基于遥感大样地省级森林面积年度出数方案探讨
——以广东省为例

贺 鹏，金增涛，胡 开

(1.国家林业和草原局中南调查规划设计院，长沙 410014；2.西藏自治区林业调查规划研究院，拉萨 850000)

党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策，将生态文明建设提到了前所未有的高度，划定生态保护红线、对领导干部实行自然资源资产离任审计等一系列重大举措相继出台。建立国土生态空间规划体系，建立健全森林增长指标考核制度，严守林业生态保护红线，确保森林资源数量不断增加、质量不断提高，已成为新时期生态文明建设的新要求[1]。在此背景下，各级政府已将森林覆盖率和森林蓄积量两项约束性指标纳入年度考核评价指标体系，因此对森林面积年度监测提出了新的时代要求。当前省级森林资源年度出的方案主要有年度滚动方案、更新预测方案、折中方案[2]、基于双重抽样遥感大样地方案[3]、全国森林资源宏观监测方案[4]等。全国森林资源宏观监测的抽样设计，充分考虑了现行清查体系时效性差、新技术应用能力弱、固定样地特殊对待等方面的问题，从以提升信息服务能力，加强遥感等新技术应用，增强样地的抗干扰能力的角度出发，同时参照了一些国外的最新做法，采用基于遥感判读和大样地的森林面积年度出数方法。本文以广东省2016年、2017年森林资源宏观监测为例，并结合广东省最新清查结果进行比较分析，对如何实现快速产出省级森林面积数据方法进行探讨，以期为优化省级森林面积年度出数方案提供科学依据。

1 监测方案设计

1.1 抽样设计

大样地布设，采用西安80坐标系，圆锥等面积投影(中央经线E 105°，原点纬线0°，第一纬线N 25°，第二纬线N 47°)。在广东省范围内，以20 km×20 km网交叉点为中心，设置1 km×1 km大样地，共布设大样地459个。

群团样地布设，在大样地范围内，以大样地中心点的坐标(X,Y)为基础，通过中心点坐标偏移，均匀布设9个正方形的群团样地，群团样地面积为666.67 m2,边长为25.82 m(图1)。各样地中心点坐标偏移量见表1。

图1 大样地中群团样地布设示意图

1.2 遥感判读及调查

遥感判读严格执行《遥感图象处理与判读规范》的要求。地类识别时，对于遥感影像特征明显，按照判读标志可以直接识别样地地类的，判读人员可依据判读标志确定地类；对于遥感影像特征不明显，而且参阅资源调查、林地更新以及其它林业经营管理资料可以识别地类的，判读人员可参阅相关资料后确定地类；对于遥感影像特征不明显，无资料参阅，或有参阅资料无法识别地类的，进行现地核实确定。

表1 大样地中群团样地偏移量m样地号X坐标偏移量Y坐标偏移量1-5005002050035005004-5000500650007-500-50080-5009500-500

1.3 估计方法

森林面积采用整群抽样公式计算：

⑤ 抽样精度：P=100-E

式中，A为广东省总面积(km2)，N为总体单元数(N=A)，n为样本单元数(群团样地个数)，mi为第i个群团样地设置的面积为667 m2样地个数(对不跨省的群团样地，mi=9；对跨省的群团样地，mi小于9)，yi为第i个群团样地中地类属于森林的样地个数，yij为第i个群团样地中第j个样地的地类属性值(1或0)，ta为可靠性指标，统一取ta=1.96。

2 结果与分析

2.1 森林资源现状监测结果

广东省森林覆盖率53.81%，森林面积9 511 800 hm2，抽样精度为94.24%；乔木林面积8 584 300 hm2，占全省土地总面积的48.56%，占森林面积的90.25%，抽样精度为93.55%；竹林面积245 300 hm2，占全省土地总面积的1.39%，占森林面积的2.58%；特殊灌木林地面积682 300 hm2，占全省土地总面积的3.86%，占森林面积的7.17%；一般灌木林面积为173 900 hm2，占全省土地总面积的0.98%。具体各地类面积监测结果见表2。

