激光雷達(dá)森林調(diào)查，可通過軟件自動(dòng)生成森林面積、蓄積、林相、生長(zhǎng)量、路網(wǎng)、居民分布、水網(wǎng)、植被高度、碳匯、平均胸徑、樹高、火災(zāi)管理方案、采伐規(guī)劃圖等圖表產(chǎn)品，可以便捷地監(jiān)測(cè)森林資源的存量及其變化，而且越是連年開展，成本越低廉，因此非常適用于當(dāng)今需要按年度報(bào)告的自然資源管理制度。

    近年來，越來越多的人開始關(guān)注激光雷達(dá)森林調(diào)查，但對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)，越是熱，越需要冷靜看待，需要從各個(gè)側(cè)面加以認(rèn)識(shí)。

　  北京中林聯(lián)林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司近四五年來一直在調(diào)研和準(zhǔn)備激光雷達(dá)森林調(diào)查技術(shù)。但直到目前，負(fù)責(zé)任地承攬業(yè)務(wù)還欠缺經(jīng)驗(yàn)。

　  激光雷達(dá)森林調(diào)查技術(shù)，在北歐已有20余年的應(yīng)用歷史。北歐立木拍賣需要盡可能精準(zhǔn)的存量數(shù)據(jù)，但傳統(tǒng)光學(xué)遙感不能穿透林冠層，是靠反演推斷立木蓄積的，精準(zhǔn)度不夠，一般只能夠達(dá)到70%。所以，市場(chǎng)需求促成了這項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)生。

　雖然現(xiàn)在高分辨率衛(wèi)星也能偵測(cè)地表情況，激光雷達(dá)不是唯一選擇，但要想精準(zhǔn)地統(tǒng)計(jì)林內(nèi)信息，唯激光雷達(dá)可以做到。

　不過，激光雷達(dá)森林調(diào)查也存在一些技術(shù)瓶頸。

　第一，小馬拉不動(dòng)大車。激光雷達(dá)掃描儀功率太弱的話，激光也不能穿透林冠層。例如，Optech Orion所需的功率：電壓28伏，功率300瓦，電流12安。投入正規(guī)應(yīng)用的機(jī)載激光雷達(dá)掃描儀，一般都在20千克以上，早期的設(shè)計(jì)，都在40千克以上。激光功率小了不行，大了也不行，激光太強(qiáng)，會(huì)刺傷地面人員的眼睛。

　  一般無人機(jī)能夠裝載的激光掃描器，多數(shù)都像罐頭盒子一樣大，它發(fā)射的激光大部分都不能穿透林冠層。另外，無人機(jī)電池小，滯空時(shí)間一般都在1小時(shí)以內(nèi)，操作很繁瑣。無人機(jī)也有以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的，但是，這種無人機(jī)在林區(qū)使用，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)很大，沒人敢用。高端軍用無人機(jī)不會(huì)存在這些問題，但把軍用無人機(jī)用在這里，好比用高射炮打蚊子。

　用無人機(jī)做較小樣區(qū)實(shí)驗(yàn)可以，但在正式調(diào)查中，現(xiàn)在一般都用有發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器（飛機(jī)、直升機(jī)、三角翼飛行器等）。目前唯一實(shí)用的辦法是，利用有人駕駛的飛行器，攜帶較大功率的激光雷達(dá)掃描儀。國(guó)外都是這樣。我國(guó)林業(yè)的防火飛機(jī)很多，這是一個(gè)有利條件。

　第二，用激光雷達(dá)調(diào)查森林立木蓄積，有兩種方法，一種是單株樹法，這個(gè)方法好比X光能把人的骨頭架子透視出來一樣，對(duì)主林層的樹木預(yù)測(cè)很精準(zhǔn)，但對(duì)受到遮蔽的下林層樹木，會(huì)存在漏測(cè)和誤測(cè)的問題。另一種方法是樣地法，這種方法效率高，缺點(diǎn)是對(duì)主林層立木蓄積的預(yù)測(cè)精度不如單株樹法。但就一整片森林總體而言，樣地法在立木蓄積量的估計(jì)精度方面依然顯著優(yōu)于單株樹法。北歐一直是這兩種方法并存，由森林結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和調(diào)查者的偏好決定。比如你要調(diào)查的是人工純林，那么單株樹法更適用。

