來源：海外網(wǎng)
【俠客島按】
你知道中國有多少棵樹嗎？
近日，由北京大學(xué)、中國科學(xué)院等科研機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，首次對全國樹木數(shù)量進(jìn)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(shù)為1426±3.5億棵，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)“人均百樹”。
為什么要“數(shù)”樹？怎么“數(shù)”才科學(xué)？俠客島邀請了北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)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(diào)查。圖源：中國環(huán)境
一
中國有多少棵樹？
在完成調(diào)查前，說實(shí)話，我對這個(gè)數(shù)字也沒概念。
現(xiàn)在，我可以告訴大家的是，根據(jù)我們的調(diào)查估計(jì)，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(fā)現(xiàn)——
從植被類型看，寒溫帶針葉林植被區(qū)以約720棵/公頃的樹密度，貢獻(xiàn)了全國超六成的樹木（約879億棵樹）；而暖溫帶落葉闊葉林區(qū)的樹木密度最高，約989棵/公頃。
從地理區(qū)域看，西南地區(qū)樹最多，約360億棵；東北、東南、西南地區(qū)的樹木數(shù)量和密度，顯著高于北方和西北地區(qū)。從流域看，長江流域以約496億棵樹的絕對優(yōu)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(shù)量均超過100億棵，占全國樹木總量的32%。其中，四川憑借復(fù)雜地形和多樣氣候條件，樹木數(shù)量達(dá)全國之首。而在人均數(shù)量上，西藏位列第一，人均擁有近2000棵樹。
郭慶華團(tuán)隊(duì)在開展野外調(diào)查。圖源：受訪者供圖
二
中國這么大，這么多的樹，是怎么“數(shù)”出來的呢？這個(gè)過程可能跟很多人想象得不一樣。
我們通過科學(xué)抽樣，選取了超7.6萬個(gè)樣方，通過實(shí)地調(diào)查樣方，估算出全國樹木總量。
這7萬多個(gè)樣方，我們團(tuán)隊(duì)走了個(gè)遍，前后花了10年左右時(shí)間，采集了400多TB數(shù)據(jù)。什么概念呢？一張照片按5M大小算，400TB相當(dāng)于8000多萬張照片的體量。
采集這么多數(shù)據(jù)，光靠肉眼和紙筆記錄肯定做不到。我們把“數(shù)”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(jī)上的激光雷達(dá)傳感器。
我們研發(fā)出一些設(shè)備和工具，把它們掛在無人機(jī)上。其中有激光發(fā)射器，每秒可發(fā)射出上百萬個(gè)激光脈沖，而且可旋轉(zhuǎn)，能多角度采集數(shù)據(jù)；還有相機(jī)，可同步拍攝照片、視頻等數(shù)據(jù)，與激光數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充。
隨身攜帶的“眼睛”是手持設(shè)備。
最早我們帶的是類似于背包的設(shè)備，這幾年迭代到手持大小，更輕便，功能也更多。手持設(shè)備也可同步采集激光和影像數(shù)據(jù)。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(shè)備和技術(shù)，全是我們自主研發(fā)的。
無人機(jī)在為樹林做“CT掃描”。圖源：受訪者供圖
三
有人問，現(xiàn)在AI這么火，你們用上了嗎？
答案當(dāng)然是肯定的。
如果說激光雷達(dá)和相機(jī)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(shí)際測量過程中，我們經(jīng)常遇到一個(gè)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(gè)水平面上計(jì)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(diào)整飛行高度。
AI在軟件端的應(yīng)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(shù)據(jù)，如果都靠人工去提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)，那要等到什么時(shí)候？這時(shí)就要用上AI算法，比如怎么建立一個(gè)AI模型，讓它自動(dòng)提取森林的結(jié)構(gòu)參數(shù)等。
AI要做的，就是解讀上面說的CT掃描片，發(fā)現(xiàn)其中的關(guān)鍵信息，再整理成報(bào)告，形成樹密度地圖等。
激光雷達(dá)點(diǎn)云單木分割結(jié)果。圖源：中國環(huán)境
四
十年“數(shù)”樹，我們是認(rèn)真的。我覺得我們干了件很酷的事。
當(dāng)然也有人問：做這事的意義是啥？
其一，樹的數(shù)量和密度是生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的晴雨表，一個(gè)地方生態(tài)好，樹密度就會(huì)高一點(diǎn)。反之亦然。
其二，現(xiàn)在全球都面臨應(yīng)對氣候變化的時(shí)代課題。中國作為負(fù)責(zé)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(xù)為地球增添綠色。
基于這些考慮，我認(rèn)為摸清樹木家底十分重要。這項(xiàng)工作可以為我們更高質(zhì)量地種樹提供數(shù)據(jù)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(tuán)隊(duì)多年如一日，始終堅(jiān)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(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
口述／郭慶華（北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所所長）
采訪整理／一鶴
編輯/點(diǎn)蒼、辛夷、云鶴
來源/俠客島微信公眾號
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