省级森林资源面积年度出数研究
——以广西壮族自治区为例

宋进春

(国家林业和草原局中南调查规划设计院，长沙 410014)

森林作为“地球之肺”，是陆地生态系统的主体和重要资源，其生态和社会效益愈来愈受到国家层面和社会公众的普遍关注。从2013年《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》， 到2015年《生态文明体制改革总体方案》的印发， 再到2017年《领导干部自然资源资产离任审计规定(试行)》的出台等，一系列与自然资源保护有关的重大决策部署，国家实行森林资源保护发展目标责任制和考核评价制度。2021年1月中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于全面推行林长制的意见》提出“明确地方党政领导干部保护发展森林草原资源目标责任”和“每年公布森林草原资源保护发展情况”，对及时掌握国家或地方森林资源年度信息的要求已迫在眉睫。然而，现有的森林资源调查监测主要依托国家森林资源连续清查体系，每5年发布一次清查数据，难以实现年度出数，无法满足生态文明建设目标评价年度考核的现实需要[1]。

近年来，国家林业和草原局不断增强森林资源监测体系服务能力，在森林资源“年度出数”方法上进行了一系列的实践探讨[2]。2012年广东省的国家森林资源与生态状况综合监测试点；2014年辽宁省、浙江省和湖南省等全国森林资源一体化监测试点； 2015年开始实施的覆盖全国的森林资源宏观监测，我国森林资源监测体系不断完善[3]；2020年基于国内多年森林资源监测的实践探索和国外先进森林监测体系的吸收借鉴，国家林业和草原局部署开展国家森林资源年度监测评价试点工作。

本研究基于广西壮族自治区森林资源年度监测评价试点工作，采用“一张图”更新与校验样地调查核实相结合的方式开展省级宏观森林面积构成监测，并将监测结果与一类清查和近期二类调查等林业调查体系结果进行对比，分析不同出数方法造成数据差异的原因，以探究“一张图”与国土三调对接方式，研究两者形成林地面积差异的原因，为明确省级森林资源面积年度出数方法提供了科学的参考依据。

1 数据与方法

1.1 数据收集

以广西2020年度“一张图”更新成果、新一轮广西森林资源二类调查、最新国土三调、广西森林资源年度监测试点样地等矢量数据为基础，辅以2020年度国家林草局下发的广西遥感影像数据，以及广西林业局提供的2020年第三、四季度高分辨率遥感影像和2016年广西航拍在线等影像数据，对所有的矢量和栅格数据的地理坐标进行标准化转换，统一至CGCS2000坐标系。

1.2 校验样地布设与核实

基于广西壮族自治区4 946个连清样地，以样地中心桩坐标为中心布设的500 m×500 m方形样地，简称“校验样地”。参考最新遥感影像资料，以双轨制判读和大屏会审形式对全区4 946个校验样地开展图斑界线修正和属性复核，抽选内业判读中无法识别地类等属性因子、判读难度较大且影像特征不清晰和图斑破碎的样地516个，进行无人机外业实地核实。深入对比分析野外踏查、无人机正射影像、现地照片与遥感影像，对各判读类型的影像特征、现地实况形成统一的认识，进而形成各类型样地在遥感图像上特征描述的判读标准，最后对未实测样地再次进行复核完善。

1.3 面积测算方法

以校验样地为基础数据，采用面积成数法计算全区各类林地地类面积，该方法主要适用于总体地类单纯且大面积连片的林地面积的计算[4]。

1)总体成数的估计值：

(1)

2)第j种地类面积估计值：

(2)

3)第j种地类面积估计误差：

(3)

4)第j种地类面积的估计精度：

(4)

式中：a为样地面积，yij(i=1，2，…，n；j=1，2，…，L)为第i个样地内第j种地类的面积观测值，总体A为广西壮族自治区全区面积，样本单元n为4 946个校验样地数，各个地类面积的观测值为校验样地数据库的地类面积。

