精準(zhǔn)林業(yè)能為我們帶來什么？

 

      20年前，北京林業(yè)大學(xué)教授馮仲科首次提出精準(zhǔn)林業(yè)。

 

      森林資源是生物圈必備的資源和人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。一直以來，如何快速、準(zhǔn)確、高效地獲取森林資源信息，實(shí)現(xiàn)森林資源的科學(xué)經(jīng)營(yíng)與永續(xù)利用是廣大務(wù)林人的工作重點(diǎn)，也是北京林業(yè)大學(xué)精準(zhǔn)林業(yè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近20年來的研究重心。

 

      精準(zhǔn)林業(yè)的起點(diǎn)是森林資源的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。森林資源調(diào)查技術(shù)體系，尤其是觀測(cè)裝備和調(diào)查技術(shù)方法的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步密不可分，針對(duì)森林資源調(diào)查的各種不同需求，林業(yè)工作者所采用的調(diào)查方案體系、觀測(cè)裝備與技術(shù)方法是保證調(diào)查能夠得以順利進(jìn)行的前提和關(guān)鍵，是調(diào)查數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的重要保證。

 

      從20世紀(jì)60年代開始，抽樣調(diào)查理論及技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、定位導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)等新型技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)調(diào)查中，促進(jìn)了森林資源調(diào)查技術(shù)的發(fā)展，形成了我國(guó)森林資源調(diào)查技術(shù)體系的雛形。到20世紀(jì)80年代，我國(guó)的森林資源調(diào)查基本框架才初步形成，正式提出國(guó)家森林資源調(diào)查分為3類：國(guó)家森林資源連續(xù)清查（一類調(diào)查）、森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查（二類調(diào)查）和作業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)查（三類調(diào)查）。進(jìn)入21世紀(jì)以來，森林資源調(diào)查側(cè)重點(diǎn)已經(jīng)不再局限于單一測(cè)樹因子的獲取，多資源森林調(diào)查、測(cè)樹因子高效觀測(cè)以及森林觀測(cè)年度數(shù)據(jù)的獲取逐漸成為現(xiàn)代森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。

 

      但近年來，這個(gè)體系在應(yīng)對(duì)全球氣候變化，森林生態(tài)環(huán)境建設(shè)，林權(quán)改革、交易，提供年度森林資源消長(zhǎng)狀態(tài)等方面已凸顯出諸多問題。其中，一類調(diào)查野外工作量巨大，周期長(zhǎng)達(dá)5年；二類調(diào)查周期長(zhǎng)達(dá)10年左右，小班面積是靠以往地形圖勾繪的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，蓄積量是通過角規(guī)測(cè)定或抽樣測(cè)量胸徑推算，蓄積及林分密度的精度低，生長(zhǎng)量無法測(cè)定；三類調(diào)查每木檢尺工作量很大，調(diào)查裝備還是光學(xué)羅盤、機(jī)械測(cè)高器、角規(guī)、測(cè)桿、皮尺等工具，高分辨率遙感影像等資料價(jià)格十分昂貴，用得仍不夠多。

 

      因此，我國(guó)森林資源調(diào)查迫切需要新理論、新裝備、新技術(shù)方案和新方法等，從整體上破解我國(guó)已經(jīng)用了近30年的森林調(diào)查體系的弊端，攻克森林“三量”（面積量、蓄積量及生長(zhǎng)量）數(shù)據(jù)難以獲取的技術(shù)瓶頸。

 

      在“互聯(lián)網(wǎng)+”大背景下，創(chuàng)建新一代森林資源調(diào)查技術(shù)體系的需求不斷凸顯。

 

      新一代森林資源調(diào)查技術(shù)體系即以“互聯(lián)網(wǎng)+3S”思維為基礎(chǔ)，以森林資源的數(shù)量、質(zhì)量、空間分布、動(dòng)態(tài)變化為研究對(duì)象，以森林調(diào)查與監(jiān)測(cè)技術(shù)體系構(gòu)建、森林觀測(cè)裝備研制、森林觀測(cè)技術(shù)方法創(chuàng)新、信息化服務(wù)平臺(tái)建設(shè)為研究?jī)?nèi)容，以減少森林調(diào)查野外工作量、建立全方位目標(biāo)林區(qū)數(shù)據(jù)模型、實(shí)現(xiàn)精確預(yù)測(cè)年度“新三量”（面積量、碳儲(chǔ)量、碳匯量）為研究目標(biāo)的調(diào)查技術(shù)體系。

