全國(guó)樹(shù)木“摸家底” 約1426億棵樹(shù)背后有何科技密碼？

原標(biāo)題：全國(guó)樹(shù)木“摸家底” 約1426億棵樹(shù)背后有何科技密碼？

大約1426億棵樹(shù)，站立于我國(guó)960萬(wàn)平方公里的土地上，裝點(diǎn)著腳下這片熱土。此次摸家底的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)各地的樹(shù)密度也是差異明顯，那么，哪些地區(qū)的樹(shù)最高？哪些地區(qū)的林最密呢？

哪些地區(qū)的樹(shù)最高？哪些地區(qū)的林最密？

分區(qū)域看，西南最多，達(dá)到了360億棵，華南與華東次之，分別為328億棵和259億棵。

北京大學(xué)遙感與地理信息研究所所長(zhǎng) 郭慶華：我們首先要對(duì)我們家底摸清楚，另一方面還有很重要一點(diǎn)就是樹(shù)的密度，我們中國(guó)要種多少棵樹(shù)，包括我們的碳匯的一個(gè)核算，同時(shí)也是森林健康一個(gè)很重要的晴雨表。

研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)各地樹(shù)密度差異明顯。東北、西南、華南樹(shù)木集中，西北、華北因自然條件嚴(yán)酷，林木稀疏。郭慶華課題組還繪制出全國(guó)30米分辨率的森林冠層高度圖。2023年5月，他們?cè)谖鞑夭馨l(fā)現(xiàn)一棵高達(dá)102.3米的西藏柏木，為亞洲目前已知最高樹(shù)木。激光雷達(dá)為這一發(fā)現(xiàn)提供了精準(zhǔn)支撐。在“樹(shù)王”所在林區(qū)，70米以上的樹(shù)有百余棵，90米以上的亦有二十多棵，顯示出原始森林的壯闊與多樣。

北京大學(xué)遙感與地理信息研究所特聘副研究員 任淯：通過(guò)我們的軟件和我們的算法，我們首先把數(shù)據(jù)歸一化，然后進(jìn)行單木分割，就可以得到每一棵樹(shù)的它的屬性信息，然后我們就可以快速地去定位到大概一個(gè)最高樹(shù)的區(qū)域。

從“樹(shù)”到“數(shù)” 首張“樹(shù)密度地圖”如何繪制？

剛才科研人員提到了算法，那么，從樹(shù)木到數(shù)據(jù)，這張信息量巨大的“樹(shù)密度地圖”究竟是如何畫(huà)出來(lái)的？這當(dāng)然不是魔術(shù)，而是科學(xué)的力量。

在位于重慶璧山區(qū)的東風(fēng)林場(chǎng)，一架搭載了北京大學(xué)自主研發(fā)的激光雷達(dá)技術(shù)的無(wú)人機(jī)騰空而起，向著茫茫林海進(jìn)發(fā)。

重慶市林業(yè)投資開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司技術(shù)員 杜競(jìng)溥：以前傳統(tǒng)的這種調(diào)查方式是抽樣調(diào)查。那我們總共也就一天能做1600平米的一個(gè)面積的那個(gè)調(diào)查。但現(xiàn)在有了激光無(wú)人機(jī)以后，我們就可以一天能做到2000到3000畝的這樣一個(gè)整片森林區(qū)域的調(diào)查。

記者看到，通過(guò)激光雷達(dá)技術(shù)實(shí)時(shí)采集的大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在后臺(tái)迅速生成三維立體圖譜。圖譜上，樹(shù)木的高度、胸徑、數(shù)量等信息被精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)。

為摸清全國(guó)樹(shù)木底數(shù)，科研團(tuán)隊(duì)在全國(guó)利用無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)構(gòu)建了7萬(wàn)多個(gè)森林樣地，每個(gè)樣地1公頃，再融合衛(wèi)星影像等多源遙感數(shù)據(jù)，借助人工智能提取特征、訓(xùn)練模型，最終用地面數(shù)據(jù)反復(fù)校驗(yàn)，探索出一條全新技術(shù)路徑。

密林穿行零墜落 無(wú)人機(jī)如何”盲飛“百萬(wàn)里？

在枝葉交錯(cuò)的林區(qū)深處，無(wú)人機(jī)要穿行其中并不容易。信號(hào)丟失、低溫嚴(yán)寒、高壓線密布，哪一樣都可能讓它“掉鏈子”。但它沒(méi)有失誤、沒(méi)有墜毀，靠的是什么？是研發(fā)團(tuán)隊(duì)為它量身打造的“三層避障系統(tǒng)”，也是硬核科技的默默托舉。

這是去年冬天，內(nèi)蒙古零下15至零下25攝氏度極寒中拍下的作業(yè)畫(huà)面：激光雷達(dá)無(wú)人機(jī)順著線路平穩(wěn)飛行，精準(zhǔn)識(shí)別分叉，自主轉(zhuǎn)向；這是團(tuán)隊(duì)在塔克拉瑪干沙漠和羅布泊作業(yè)的情景。黃沙撲面，龍卷風(fēng)、沙暴頻發(fā)，無(wú)人機(jī)仍高效完成近千公里數(shù)據(jù)采集，精度全部達(dá)標(biāo)。

在野外，高壓線是無(wú)人機(jī)作業(yè)的最大障礙。為此，科研人員精心研發(fā)應(yīng)對(duì)方案。無(wú)人機(jī)的激光雷達(dá)每秒最大發(fā)射200萬(wàn)次脈沖，可生成前方50米范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)3D點(diǎn)云圖像，精度達(dá)到厘米級(jí)；一旦檢測(cè)到障礙物，如建筑物、樹(shù)木，無(wú)人機(jī)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行懸停動(dòng)作；信號(hào)中斷時(shí)，可以在原地進(jìn)行懸停、落地，也可逆向返航或繼續(xù)執(zhí)行作業(yè)，多種模式選擇，大大提高了作業(yè)的可靠性。

如何讓1426億棵樹(shù)發(fā)揮最大的生態(tài)效益？

樹(shù)木是天然的“碳捕手”，但并非數(shù)量越多越好。高密度的人工林可能會(huì)“內(nèi)卷”，反倒不如天然的混交林更有效。那么，如何讓1426億棵樹(shù)發(fā)揮最大的生態(tài)效益？答案，藏在“碳賬本”里。

在調(diào)查中，郭慶華教授曾見(jiàn)過(guò)一些“密不透風(fēng)”的人工林。當(dāng)林木密度過(guò)高時(shí)，樹(shù)木之間爭(zhēng)搶陽(yáng)光、水分和養(yǎng)料，激烈的競(jìng)爭(zhēng)反而會(huì)抑制它們的生長(zhǎng)。

北京大學(xué)遙感與地理信息研究所所長(zhǎng) 郭慶華：特別是我們還發(fā)現(xiàn)在有些樹(shù)密度很高的地方，它的碳匯的潛力并不是非常好，也就是說(shuō)不是樹(shù)種越多越好，有一個(gè)比較最佳的樹(shù)密度臨界點(diǎn)。

未來(lái)，依托“樹(shù)密度地圖”，森林的管理與規(guī)劃將更加高效。同時(shí)，在碳交易中，地圖提供的精準(zhǔn)林業(yè)數(shù)據(jù)，將為碳匯定價(jià)和政策制定提供堅(jiān)實(shí)依據(jù)。