连清面积产出依据《国家森林资源连续清查数据处理统计规范》(LY/T 1957—2011)，采用成数点抽样估计方法。

2 结果与分析

2.1 校验样地各地类面积产出

基于全区4 946个校验样地数据，运用面积成数法推算全区各类林地面积、抽样精度等，详见表1。

从表1 可知，林地、森林、有林地、乔木林地、灌木林地等面积成数超过10%的大成数地类的抽样精度均达到95%以上，从高到低的顺序依次为：林地98.71%>森林98.69%>有林地98.56%>乔木林地98.53%>灌木林地96.58%；竹林、非林地中各类

表1 基于校验样地推算的各地类面积估计结果地类面积成数估计值/%面积估计精度/%面积估计值/万hm2林地66.7798.711 584.18有林地46.6098.561 105.71其中:乔木林地44.9498.531 066.38红树林0.0255.950.55竹林地1.6493.2338.78疏林地0.0454.920.92灌木林地13.8496.58328.33其中:国家特别规定灌木林地13.2996.51315.45未成林造林地1.6993.5140.05苗圃地14.400.06无立木林地3.6896.2587.28宜林地0.8988.6621.12林业辅助生产用地0.0358.660.71非林地33.2397.56788.59其中:非林地乔木林3.4996.0482.81非林地灌木经济林1.2090.7028.58非林地竹林0.5090.9211.68森林65.0898.691 544.23

森林的抽样精度均在90%以上；而林地中的红树林、疏林地、苗圃地、林业辅助生产用地等面积成数小的地类，抽样精度则比较低，苗圃地仅为14.40%，其它的也未达到60%。通过统计分析发现，采用校验样地调查方法产出的全区林地、有林地、森林、乔木林地、灌木林地等主要面积数据可获得比较高的抽样精度，产出数据具有较强的可靠性，但对于其它小面积地类，统计结果精度不高，产出数据准确性难以得到保障。

森林资源各种地类面积构成中，林地面积1 584.18万hm2，占国土面积的66.77%；森林面积1 544.23万hm2，其中非林地森林面积123.07万hm2；全区森林覆盖率65.08%。

2.2 同一范围数据差异分析

本研究共采用5种数据来源来统计全区森林各地类面积，为客观分析不同体系数据的差异，排除统计方法造成的误差，将“一张图”、校验样地、林业二调、国土三调数据做如下处理：一是统一范围，分别以连清固定样地中心点缓冲的500 m×500 m框裁切“一张图”、林业二调和国土三调数据，为保证所有数据完整性，筛选4类数据均覆盖的区域作为分析统计对象；二是统一地类分类标准，所有数据以“一张图”地类分类标准进行统计对比分析。不同数据500 m×500 m范围图斑面积数据统计，详见表2。

表2 不同数据500 m×500 m图斑面积数据统计表地类2020年“一张图”校验样地林业二调国土三调面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%土地面积123 228.28100123 228.28100123 228.28100123 228.28100林地82 093.5266.6282 273.4766.7782 152.6066.6783 471.4967.74有林地57 403.1846.5857 424.6846.656 502.9445.8554 777.2444.46其中:乔木林地55 378.8944.9455 381.5444.9454 471.2044.252 873.3342.91红树林27.260.0228.650.0227.620.02竹林地1 997.031.622 014.491.642 004.121.631903.911.55疏林地32.680.0347.830.0458.380.0532.200.03灌木林地17 023.4213.8117 051.5613.8417 459.8414.1714 133.9311.47其中:特殊灌木林地16 520.8713.4116 382.8213.2916 742.3413.5913 669.6411.09未成林地2 080.461.692 079.771.692 442.741.981 933.521.57苗圃地6.730.013.165.970.015.19无立木林地4 098.253.334 532.923.684 297.23.493 041.802.47宜林地1 385.431.121 096.890.891 330.581.081 126.980.91林业辅助生产用地63.370.0536.660.0354.950.0429.600.02

续表2 不同数据500 m×500 m图斑面积数据统计表地类2020年“一张图”校验样地林业二调国土三调面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%其它地类8 391.036.81非林地41 134.7633.3840 954.8133.2341 075.6833.3339 756.7932.26其中:非林地森林6 391.685.194 843.463.935 443.244.42其中:非林地乔木林4 300.653.493 176.602.582 587.372.10非林地灌木经济林1 484.491.201 202.870.982 759.792.24非林地竹林606.540.50463.990.3896.080.08森林73 924.0559.9980 199.1865.0878 088.7463.3773 890.1259.97林业部门管理森林73 924.0559.9973 807.5059.8973 245.2859.4468 446.8855.55

