调查经费少,道路交通又较为落后,调查人员非常艰苦,因此总体上工作效率低下、劳动强度大的局面并没有得到根本改变。此外,我国各类调查因子数据基本都是靠在野外手工采集的,而发达国家很多调查数据则是用先进仪器自动采集后直接导入计算机进行处理的。3森林生态调查的研究方法我国森林资源调查一直侧重森林面积、蓄积消长等方面的调查,对土壤理化性质、森林植被污染情况、空气湿度等其他森林健康和生态因子方面的调查和分析很少。国外发达国家森林资源调查则基本都是多资源、多目标的调查,所要调查的生态学因子丰富多样。比如:芬兰、瑞士和德国需要调查森林的发展阶段,德国还要记录有无特别的物种和重要的生境,美国森林资源调查包括土壤理化性质调查和土壤侵蚀等因子调查,而我国森林资源调查对森林健康、生态系统水平上的调查和分析不够,这也导致了对森林资源的评价过于简单,多是对其经济效益进行评价,对社会效益、生态效益、可持续经营等方面虽有一定的定性评价,但缺乏具体的定量评价指标。近年来社会各界对森林资源信息的需求日益增多的情况下,森林生态因子调查和资源评价不足,已难以满足国民经济对林业更高要求的信息需求。4调查的时效性原则我国的森林资源连续清查为5年一次,全国每年有五分之一的省进行调查,最后全国的数据是通过整合5年中各个省的数据而得到,当最后的全国范围森林资源调查汇总资料出来时,最先参加森林资源调查省份的数据已经是5年前的数据。森林资源规划设计调查为10年一次,一个单位从调查组织到数据统计完成一般需要2年甚至更久的时间才能完成,且调查数据在调查间隔期内都将使用,这些都导致了森林资源调查数据本身就存在着非时效性,并且这种周期性的调查对雪灾、台风、火灾、虫灾等突发性事件的调查不能及时地跟踪反馈。国外各个国家的森林资源调查周期也较长,多数在5~12年不等,只有美国和韩国等少数国家是年度调查,每年调查部分州,最后进行全国数据汇总,但很多发达国家在最后汇总全国数据时会采用森林生长预测模型对最先参加调查的各州数据进行更新后再进行统计,而且他们建立了可以滚动更新的森林资源动态管理系统,能将灾害等突发事件对森林产生的影响及时地更新到系统中去,从而提高了数据的准确性和时效性。3完善森林资源调查体系和技术近年来,林业的地位不断提高,人们对森林资源信息的需求日益增多,从而对森林资源调查也提出了更高的要求,森林资源调查体系和技术等也需要不断改进和完善。1建立完善的森林资源综合调查评价体系为确保森林资源调查高效、有序开展,我国应理顺现在的森林资源连续清查、森林资源规划设计调查以及其他各类专题调查之间的关系,加强成果数据的标准化和规范化建设,建立一套统一的森林资源调查技术标准和相关评价指标体系,使得不同类型调查之间高度协调,成果数据高度统一,能够相互兼容、交换和共享。如将森林资源连续清查与森林资源规划设计调查等多种调查在相同框架下展开,甚至将多类调查合并为一项多资源、多目标的综合调查。一次调查时将林地资源、林木资源、野生动植物资源、森林景观资源、湿地资源等多资源调查全部完成,从而避免资源的重复生产,调查成果可以多方应用,既提高森林资源调查成果的共享程度,满足多种信息的需求,又节省人力和物力。2加强调查研究,完善调查方法新技术和先进仪器设备的应用将在很大程度上节省调查时间,减轻调查人员的工作强度,提高调查精度,是提高森林资源调查水平的关键因素。因此要大力推广使用国内外的先进调查技术和仪器设备,增加科技含量。应加强PDA、镭射测距仪、计算机技术、3S技术等高新技术的综合应用。调查方法、样地布设、抽样技术也应不断改进,使之越来越科学。比如借鉴国外先进经验,采用多重抽样,积极应用最近期的高清晰度卫片、航片等资料进行室内区划和判读,根据需要再做样地布设和必要的外业判读复核调查,对非林地没必要再设置固定样地进行调查。应采用有效方式尽可能多地减少外业工作量,减轻调查的劳动强度,提高调查的科技含量和质量水平。3森林资源的多功能研究随着社会经济的快速发展和科学技术的日益进步,林业的功能定位已发生了根本性的转变,森林资源的作用从以往的经济效