苏北平原河网地区森林蓄积量空间抽样方法
文献综述
- 课题的研究意义
森林是生态系统的主体，作为人类生存的保障，和人类的生存发展息息相关。森林资源作为所有森林管理活动的基础，对森林资源做定期的调查，掌握其动态变化十分重要[1]。森林资源调查主要包括面积和蓄积量的调查，森林蓄积量作为衡量森林生态环境优劣和反映森林资源丰富程度的重要指标，是森林生物量的重要标志，影响着森林提供生态商品和服务的能力，实时、科学有效地获取森林蓄积量的现状极为重要。近年来随着遥感技术的发展，利用遥感技术结合全球定位系统GPS技术进行森林蓄积量对森林蓄积量估测的研究取得重要进展，但是仍然存在估测精度偏低的问题，需要探索合适的方法提高森林蓄积量的估测精度。
森林资源调查费事费力，成本较高，对于面积较大的森林而言，资源调查实现难度更大[2]。抽样调查方法可以通过使用较少的工作量达到预期的精度要求，不仅速度快、费用低、精度高，而且方法灵活多样。然而森林在生长发育过程中常受到气候、环境、自然干扰、竞争、树种更新等因素及其相互作用的影响，往往导致森林内部存在显著的空间自相关性，而以往的森林蓄积量抽样调查是建立在样本独立假设的经典统计学的基础上，这样的抽样方法忽视了森林的空间相关性，会导致样本信息冗余、样点空间布设不具有代表性、抽样精度低以及不能反映目标总体的真实情况等问题[3]。空间抽样方法运用于林业上解决了关于空间变量的分布问题，使得空间统计学在林业领域运用得更加广泛。论文以2018年江苏金湖县林地变更调查数据、同期遥感数据为信息源，在森林蓄积量地统计学分析基础上，通过简单随机抽样、系统抽样、空间平衡抽样几种抽样方法优劣，总结出一条平原河网地区森林蓄积量抽样的最优途径。
二、国内外研究现状
早期森林资源调查采用全林每木检尺调查方法，耗时耗力成本高，对于范围较大的区域来说很难完成。随着抽样技术的发展和成熟，林业工作者很快将其引用到森林调查工作中，它的优点是可以调查任意范围大小的区域，可以根据调查区域的地理位置和森林资源分布情况合理设置相应的抽样方法，并且精度可靠，现如今抽样技术在林业各项研究中的应用也越来越普及[4]。森林蓄积量估测在林业研究中处于比较活跃的领域，也是高分辨率遥感应用研究的重要领域。随着我国高空间分辨率遥感技术的发展，特别是我国成功发射了高分卫星，地理信息系统GIS和GPS技术在森林资源调查中不断发展和普及，利用3S技术进行森林蓄积量定量估测，最大限度减轻野外调查工作量[5]。
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- 国外研究现状
最早的目的抽样是十九世纪末挪威统计学家Ankiae提出的，1912年Bowely提出按照随机的理念进行抽样，首次提出了随机抽样的应用原则，并与目的抽样进行了比较，最后得出结论相对于随机抽样而言，目的抽样效率较高，这是由于目的抽样可以充分利用人为的主观能动性来减少抽样中重复工作[6]。20世纪30年代，Neyman针对不同类型间的问题提出了分层抽样，并详细阐述了其抽样原则。随后统计学家们在此基础上陆续展开系统抽样、重复抽样等抽样方法的研究，现如今抽样技术的主要研究方向是抽样原则、方法以及其应用的条件和范围。1925年抽样技术的猜想在国际第十六次统计学会中得到科学验证[7]。1940年后，抽样方法的科学性和可靠性才得到各国各领域学者的认可。
国外很多国家都建立了包含面积监测在内的农情遥感监测系统的方法，主要是回归估计、小区域估计、系统抽样、分层抽样等[8-9]。Tsiligirides[10]参考欧盟MARS计划中设计的作物面积抽样调查方案，采用14kmtimes;14km的网络覆盖研究区，每个网络再剖分成700mtimes;700m更小网络，在省级单位基础上，基于1：100,000地形图，根据区域作物特点进行分层，将网格图与分区shanghaiqin图进行叠加，针对不同层设计不同抽样比，采用简单随机抽样布点，通过1：5000的航片或地面调查统计样本内作物面积。Pradhan[11]基于GIS、遥感和面积框抽样方法，开发了一套地理信息系统用于伊朗哈马丹省的作物面积抽样调查。
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- 国内研究现状
国内对蓄积量估测研究晚于国外的探索。20世纪50年代，我国从苏联引进了数理统计、抽样调查等技术用于森林蓄积量的研究中[12]。1965年起，我国开始引入抽样技术，提高了森林调查的科学性和量化指标。到20世纪70年代末，开始将遥感技术应用于森林资源调查工作，基于遥感的森林蓄积量估算开始全面发展，许多学者利用多光谱、高光谱以及雷达数据进行森林蓄积量估测，抽样调查技术开始在林业上被广泛应用[13]。近年来，许多地区的森林资源规划设计调查，开始通过抽样调查技术来控制总体质量。
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