1)林地范围差异原因分析。林地范围差异原因分析基于全区4 946个500 m×500 m范围中4类数据均完整覆盖的4 925个样方数据，研究总面积达到123 228.28 hm2。

4类数据林地面积基本一致，占土地面积比例均在66.62%～67.74%范围内。特别是“一张图”、校验样地和二调数据的林地面积差值不超过200 hm2，面积占比相差不超过0.15%。这三者林地面积一致，主要是因为校验样地和林业二调小班区划的基础均为“一张图”小班界线，且林地范围界线也都来源于“一张图”界线，仅在边界上根据最新高清影像做了修边处理，故三者的林地面积接近，且空间位置上也一致。

“一张图”与国土三调的林地面积虽然大体一致，但在空间位置上相差较大。把2 类数据进行叠加分析，“一张图”与国土三调林地范围完全重叠的面积占林地面积的81.56%。但是国土认可为林地范围而林业不认可为林地范围，或林业认可为林地范围而国土不认可为林地范围的地块，此存在在差异的面积共有15 390.31 hm2，造成两者差异的原因有三点：

一是地类分类标准的差异，主要体现在灌木林地、经济林划分标准上。目前“一张图”、连清、二调等林业调查体系中灌木林定义为“以经营灌木林为主要目的或专为防护用途，覆盖度在30%以上的林地”，而国土三调采用《土地利用现状分类》(GB/T 21010—2017)中“灌木覆盖度≥40%的林地，不包括灌丛沼泽”，在二者存在差异的地块中(面积15 390.31 hm2)，“一张图”认可为林地而国土三调认可为其它地类的面积有2 800.32 hm2，占林地差异块面积的18.2%。对于经济林地，国土三调将“种植园用地指种植以采集果、叶、根、茎、汁等为主的集约经营的多年生木本和草本作物，覆盖度>50%或 单位株数大于合理株数70%的土地”，且细分了果园、茶园、橡胶园和其它园地[5]，“一张图”认定为林地而国土三调认定为园地的这部分面积达1 978.15 hm2，占差异地块面积的12.85%。

二是现地认可地类不一致，国土三调根据现场确定为现状地类，而林业部门的现状地类认定会遵循管理属性，如因种植结构调整在耕地上种植桉树或因自然生长耕地撂荒成林，使土地用途暂时发生改变的[6]，本期“一张图”根据管理属性地类认定为耕地，而国土三调按现状确定为林地，此部分面积达7 613.09 hm2，占差异地块面积的49.47%。另外，林地范围内的建设项目临时使用林地的地块，毁林开垦种植农作物的地块，地震、塌方、泥石流等自然灾害地块均在调查后认定为无立木林地，以及将“经县级以上人民政府规划为林地的土地”认定为宜林地和将“直接为林业生产服务的工程设施(含配套设施)用地和其它具有林地权属证明的土地”作为林业辅助生产用地，而这些地类在国土三调中按现状调查分类将其认定为工矿仓储用地、住宅用地、其他土地等，此类地块面积有1 515.38 hm2，占差异地块面积的9.85%。

三是区划标准不一，国土三调初始调查基础为优于0.2 m的高分辨率影像，其后更新调查为优于0.5 m的高分辨率影像 ，而“一张图”年度更新的遥感地图分辨率为1～2 m，国土三调参考影像精度更高，内业识别判读更准确。两者的最小上图图斑面积也不一致，国土三调将建筑用地和设施农用地实地面积200 m2、农用地400 m2和达到上图面积400 m2的林地全部采集，而“一张图”更新调查原则上最小更新图斑面积为667 m2。本次在广西的试点中“一张图”对农地上的森林未做统计，对林地范围内小于667 m2的建筑、水域等地块也未做统计。在“一张图”林地范围外面积在400 m2以上的四旁树等森林地块，在国土三调中都认定为乔木林地等，因区划标准造成的面积差异，占差异地块面积约5%。

