森林调查技术.doc

森林调查技术（一）抽样方法与技术1 抽样技术简介抽样技术（sampling techniques），是以概率论和数理统计为基础，专门研究抽样理论、抽样方法及其应用的学科。其基本思想，是根据非全面的调查资料，来推算全面的情况。即，从所研究的全部对象中，抽取一部分单元，进行实际调查，并依据所获得的资料，对全部研究对象的数量特征做出有一定可靠程度的估计和判断，以达到认识现实总体的目的。抽样调查技术是上世纪发展起来的一门新技术，1925年在罗马举行的第16次国际统计学会上“抽样方法应用研究会”从理论和实践上充分肯定了抽样方法的科学性。1940年以后被世界各国普遍采用，广泛应用于社会调查、经济调查、人口及自然资源与环境调查等领域。与普查相比，抽样调查具有很多优点：费用较低；速度快；精度高，有概率保证；灵活性强；适应范围广。抽样调查能解决无法开展全面调查的情况，如无限总体，包括未来时间序列的总体，非常大的总体等。2 基本概念(1) 总体及相关概念调查对象的全体称总体，也称母体。组成总体的每个基本单为称总体单元。总体单元既可以是自然单元，也可以是人为划分的。于是总体就有有限总体与无限总体之分，含有限单元数的总体称为有限总体；包含无限单元数的总体称为无限总体。为说明总体单元在某一方面的特征而采用的名称即为标志。如果总体单元的特征是用数量表示的，如年龄、树高、胸径、海拔等，称为数量标志。如果标志是用属性表示的，如树种、健康或不健康、坡向等，称为非数量标志或品质标志。总体特征数是指描述总体所有单元在某标志上数量特征的数值。包括总体平均数、总体总量、总体成数、总体方差和标准差等，又称总体参数。(2)样本及相关概念从全部总体单元中，按照预先规定的方法抽取一部分单元，则被抽出的这部分单元的集合称为样本，又称子样。组成样本的每个单元称样本单元，样本单元数又称样本容量。通常总体单元数用N表示，样本单元数用n表示。样本单元是总体单元的一部分，因为我们实际调查观测的是样本单元，它的形状和大小直接影响着调查的工作量、质量和成本。从理论上讲，凡是按照随机原则去抽取样本，不论单元的形状和大小如何，都可以获得总体特征数的无偏估计值。在森林调查中，依单元形状可分为面积（样地、样方）抽样，样点（角规点、成数点）抽样，线段（截距）抽样，样木（单株数）抽样。其中应用最多的是样地和样点两种。样地的形状又可分为带状、矩形圆形和方形。样地面积，我国一般采用0.06-0.08hm2，在林分变动较大的林区用0.1 hm2，幼龄林用0.01 hm2较适宜。(3) 抽样误差误差为测定值或估计值与真值之差。抽样调查以样本统计量估计总体参数，中间要经过许多环节，从抽取样本、调查、测定、记录、统计计算至估计方法，都可能出现误差。这些误差有的可能相互抵消，有的会累积，但最终反映在估计值与真值（总体参数）之差上。我们把从样本单元调查测定以及估计过程中产生的各种误差的综合量称为总误差。根据误差的性质和来源可把总误差分解为非抽样误差、偏差和抽样误差三类。非抽样误差 是指不是由于抽样和估计方法引起的误差。它不是抽样调查固有的，即使进行全面调查也会存在。其来源很多，例如，过失性错误，调查员错测、错记、虚报瞒报等等；又如，测量误差，任何仪器在无偏差的情况下，也不可能获得标志值的真值，不过这两种误差，前者可以通过做好调查人员的培训、教育、宣传、检查等措施来排除。测量误差也可视为随机误差，实际上无法避免，只是随着样本单元数的增大，其误差值逐渐减小罢了。在总误差中，一般不包括非抽样误差，但并非它不重要，而是因为这种误差的来源复杂，无法用抽样理论去估计它的量。应认真研究非抽样误差可能的来源及量的大小，并注意采取预防措施使之减少到最低限度。偏差 如果样本平均数的数学期望值等于总体平均数，则样本估计值是无偏的。否则是有偏的，偏差等于估计值的数学期望与总体参数实际值之差。偏差也称系统误差或恒定误差。