林草生态综合监测评价技术方案.docx
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林草生态综合监测评价技术方案
为贯彻《森林法》《草原法》《防沙治沙法》及相关法律法规,落实国家林草局“组织开展森林、草原、湿地、荒漠和陆生野生动植物资源动态监测与评价”职责,根据国家林草生态综合监测评价体系总体构架,制定本技术方案,规定了林草生态综合监测评价的目的任务、内容指标、技术方法和相关要求。
一、总体要求
(一)目的任务
查清全国和各省森林、草原、湿地、荒漠等林草资源的种类、数量、质量、结构、分布,掌握年度消长动态变化情况,分析评价林草生态系统状况、功能效益以及演替阶段和发展趋势,为制定和调整林草资源监督管理和生态系统保护修复的方针政策,支撑林长制督查考核、碳达峰碳中和战略,编制林草发展规划、国民经济与社会发展规划等提供科学依据。
具体任务包括:
1.建立健全国家林草资源及其生态系统(包括森林、草原、湿地、荒漠,简称“林草生态”,下同)综合监测评价体系,完善监测评价技术标准规范。
2.开展林地、草地、湿地数据与第三次全国国土调查(简称“国土三调”)数据对接融合,构建林草资源“图数库”,形成综合监测统一本底。
3.开展基于遥感的林草生态图斑监测,以及第十次全国森林资源清查、草原监测评价等基于地面样地的抽样监测,产出林草资源年度数据,编制国家林草资源及其生态状况白皮书。
4.建立林草生态综合监测数据库,构建数据采集、处理、分析、服务信息平台,提升林草生态综合监测信息服务水平。
5.开展综合监测评价理论研究和技术攻关,重点推进人工智能识别、激光雷达测树、关联耦合分析等关键技术,持续推进调查仪器设备研发升级,不断推进监测方法和技术手段的科技进步。
(二)对象时点
监测对象为林草资源,包括林地、草地、湿地、荒漠及其附着的森林资源和草资源,以及其他土地上的林木资源。
评价对象为森林、草原、湿地、荒漠等林草生态系统。
监测统一时点为每年的10月31日。
(三)数学基础
1.平面坐标系统采用CGCS2000国家大地坐标系;
2.高程系统采用1985国家高程基准;
3.地图投影方式采用高斯-克吕格投影。
其中,1:
2000、1∶5000、1∶10000标准分幅图或数据,按3˚分带;1∶50000标准分幅图或数据,按6˚分带。
(四)精度要求
1.参考遥感影像空间分辨率优于2m。
2.林地、草地、湿地区划最小面积400m2;其他地类区划最小面积600m2,荒漠地区可适当减低精度,但不应低于1500m2。
3.森林、草原、湿地面积精度95%以上(按可靠性95%计算);森林蓄积量、生物量、碳储量精度90%以上(按可靠性95%计算)。
(五)计量单位
1.面积计量单位采用平方米(m2),精确到1m2;面积统计单位为公顷(hm2)。
2.林木胸径计量单位采用厘米(cm),精确到0.1cm;树高计量单位采用米(m),精确到0.1m。
3.草群平均高计量单位采用厘米(cm),精确到1cm;草产量计量单位采用千克(kg),精确到0.1kg。
4.森林蓄积量计量单位采用立方米(m3),精确到0.1m3;每公顷蓄积量计量单位采用立方米/公顷(m3/hm2),精确到0.01m3/hm2。
5.生物量和碳储量计量单位采用千克(kg),精确到0.1kg;统计单位为吨(t)。
(六)技术依据
GB/T38590-2020森林资源连续清查技术规程
GB/T38582-2020森林生态系统服务功能评估规范
GB/T35377-2017森林生态系统长期定位观测指标体系
GB/T21010-2017土地利用现状分类
GB/T33027-2016森林生态系统长期定位观测方法
GB/T15968-2016遥感影像平面图制作规范
GB/T30363-2013森林植被状况监测技术规范