2)森林覆盖率差异原因分析。对比4类数据的森林覆盖率，2020年“一张图”为59.99%、校验样地为65.08%、林业二调为63.37%、国土三调为59.97%，相差较大。不考虑非林地森林地块，统计林业部门管理森林占国土面积比重，“一张图”、校验样地和林业二调三者均在60%左右，差值不超过0.6%，说明林地范围内森林相当稳定，森林资源保护成效好。三者与国土三调对比相差近4%，主要原因还是林业部门和国土部门的地类划分标准存在差异。

各体系的森林覆盖率差异主要体现在非林地森林面积上，校验样地的非林地森林面积最大为6 391.68 hm2，其次为国土三调的非林地森林面积为5 443.24 hm2，林业二调为 4 843.46 hm2，“一张图”因为本次更新未统计非林地森林范围，数值为0。

为分析校验样地数据与“一张图”和林业二调非林地森林面积差异的原因，运用GIS标识工具将校验样地图层与“一张图”或林业二调矢量图层进行叠加分析，经叠加最新卫星影像、无人机航拍正射影像比对和实地踏查，造成差异的主要原因是参考资料质量和专业人员经验。一方面由于判读参考影像的分辨率显著提高，由原来“一张图”或林业二调的2 m左右的国产资源三号、高分一号等遥感数据源，转变为本次试点无人机航拍的优于10 cm的正射影像图。低分辨率下非林地的区划容易被忽视，难以细致区划，但经过无人机航拍后，非林地中乔木林或灌木经济林地类及优势树种都能显而易见的区划出来。经过核实，“一张图”或林业二调图中大量耕地经区划核实为非林地森林，是造成非林地森林面积显著提高的主要原因。另一方面，无论在内业判读还是外业调查时，专业技术人员往往更关注乔木林或国家特别灌木林等森林，潜意识地渗透专业倾向，加之本次试点要求面积达到400 m2的地类都需划分出来，但往往在大片非林地中，小面积森林能够得到区划，而在整片林地或者森林中，对于小面积的非林地，则未必能够得到正常勾绘。另外，遥感影像处理或者遥感判读时，大地类主色块区划判读时会因权重偏高，容易造成大面积挤兑小地类面积的现象[7]。

2.3 不同体系差异原因分析

采用不同的数学统计方法计算得出全区林地面积和森林覆盖率，一类清查、校验样地、“一张图”调查的主要地类面积统计,详见表3。

表3 不同体系的各地类面积统计表地类一类清查校验样地2020年“一张图”面积估计值/万hm2成数/%精度/%面积估计值/万hm2成数/%精度/%面积估计值/万hm2成数/%林地1 556.7465.6197.981 584.1866.7798.711 601.1267.48有林地1 102.9146.4897.011 105.7146.6098.561 117.2147.08其中:乔木林地 1 067.8945.0196.921 066.9344.9698.531 077.9345.43竹林地35.021.4777.2338.781.6493.2339.281.65灌木林地351.1714.8093.31328.3313.8496.58332.8814.03其中:国特灌340.6114.3693.19315.4513.2996.51322.2613.59非林地816.0334.3996.15788.5933.2397.56771.6532.52其中:非林地森林84.433.5685.49123.075.1996.43森林1 527.9564.4097.931 544.2365.0898.691 439.4760.67

1)林地面积。从表3可知，三种调查方法推算的全区林地面积依次为一类清查的1 556.74万hm2，校验样地为1 584.18万hm2，2020年“一张图”为1 601.12万hm2，三者林地面积相差不大，校验样地推算值介于一类清查和“一张图”之间，但校验样地和“一张图”更为接近，相差16.94万hm2，差异1.07%，而一类清查和校验样地相差27.44万hm2，差异1.76%。

各方法推算林地面积差异的原因主要来源于抽样方法的差异，校验样地和一类清查的抽样样本个数一致，但校验样地扩大了样本面积，增强了调查体系抗干扰能力，能有效克服原来清查体系可能出现的偏估和特殊对待对监测成果产生的影响。校验样地的抽样精度98.71%相对于一类清查的97.98%，提高了0.73%，其调查的统计结果的更接近真实，可信度高。