　第三，必須在飛行區(qū)內(nèi)設(shè)置一些樣地，進(jìn)行人工調(diào)查，再據(jù)此擬合統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型并編寫運(yùn)算程序。因此，激光雷達(dá)調(diào)查的精確性，終歸還是取決于抽樣調(diào)查方案以及樣地實(shí)測(cè)。所以，樣地調(diào)查的質(zhì)量是關(guān)鍵。樣地調(diào)查工作量巨大。中林聯(lián)曾經(jīng)計(jì)劃在海南對(duì)一個(gè)6000公頃的熱帶林區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性激光雷達(dá)調(diào)查。分層抽樣的樣地是700個(gè)，需要140個(gè)工作日才能完成。這在熱帶地區(qū)很難實(shí)施。最理想狀態(tài)是，樣地調(diào)查和遙感數(shù)據(jù)收集同步，否則蓄積量總體參數(shù)的估測(cè)精度會(huì)降低。

   第四，是激光雷達(dá)的調(diào)查成本。如果是第一次并且小面積地使用激光雷達(dá)技術(shù)，成本比較昂貴。但調(diào)查區(qū)的規(guī)模越大，單位面積的均攤成本就越低，北歐已可接近人工成本。如果此后每年調(diào)查，那么成本就會(huì)低于人工成本。

   第五，飛行方案設(shè)計(jì)關(guān)乎數(shù)據(jù)收集密度和收集成本。僅用飛行器飛一下是簡(jiǎn)單，問題是，如何飛？飛回來的數(shù)據(jù)如何處理？飛行器的飛行速度、飛行高度、飛行狀態(tài)、飛行姿態(tài)參數(shù)、坐標(biāo)定位精度、地形、風(fēng)和云的影響等，乃至如何把激光掃描儀安裝在吊艙里等各個(gè)細(xì)節(jié)，都會(huì)影響儀器對(duì)地面的掃描。所有這些細(xì)節(jié)對(duì)數(shù)據(jù)都有干擾，都必須回歸到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，通常由軟件自動(dòng)完成。常見的飛行速度介于100-200節(jié)（海里/小時(shí)）之間，飛行高度介于500-3500米之間。飛行航線必須重疊。一般重疊率為25%至30%。

    雖然激光雷達(dá)存在這樣那樣的問題，但國(guó)內(nèi)仍有很多人都在密切關(guān)注它，有一些專業(yè)研究團(tuán)隊(duì)正在從不同角度研究。侯正陽(yáng)、徐晴以“3S”技術(shù)、林學(xué)、抽樣調(diào)查、數(shù)學(xué)建模、機(jī)器學(xué)習(xí)等為理論和技術(shù)手段，致力于解決森林資源與結(jié)構(gòu)參數(shù)的定量遙感和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。他們發(fā)現(xiàn)并解釋了森林調(diào)查樣地與遙感數(shù)據(jù)空間分辨率不一致引起的分析結(jié)論失真問題，提出了無偏修正公式；首次發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出適用于森林資源與結(jié)構(gòu)參數(shù)預(yù)測(cè)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的遙感輔助數(shù)據(jù)的基本特征和篩選方法；發(fā)現(xiàn)并提出了在不降低清查精度原則下大幅減少樣地的森林清查設(shè)計(jì)技術(shù)；攻克了地基雷達(dá)樣地調(diào)查技術(shù)；首創(chuàng)了機(jī)載激光雷達(dá)調(diào)查森林資源的樣地法和單株樹法的融合，形成了具備更多、更優(yōu)功能的方法體系。

　 各國(guó)都在周期性地開展森林資源清查。這類清查，都是通過設(shè)置樣地、實(shí)測(cè)與復(fù)測(cè)的方法獲取樣本統(tǒng)計(jì)量?？墒牵滞植荚陔y以進(jìn)入的地區(qū)，直到現(xiàn)在，有些地方特別是高山地區(qū)，還沒有一個(gè)有效的清查手段。

   今后的森林清查模式，可能既不是完全依靠光學(xué)遙感，也不是完全依靠激光雷達(dá)，很可能是以下幾種模式的融合：?jiǎn)渭儥C(jī)載激光雷達(dá)加人工樣地調(diào)查；單純光學(xué)遙感；激光雷達(dá)結(jié)合光學(xué)遙感；機(jī)載激光雷達(dá)結(jié)合地基雷達(dá)；單純地基雷達(dá)。