 

      新一代體系從整個(gè)流程上可分為：依托“互聯(lián)網(wǎng)+”，應(yīng)用國(guó)家一類連清固定樣地觀測(cè)數(shù)據(jù)及解析木數(shù)據(jù)研建國(guó)家主導(dǎo)樹種與立地條件相關(guān)的精準(zhǔn)生長(zhǎng)模型；區(qū)劃國(guó)家森林調(diào)查小班數(shù)據(jù)庫(kù)；以縣域級(jí)為基本調(diào)查單位，分析小班情況；利用森林小班精準(zhǔn)測(cè)樹技術(shù)和GPS精準(zhǔn)定位、定標(biāo)、定時(shí)精測(cè)300個(gè)樣本，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)；研建樹種反演模型并反演統(tǒng)計(jì)未實(shí)測(cè)小班，評(píng)定精度，進(jìn)而可產(chǎn)出年度森林資源動(dòng)態(tài)“新三量”精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

 

      精準(zhǔn)林業(yè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)了森林樣地觀測(cè)無人機(jī)、手持式測(cè)樹超站儀、CCD超站儀等系列森林觀測(cè)裝備及對(duì)應(yīng)的后期處理軟件，發(fā)明了立木精測(cè)技術(shù)、5-9棵樹微樣地法、3D電子角規(guī)林分觀測(cè)法以及3D景觀三維建模技術(shù)，研建了內(nèi)外業(yè)一體化森林經(jīng)理應(yīng)用與多終端服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了森林資源一、二、三類調(diào)查的信息化、智能化和自動(dòng)化。開發(fā)出依托互聯(lián)網(wǎng)的縣域級(jí)林地區(qū)劃、地面小樣本抽樣高效精測(cè)系統(tǒng)，用于統(tǒng)計(jì)縣域級(jí)年度面積量、蓄積量、生長(zhǎng)量。研建無人機(jī)造林技術(shù)平臺(tái)、無人機(jī)滅火灑藥技術(shù)體系、無人機(jī)擇伐技術(shù)體系。

 

      近期，遼陽市選用北京林業(yè)大學(xué)精準(zhǔn)林業(yè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主研制的手持式測(cè)樹超站儀等新一代森林觀測(cè)裝備，利用5-9棵樹微樣地法/3D電子角規(guī)林分觀測(cè)技術(shù)，對(duì)遼陽市13個(gè)樹種、1個(gè)灌木組2010個(gè)林木進(jìn)行了精測(cè)；對(duì)300余個(gè)森林微樣地進(jìn)行了立木精測(cè)和小班觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，并用森林經(jīng)理應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)對(duì)森林樣地進(jìn)行規(guī)劃、管理和服務(wù)。與此同時(shí)，在北京市、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、福建鑫森、新疆自治區(qū)林業(yè)重大項(xiàng)目辦、旺業(yè)甸林場(chǎng)、平朔露天礦區(qū)、廣東云浮等全國(guó)各地的精準(zhǔn)林業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目正在穩(wěn)步推進(jìn)中。

 

      精準(zhǔn)林業(yè)為我們經(jīng)典林業(yè)現(xiàn)代化插上了騰飛的翅膀，無人機(jī)、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算為我們高效測(cè)樹、灑藥、滅火、造林、擇伐，代替野外繁重的體力勞動(dòng)；互聯(lián)網(wǎng)+3S，使我們?cè)谵k公室就能利用生長(zhǎng)模型和環(huán)境要素觀測(cè)出陸表任意一棵樹的實(shí)時(shí)生長(zhǎng)狀態(tài)和精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，全球、國(guó)家、區(qū)域年度碳匯量可以精確預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)；森林給人類帶來的環(huán)境效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)效果可以被更精確地評(píng)估。
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