典型省份森林资源清查中的分层抽样设计与效率分析

作     者：林川 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓华锋

授予年度：2019年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：分层抽样 系统抽样 活立木蓄积量 森林资源连续清查 效率分析 

摘      要：森林资源为人类提供物质资源保障和良好生存环境,作为反映森林资源现状优劣的一个重要指标,实时有效地获取森林蓄积量的现状及动态变化极为重要。目前,我国系统性的森林蓄积量监测技术主要是森林资源连续清查,其调查间隔期为5年,每5年产生一份新的全国森林资源清查报告。本文以我国地形地貌多样,资源分布不均匀的典型省份为例,在传统的系统抽样方法基础上,尝试通过分层抽样技术优化设计抽样方案,通过确保精度和减少样地数量,以提高今后一类清查的效率。本文以河北省、安徽省为研究区域,针对活立木蓄积量指标研究探讨全新的分层方案。在两省内采用之前系统抽样的网格布点的样地为监测对象,尝试利用依据不同属性分层,合理设计不同分层方案,将得到的活立木蓄积量的精度与系统抽样方案进行对比,并基于样地数进行效率分析,最后得出结论。此次研究以第八次森林资源连续清查数据为基础数据,以系统抽样布点样地为抽样监测对象,依地貌、县界、郁闭度三个大类属性进行分层,每一种属性分层根据其特点,又细分成两层与三层,共得到三类六种分层方案。通过比较六种方案的抽样精度与之前的系统抽样精度,确定更为有效的分层抽样方案。研究表明:针对活立木蓄积,河北省六种抽样方案的抽样精度均达到90%以上,系统抽样为94.33%,分层方案中按照地貌、县界、郁闭度属性分两层得到的蓄积抽样精度分别为:94.33%、94.34%、94.79%;分层方案中按照地貌、县界、郁闭度属性分三层得到的蓄积抽样精度分别为:94.36%、94.35%、94.89%。相应地,安徽省六种抽样方案的抽样精度均达到90%以上,系统抽样为96.08%,分层方案中按照地貌、县界、郁闭度属性分两层得到的蓄积抽样精度分别为:96.09%、96.07、96.82%;分层方案中按照地貌、县界、郁闭度属性分三层得到的蓄积抽样精度分别为:96.31%、96.31%、96.96%。三类六种对活立木蓄积的抽样方案全部达到我国一类调查技术规定要求,表明分层抽样方案对于我国一些地形地貌多样的省份的可行性。在样地数效率分析当中,三类六种分层抽样方案样地块数均有所降低。河北省,以郁闭度属性分层的抽样方案最佳,当以郁闭度属性分两层时所需样地数为6962块;当以郁闭度属性分三层时所需样地数为6728块。将分层抽样精度降低到与系统抽样精度一致时,以郁闭度属性分三层的分层方案中所需样地块数最少,仅需要5389块样地,效率提高了 54%。安徽省的三类六种分层抽样方案中。同样以郁闭度分层的抽样方案最佳,当郁闭度分两层时所需样地数为7179块;当以郁闭度属性分三层时所需样地数为7153块。将分层抽样精度降低到与系统抽样精度一致时,同样以郁闭度属性分三层的分层方案中所需样地块数最少,仅需要4156块样地,效率提高了 64%。综上所述,以郁闭度属性分层为最优分层方案,将其总体分成三层得到的抽样精度最高,样地数最少。