其来源有测量仪器、抽样过程、估计方法。偏差的性质具有确定的方向性，不能相互抵消。在实际应用中，若偏差小于估计值标准差的1/10，则此偏差对估计值的准确度的影响可以忽略不计。抽样误差 由于只测定样本而没有观测全部总体单元而产生的误差称为抽样误差。其大小可以用标准误来表示，标准误描述各样本平均数与总体平均数的实际抽样误差的平均状况。影响抽样误差的因素主要有，总体方差，样本单元数，抽样方法及样本组织形式等。3 制定抽样设计方案的原则制定抽样调查技术方案的工作称抽样设计。抽样设计包括内容很多，主要包括样本组织和总体参数估计两个基本内容。在抽样方案设计时应遵循以下原则：(1) 抽样误差最小原则在相同的抽样强度，即调查费用一定时，抽样误差小的方案，精度高，是理想的方案。(2)调查费用最低原则费用最低原则是完成各项工作必须考虑的原则，不讲误差就谈不上抽样。同样如果不计工作成本也谈不到抽样方法。抽样调查的组织和实施，在很大程度上受经费的制约。因此，在其它条件相同下，经费支出最少的抽样方法可人为是最佳方案。(3)抽样设计效率的综合评价如果不考虑其它特殊要求，只从抽样误差和调查成本两方面出发，当然是估计精度高、费用最低的抽样设计是最佳方案。但实际上，误差最小的方案未必是费用最少的方案。因此需要综合考虑进行评价。4 组织样本方法从总体中如何抽取确定的样本单元数是样本组织方法。抽样调查研究的是概率抽样。按照总体各单元被抽中的概率，抽样分为不等概抽样和等概抽样两种方法。等概抽样可以视为不等概抽样的特殊情况。不等概抽样是指总体各单元被抽中的概率不相等的抽样。不等概抽样组织样本方法比较麻烦，统计分析、估计理论比较复杂。在某种情况下，其抽样效率比等概抽样高。不等概抽样主要有PPS抽样和PPP抽样等方法。如果抽样是按照随机原则，即能保证每个总体单元都有同样的机会被抽中，称为等概抽样。这种抽样方法是最常用、最基本的方法。根据组织样本方法不同，等概抽样可构成许多种抽样方法，主要有简单随机抽样、等距抽样、分类抽样、整群抽样、回归估计、比估计等抽样方法。在此基础上可以组合成若干新的抽样方法，如分类回归、分类比估计、双重抽样、回归整群、分类二阶抽样等。5 抽样调查的主要工作步骤由于调查总体的复杂程度和要求不同，制定一个抽样调查计划和实施的若干步骤是非常必要的。在人口稠密、交通方便、经济发达的地区进行调查，与在交通不便的深山老林、边远山区，甚至没有地形图的地区进行调查两者区别很大。同样的调查内容，在某个地区难以解决，而在另一地区可能很容易调查。一次抽样调查主要步骤如下：(1)明确调查目的调查目的是制定计划的基础，主要应包括调查成果的要求、精度、详细程度，这是各项调查不可缺少的。(2)确定总体范围划清总体的范围界限，如属地域性调查，应准备地形图、平面图、遥感像片等资料。将总体界限勾绘在图上，并求算面积。为使目标总体和抽样总体一致起来，可将非抽样对象单独区划出来，这样做可以防止偏差又能提高工效。(3)划分总体单元单元数量越大总体变动越小，但从抽样效率来看，单元数量大调查费用增加，比如要调查一个乡的四旁树株数要比调查几十户的四旁树株数困难得多。另外，测量一个1000m2的方形样地要比量测量5个200m2的圆形样地费工。在抽样比相同的情况下，单元小，样本单元数多的抽样精度高，这个问题在抽样前应慎重考虑。(4)收集资料与本次调查有关的前人留下的历史资料应尽量收集利用，如调查报告、文件、统计报表、专业报告及图面资料等。(5)设计抽样调查方案它主要体现在每次调查制定的原则方案和抽样调查技术细则之中，内容包括调查目的任务、精度要求、经费预算、抽样方法、计量方法及标准等一系列调查人员必须遵守的统一规定。(6)预备调查当调查项目多，对象比较复杂的情况下，可制定几套抽样方案，先在小范围内进行试验，目的是依据试验结果，对不同方案的误差和成本进行评价，同时对方案的技术问题进行改进，选择最佳方案。