表2 各地类监测结果地类覆盖率/%方差标准误差相对误差/%抽样精度/%各地类面积/万hm2估计区间/万hm2森林53.810.112 40.015 85.7694.24951.18896.37～1 005.99乔木林48.560.114 70.0166.4593.55858.43803.05～913.81竹林1.390.009 50.004 664.8335.1724.538.63～40.43特殊灌木林3.860.012 20.005 226.4373.5768.2350.19～86.26一般灌木林0.980.002 50.002 346.5553.4517.399.30～25.49疏林0.150.000 20.000 792.037.972.680.21～5.14未成林造林地4.390.009 80.004 720.8179.1977.5961.45～93.74苗圃地0.100.000 30.000 8154.84-54.841.78-0.98～4.55迹地1.110.001 80.00235.0264.9819.6212.75～26.49其他土地39.460.121 90.016 58.1891.82697.44640.36～754.53

将宏观监测结果与广东省2017年连清结果进行对比分析，从表3可知，群团样地判读估计的森林覆盖率为53.81%，比2017年广东省连清结果高出0.29%，表明宏观监测结果与连清结果差异较小。

表3 2017年主要地类面积估计结果及差异数据来源森林覆盖率/%森林面积/万hm2估计区间/万hm2抽样精度/%乔木林面积/万hm2竹林面积/万hm2特殊灌木林面积/万hm2一类清查53.52945.98917.51～974.4596.99780.9844.62120.38宏观监测53.81951.18896.37～1 005.9994.24858.4324.5368.23差异0.295.277.45-20.54-52.15

从对乔木林、竹林、特殊灌木林估计的结果来看，乔木林面积、竹林和特殊灌木林地宏观监测结果与连清结果差异均较大。差异较大原因：一是抽样体系不同带来抽样误差；二是竹林、灌木林等小面积成数地类抽样精度较低。

从监测体系抽样精度的来看(表3)，宏观监测的森林面积抽样精度明显低于连清森林面积抽样精度。主要因为广东省地类破碎度高，加之宏观监测采用的是20 km×20 km布设459个大样地的抽样体系，而连清体系采用的是6 km×8 km布设3 685个667 m2样地的抽样体系，导致宏观监测样地代表性没有连清样本代表性强。

2.2 森林资源动态变化结果

前后两期宏观监测结果显示(表4)，广东省森林面积稳步增加，增加面积12.04万hm2，森林覆盖率增长0.68%，根据广东省2012年、2017年森林资源清查结果，间隔期内森林覆盖率增长了2.26%，广东省森林资源宏观监测森林覆盖率增长幅度在正常变动范围内；未成林造林地增加了2.23万hm2，净增长率达到近3%；迹地面积减少了5.35万hm2，净增长率为-24%。这表明广东省近年来造林效果明显。

对于本期宏观监测地类发生变化的138个样地进行分析，主要变化原因有43%的造林更新、14%的森林采伐、36%的自然因素(占)、4%的其他因素、1%的征占用林地、和2%的前期误判，其他因素主要是种植结构调整而导致地类发生。相比较2016年的宏观监测，2017年由前期误判导致地类发生变化的比例下降明显，从以前年度的26%下降至2%。经过连续2年外业调查验证和遥感判读修正，已经基本消除了误判对于地类变化的影响。其它各样地地类变化属于正常变化。

表4 广东省主要土地面积宏观监测动态变化地类面积/万hm22017年2016年前后期之差/万hm2净增长率/%森林951.18939.1412.041.27森林覆盖率53.1353.810.681.27乔木林858.43852.635.800.68竹林24.5324.080.451.85特殊灌木林68.2362.435.808.88一般灌木林17.3917.84-0.45-2.55未成林造林地77.5975.362.232.92迹地19.6224.97-5.35-24.00

3 结论与讨论

本文基于广东省2016年、2017年森林资源宏观监测结果，与2017年度广东省森林资源连续清查结果比较分析，可以得出以下结论：

1)宏观监测结果与连清调查结果基本一致，且宏观监测森林面积抽样精度达到了94.24%。这表明基于高分辨率遥感影像和群团抽样的省级森林面积出数方法，能快速产出有精度保证且可靠的森林面积现状数据，从而达到了快速监测森林面积、缩短资源数据产出周期的目的。

2)从2016年、2017年连续两期宏观监测的结果来看，森林覆盖率提高了0.68%，广东省森林面积动态变化抽样精度为-2.51%，这表明采用机械布设大样地的方式，无法产出有精度保障且可靠的森林面积动态变化数据，也无法保证森林面积变化趋势与实际变化趋势一致。因此对于群团样地判读方案是否适用于省级森林资源年度动态监测需要做进一步研究。