中國首張「樹密度地圖」發布：全國約1426億棵樹人均百棵

據新華社報道，近日，北京大學地球與空間科學學院教授、遙感與地理信息研究所所長郭慶華的研究團隊，利用自主研發的激光雷達系統，結合衛星遙感數據和AI模型，首次對全國樹木數量進行精細測算，並繪製出我國首張「樹密度地圖」。研究顯示，截至2020年，全國約有1426億棵樹，平均樹密度約為689棵/公頃，相當於中國人均擁有約100棵樹 。

這張「樹密度地圖」不僅展示了中國森林的整體分布，還精確到每個位置的樹木數量，凝聚了郭慶華團隊十餘年的心血。從流域來看，長江流域以約496億棵樹位居首位；省域方面，四川的樹木數量全國居首，西藏人均樹木數量第一，人均近2000棵。

製作這張地圖，並非易事。團隊沒有逐棵數樹，而是採用創新技術。他們用無人機搭載激光雷達傳感器，飛躍目標林區。激光雷達發射激光脈衝，測量其從地面和樹冠返回的時間，獲取森林三維點雲數據，這些數據就像人體CT斷層圖，清晰反映每棵樹的位置、形狀和高度。團隊在全國典型森林持續掃描，獲取7萬多個1公頃的無人機激光雷達樣方數據。基於樣方數據，利用自研AI單木分割算法提取單株樹木，統計數量，構建樣本庫。最後，借助衛星遙感數據和AI模型，估算全國森林樹木數量。

整個過程充滿挑戰。以往林業調查多為人工，樣方小，放大到全國誤差大。郭慶華團隊的樣方為1公頃，且要兼顧樹種和地區類型，成員走遍7萬多個樣方，耗時10年，採集400多TB數據，相當於8000多萬張5M照片的體量。AI模型構建也無現成經驗，團隊不斷用樣方和遙感數據訓練AI算法，創建最優模型。

實地測量中，天氣、空氣濕度等影響測量精度。雨雪、霧霾散射或吸收激光信號，強風影響無人機穩定性。為此，團隊進行技術開發，使設備初步具備在惡劣天氣下工作的能力。另外，中下層層樹木被冠層遮擋難以識別，團隊通過點雲優化處理、人工驗證校正參數和引入不確定性估計，有效降低估算誤差。

激光雷達技術是樹木測量的關鍵，郭慶華將其形容為「對物理現實世界的數字複製技術」。它能「透視」森林內部結構，分辨率達釐米級，可清晰呈現樹高、粗細和樹冠大小。過去近20年，郭慶華致力於將該技術用於生態學領域，帶領團隊研發相關軟硬件。此前，國內森林計測儀器多依賴進口，功能單一，難以適應複雜林況。郭慶華團隊自主研發空地一體化遙感平台，集成多種設備，輕便靈活，能在複雜條件下實現高精度數據採集。

得益於激光雷達技術，更多科研成果不斷湧現。在中科院地球大數據科學工程項目支持下，郭慶華作為「新一代中國植被圖繪製」主要負責人之一，聯合300多名專家和學者，利用多種遙感技術採集中國植被數據，更高分辨率、更準確的新一代中國植被圖即將完成，距離上一代植被圖繪製已過去40多年。

郭慶華表示，團隊的最終目的是瞭解中國森林質量。在「雙碳」目標下，中國需要更精准的「綠色賬本」，不僅關注森林面積，還包括單木級別的碳儲量、生物多樣性支撐能力等。此次「樹密度地圖」的繪製，為森林資源管理、生態修復、生物多樣性保護以及碳匯評估提供了重要的數據支持，也為全球生態系統可持續管理貢獻了中國智慧與方案。