(7)制定抽样框，抽取样本抽样前应编制总体单元清单抽样框。要求抽样框中单元不应有遗漏或重复。(8)实地调查工作组织包括调查队伍的组织、分工，人员技术培训，质量检查制度，后勤保障等。(9)数据综合分析首先是对外业调查数据、图面区划进行检查，弃选和订正；待资料完整无误后进行统计分析，这些工作主要由计算机完成。(10)调查文件编写调查成果应于调查完后迅速提供调查说明书或调查报告、专题报告。其主要内容是调查最终结果、数量和估计精度以及采用的主要技术方法。必要时还应有各种附件：如统计表、图件、实物像片等。（二）区划方法与技术1、区划概述（1）区划的概念 就是分区划片，它是区域划分的简称。具体来说，区划是对地域差异性和相同性的综合分类，是揭示某种现象在区域内共同性和区域之间差异性的手段。这种划分的地域范围（或称地理单元），其内部条件、特征具有相似性，并有密切的区域内在联系性，各区域都有自己的特征，具有一定的独立性。 区划是对客观现实的反映，它侧重研究区域与区域之间不同特征、发展的条件，根据不同类型和特征的差异原则而划定的区域范围，综合论证区域发展的方向和途径。区划着眼于空间分布和宏观控制与安排，是一种发展性战略措施，虽然也谈到现状与远景，但不限于具体时间。它以地域自然条件为分类基础，因此，偏重于自然条件。（2）区划的种类 常见的区划有行政区划、自然区划、经济区划三大类。行政区划为便于进行行政管理而分级划分的区域。如省（自治区、直辖市）地区（市）、盟、州县（市）、旗乡、镇。根据国家管理需要，行政区划是可以变动的。大行政区如省、县变化比较小，变化比较大的是乡的行政管理机构和区划范围。其变动的原因是政治、经济、民族、国防的特殊需要。随着社会主义建设深入发展，行政区划变动受经济因素的影响将越来越大。自然区划自然区划是按照自然因子的差异性划分若干的自然区域。按多种因子划分的叫综合自然区划；按单项自然因子划分的叫部门区划，如气候、地貌、土壤、植被、水文等区划。自然区划是按大自然各因子划分的自然区划，是纯自然、客观的因素。经济区划经济区划是根据客观存在、各具特色的经济现象所划分的区域。它是社会劳动地域分工的一种形式，是以一定经济结构、中心城市为核心，紧密联系的地域经济（生产）综合体。经济区划有综合经济区划和部门经济区划两类。综合经济区划类似国民经济区划，包括工业、农业、交通运输业等全面的区划。部门经济区划，包括工业区划、综合农业区划、交通运输区划、商业网区划等。综合农业区划还可细分成畜牧业区划、作物区划、林种区划等。2、中国林业区划系统（1）林业区划的概念 林业区划是根据林业特点，在研究有关自然、经济和技术条件的基础上，分析、评价林业生产的特性与潜力，按照地域分异的规律进行分区划片，进而研究其区域的特点、生产条件以及优势和存在的问题，提出其发展方向、生产布局和实施的主要措施与途径。以便因地制宜，发挥区域优势，为林业建设的发展和制定长远规划等提供基本依据。林业区划亦即以全国或省（自治区、直辖市）、县（旗）为总体，在区域之间，区别差异性，归纳相似性，予以地理分区，使之成为各具特点的“林区”。应当指出，这里所说的“林区”，与通常所称的大面积森林的林区（如大兴安岭林区）概念不同，而是指按照同一经营方向，能在某种程度上发展林业的地理单元。林业区划是从全局的长远的角度，综合考虑一个地区的林业生产的发展方向、合理布局和确定最终达到的目标。（2）林业区划的意义与作用林业是国民经济的一个重要组成部分，随着我国经济建设事业的发展，不论木材、林产品的生产还是保护生态环境方面，对林业都提出了更高的要求。如何加快林业发展的步伐，以求在保护好现有森林资源的同时，迅速增加森林面积，提高森林覆盖率，加强森林经营管理，促进林木生长，同时改善生态环境，提高森林的多种经济效益，已成为林业建设的重要任务。因此，遵循客观的自然规律和经济规律，搞好林业区划工作，是十分重要的。