2)森林覆盖率。三种方法统计的森林覆盖率依次为校验样地65.08%，一类清查64.40%，2020年“一张图”60.67%；三者间差异较大。主要是由于“一张图”未统计非林地森林面积。在仅考虑林业管理范围内森林的情况下，一类清查覆盖率为60.84%，校验样地为59.89%，而“一张图”为60.67%，三者的差异就不大了。

造成覆盖率差异的主要原因是数据时效性和不同的统计方法。一方面一类清查和校验样地的覆盖率数据来源于2020年10月至12月的实地调查数据，反映了2020年下半年的覆盖率；2020年“一张图”是利用2019年的影像进行区划和补充调查，反映了2019年的土地覆被类型，结合近3年的广西“一张图”覆盖率同比变化情况，呈现持续上升趋势，故“一张图”数据由于时效性的原因偏低于真实值。另一方面，不同的统计方法也会造成覆盖率有近1%的波动，根据上文分析，同一数据源采用面积成数法推算全区森林数据会稍小于全部林地小班面积累计数据。

进一步分析各体系中的非林地森林面积对森林覆盖率的影响。本次一类清查地类的确定来源于实测和遥感判读，非林地的样地均通过遥感判读而来，遥感判读过程中会受影像质量和前期地类的影响，对于非林地森林的地类判定较为保守。另外，一类清查样地与“一张图”行政界线存在出入，一类清查有7个样地落入海域范围内，位于“一张图”和校验样地范围外，一类清查覆盖率计算含海域水域样地，统计结果会低于“一张图”和校验样地数据，故全区森林覆盖率应在65%左右。但考虑到非林地森林地块的不稳定性，分析校验样地非林地森林的地类和优势树种，桉树占非林地森林面积比的重为37.3%，柑橘、荔枝(龙眼)、芒果等果树类经济树种占18.42%。此部分占了森林覆盖率近3%，广西种植结构调整频繁，非林地上的桉树乔木林和果树林极不稳定。根据国家林业和草原局推进林木采伐“放管服”改革，新修订的《森林法》规定采伐非林地上的一般林木不再办理林木采伐许可证。在不考虑非林地上的桉树林和果树林的情况下，广西森林覆盖率为63%左右。

3 结论与讨论

利用“一张图”更新与校验样地调查核实相结合的方式产出省级森林资源面积科学可行。采用校验样地无人机现地调查核实的方法产出森林资源面积构成数据，林地、森林、乔木林、灌木林地等大面积成数地类的抽样精度均能达到95%以上，其中林地面积调查精度达到98.71%，森林面积调查精度达到98.69%，乔木林地面积调查精度达到98.53%。采用多期多源高分辨率卫星遥感数据开展“一张图”更新调查，充分发挥无人机快捷核实的优势，利用航拍正射影像辅助建立高清判读标准，能保障森林资源监测评价面积指标的准确性、现势性和时效性。

研究对同一尺度范围内的森林资源管理而言，广西森林资源管理“一张图”年度更新成果可靠性较高。对“一张图”年度更新、校验样地、一类清查、二类调查等数据进行深入对比分析，通过不同方法计算的林地、林业部门管理森林的面积相差小，但各体系的非林地森林面积统计值相差大。由于“一张图”更新未统计农地森林，未全面反映国土范围内森林覆盖情况，下一步应加强与国土三调对接，细致区划全域森林小班，以求更全面真实反映覆盖率情况。

“一张图”与国土三调的空间对比结果表明，虽林地面积总量上相差不大，但空间位置上存在较大的差异。国土三调认定的林地范围与林业林地存在差异面积占国土面积的12.49%。两者范围差异主要源于国土部门和林业部门的地类分类标准和调查方法的不一致。差异范围也凸显出各类自然资源管理各司其职，缺乏有效的沟通，不利于森林资源的保护利用。森林资源作为自然资源的重要组成部分，建议尽快形成与自然资源基础调查和其他专项调查相衔接、适合森林资源特点及其决策管理需求的森林资源专项调查分类标准、调查方法、技术体系和实施规范。