來源:海外網

【俠客島按】

你知道中國有多少棵樹嗎？

近日，由北京大學、中國科學院等科研機構組成的聯合研究團隊，首次對全國樹木數量進行測算，繪制出中國首張“樹密度地圖”。

截至2020年，中國樹木總數為1426±3.5億棵，相當于實現“人均百樹”。

為什么要“數”樹？怎么“數”才科學？俠客島邀請了北京大學遙感與地理信息系統研究所所長郭慶華，一起來聽他的講述。

郭慶華（中）在開展野外調查。圖源：中國環境

一

中國有多少棵樹？

在完成調查前，說實話，我對這個數字也沒概念。

現在，我可以告訴大家的是，根據我們的調查估計，截至2020年，中國大約有1426億棵樹，中國人均擁有約100棵樹。

在研究中，有很多有意思的發現——

從植被類型看，寒溫帶針葉林植被區以約720棵/公頃的樹密度，貢獻了全國超六成的樹木（約879億棵樹）；而暖溫帶落葉闊葉林區的樹木密度最高，約989棵/公頃。

從地理區域看，西南地區樹最多，約360億棵；東北、東南、西南地區的樹木數量和密度，顯著高于北方和西北地區。從流域看，長江流域以約496億棵樹的絕對優勢居于首位，東南諸河流域、西南諸河流域、珠江流域與松遼流域等，均有超100億棵樹。

從省域看，四川、黑龍江、云南和廣西的樹木數量均超過100億棵，占全國樹木總量的32%。其中，四川憑借復雜地形和多樣氣候條件，樹木數量達全國之首。而在人均數量上，西藏位列第一，人均擁有近2000棵樹。

郭慶華團隊在開展野外調查。圖源：受訪者供圖

二

中國這么大，這么多的樹，是怎么“數”出來的呢？這個過程可能跟很多人想象得不一樣。

我們通過科學抽樣，選取了超7.6萬個樣方，通過實地調查樣方，估算出全國樹木總量。

這7萬多個樣方，我們團隊走了個遍，前后花了10年左右時間，采集了400多TB數據。什么概念呢？一張照片按5M大小算，400TB相當于8000多萬張照片的體量。

采集這么多數據，光靠肉眼和紙筆記錄肯定做不到。我們把“數”樹的過程，理解為給樹林做CT掃描。它離不開兩只“眼睛”：一只在空中，一只隨身攜帶。

空中的“眼睛”是無人機上的激光雷達傳感器。

我們研發出一些設備和工具，把它們掛在無人機上。其中有激光發射器，每秒可發射出上百萬個激光脈沖，而且可旋轉，能多角度采集數據；還有相機，可同步拍攝照片、視頻等數據，與激光數據互為補充。

隨身攜帶的“眼睛”是手持設備。

最早我們帶的是類似于背包的設備，這幾年迭代到手持大小，更輕便，功能也更多。手持設備也可同步采集激光和影像數據。我們在林下隨走隨拍，效率比以前高了很多。

天上的“眼睛”俯瞰下面的情況，隨身攜帶的“眼睛”平視和仰視，這樣一來，一片樹林的全景圖很快就繪制出來了。

這些設備和技術，全是我們自主研發的。

無人機在為樹林做“CT掃描”。圖源：受訪者供圖

三

有人問，現在AI這么火，你們用上了嗎？

答案當然是肯定的。

如果說激光雷達和相機是眼睛，那AI就是智慧大腦。無論在硬件端還是軟件端，AI都是我們的好幫手。

在實際測量過程中，我們經常遇到一個難題：同一片樹林的地表是有起伏的，如果要知道這里面每棵樹的高度，顯然不能把所有樹都放在同一個水平面上計算。

因此，我們針對地形的起伏，把包含AI算法的模組固化到硬件中，這樣就可以針對地形起伏來調整飛行高度。

AI在軟件端的應用就更重要了。

試想，在上千平方公里或更大面積上采集出的巨量數據，如果都靠人工去提取關鍵數據點，那要等到什么時候？這時就要用上AI算法，比如怎么建立一個AI模型，讓它自動提取森林的結構參數等。

AI要做的，就是解讀上面說的CT掃描片，發現其中的關鍵信息，再整理成報告，形成樹密度地圖等。

激光雷達點云單木分割結果。圖源：中國環境

四

十年“數”樹，我們是認真的。我覺得我們干了件很酷的事。

當然也有人問：做這事的意義是啥？

其一，樹的數量和密度是生態系統質量的晴雨表，一個地方生態好，樹密度就會高一點。反之亦然。

其二，現在全球都面臨應對氣候變化的時代課題。中國作為負責任大國，這些年人工林的種植面積居世界首位，未來我們還將繼續為地球增添綠色。

基于這些考慮，我認為摸清樹木家底十分重要。這項工作可以為我們更高質量地種樹提供數據支撐，比如，在哪里種樹，種什么類型的樹，種多少棵樹等。因此我們團隊多年如一日，始終堅持做森林研究。

作為一名科研工作者，我希望能夠通過自己的研究，為地球的可持續發展貢獻力量。

口述／郭慶華（北京大學遙感與地理信息系統研究所所長）

采訪整理／一鶴

編輯/點蒼、辛夷、云鶴

來源/俠客島微信公眾號