林业生产具有很强的地域性，因地制宜是指导林业生产的一个重要原则。我国幅员辽阔，自然条件、自然资源、社会经济状况以及技术条件等，在不同地区之间千差万别，这些差异，不仅在全国，而且在一省、一县之内也明显存在，但在一定范围内又有其共同性。这些差异性与共同性是有地理分布规律的。研究林业生产条件的地域分区划片，制定各级林业区划，对合理开发利用自然资源，充分发挥森林资源的三大效益，具有重要的意义。林业区划为全面贯彻林业方针政策，加速我国商品林基地建设和生态公益林建设制定林业发展规划，并为区域社会、经济、森林资源与环境的协调发展创造条件。（3）中国林业区划系统中国林业区划是中国林业行业的生产布局区划。它以全国、省（自治区）和县行政区划为总体，分别研究其区域范围内的林业现状、存在问题、自然条件、社会经济状况及历史基础等等，探索其允许的或可能的林业生产规模、最佳布局以及对现状进行调整的必要措施。3、森林区划（1） 森林区划的目的与意义森林区划是对整个林区进行地域上的划分，将林区在地域上区划为若干个不同的单位。合理的区划对森林资源调查及经营管理具有重要的意义。森林区划又称林地区划，主要目的有：便于调整、统计和分析森林资源的数量和质量；便于组织各种经营单位；便于长期的森林经营利用活动，总结经验，提高森林经营水平；便于进行各种技术、经济核算工作。（2） 森林区划系统在新开发的林区中，森林经营工作者首先要根据全国或地区性的林业区划原则，研究各种区划单位。目前，在我国林区中，森林经营区划系统如下：1.林业局林场林班小班。较大的林场，在林场与林班之间可增划林区或作业区。2.国营林场分场（营林区或作业区）林班小班。3.集体林区的区划系统为：县乡村林班小班。（3） 森林区划原则与方法 林业局的区划林业局是林区中一个独立的林业生产和经营管理的企业单位。合理确定林业局的范围和境界是实现森林永续利用的重要保证。根据全国林业规划，我国各林区已大部分建立了林业局。在初次开展森林资源与环境管理工作的地区，首先应合理地确定林业局的范围和境界。林业局的境界确定和范围大小应根据企业类型、森林资源情况、自然地形地势、现有行政区划以及木材运输等条件而定。同时，必须考虑长期经营和永续作业的要求。 林场的区划林场是林业局下属的一个具体实施林业生产的生产单位。其区划应以全面经营森林及森林可持续经营为原则。林场的境界应尽量利用山脊、河流、道路等自然地形及永久性标志。 营林区的区划在林场内，为了合理地进行森林经营利用活动，开展多种经营以及考虑生产和职工生活的方便，根据有效经营活动范围，特别是护林防火工作量的大小，将林场再区划为若干个营林区。营林区是林场的管理单位。营林区界线一般与林班线一致，即将若干个林班集中在一起组成营林区。 林班的区划林班是在林场的范围内，为便于森林资源统计和经营管理，将林地划分为许多个面积大小比较一致的基本单位。在开展森林经营活动和生产管理时，大多以林班为单位，因此，林班是林场内具有永久性经营管理的土地区划单位。林班的区划方法有3种：即人工区划法、自然区划法和综合区划法。A. 人工区划法人工区划法是以方形或矩形进行的人工区划。林班的形状呈规整的图形，林班线需用人工伐开，呈直线或折线状。这种方法的优点是设计简单，林班面积大小基本一致，林班线的走向容易辨别，在平原及丘陵地区有利于调查统计和开展各种经营活动，并可作为防火线及道路使用。缺点是在起伏较大的林区，如果用人工区划，会大大增加伐开林班线的工作量，而林班线起不到对经营管理有利的作用。此法适用于平坦地区及丘陵地带的林区及部分人工林区。B. 自然区划法自然区划法是以林场内的自然界线及永久性标志，如河流、沟谷、分水岭及道路等作为林班线划分林班的方法。因而林班面积大小不一，形状也不规整。自然区划的林班多为两面山坡夹一沟，这样便于经营管理。如面积过大时，可以一个坡面作一个林班。林区中永久性的道路是进行森林经营利用重要的设施