GB/T26424-2010森林资源规划设计调查技术规程
GB/T17296-2009中国土壤分类与代码
GB/T24708-2009湿地分类
GB/T24255-2009沙化土地监测技术规程
GB/T20483-2006土地荒漠化监测方法
LY/T2902-2017岩溶石漠生态系统服务评估规范
LY/T2908-2017主要树种龄级与龄组划分
LY/T2899-2017湿地生态系统服务评估规范
LY/T2792-2017戈壁生态系统服务评估规范
LY/T2241-2014森林生态系统生物多样性监测与评估规范
LY/T2084-2013国家级公益林区划技术规程
LY/T2012-2012林种分类
LY/T2006-2012荒漠生态系统服务评估规范
LY/T1957-2011国家森林资源连续清查数据处理统计规范
LY/T1955-2011林地保护利用规划林地落界技术规程
LY/T1954-2011森林资源调查卫星遥感影像图制作技术规程
LY/T1812-2009林地分类
TD/T1055-2019第三次全国国土调查技术规程
NY/T3648-2020草地植被健康监测评价方法
NY/T2998-2016草地资源调查技术规程
NY/T2997-2016草地分类
NY/T1233-2006草原资源与生态监测技术规程
《森林督查暨森林资源管理“一张图”年度更新技术规定》(林资发〔202**〕26号)
《国土空间调查、规划、用途管制用地用海分类指南(试行)》(自然资办发〔2020〕51号)
《“国家特别规定的灌木林地”的规定(试行)》(林资发〔2004〕14号)
二、内容指标
监测内容包括林草资源状况和林草生态综合状况两个方面。
其中,林草资源状况监测内容包括:
森林、草原、湿地、荒漠等的数量、质量、结构、功能等;林草生态综合状况监测内容包括:
植被综合覆盖度、林草湿总生物量、碳储量、碳汇量、生物多样性及生态系统类型、质量、格局、功能与效益等。
具体监测评价指标见下表1。
表1林草生态综合监测评价指标
监测评价内容
监测评价指标
林草资源状况
森林
种类
监测指标:
森林类型、植被类型、树种
数量
监测指标:
森林覆盖率及各类森林面积、各类森林储量(包括蓄积量、生物量、碳储量)、各类森林面积增长量和减少量、各类森林储量生长量和消耗量、毛竹和其他竹株数及变化
质量
监测指标:
平均胸径、平均树高、平均优势高、郁闭度/覆盖度、密度、单位面积储量、单位面积生长量、灌木平均高及覆盖度、草本平均高及覆盖度、土壤种类、土壤厚度、腐殖质厚度、枯枝落叶厚度;
评价指标:
森林灾害类型及等级、森林健康等级、林地质量等级、森林质量等级、植被总覆盖度
结构
监测指标:
土地权属、林木权属、起源、龄组、径组、群落结构、树种结构
功能
评价指标:
碳汇量、释氧量、涵养水源量、固土保肥量、防风固沙量、滞尘量、吸收大气污染物量等
草原
种类
监测指标:
草地类型、植被结构、草原类别
数量
监测指标:
草原面积、产草量、碳储量
质量
评价指标:
草原植被盖度、草原覆盖率、草畜平衡指数、草平均高度、生物灾害发生面积、危害程度、健康等级、草地等级
功能
评价指标:
碳汇量、水源涵养量、土壤保持量、防风固沙量、种质资源保育、滞尘量、释氧量等
湿地
种类
监测指标:
湿地类型、植被类型
数量
监测指标:
各类型湿地面积、湿地植被面积、生物量、土壤碳储量、保护形式;
评价指标:
湿地保护率
质量
监测指标:
积水状况、自然状况、生物丰度、植被覆盖度、利用方式、受威胁状况;
评价指标:
生态状况
功能
评价指标:
防洪蓄水量、水质净化量、土壤保持量、固碳量、释氧量等
荒漠
种类
监测指标:
荒漠土地类型
数量
监测指标:
荒漠土地面积及构成、沙化土地面积及构成、石漠化土地面积及构成
质量
监测指标:
荒漠化、沙化、石漠化程度
功能
评价指标:
防风固沙量、土壤保育量、水资源调控量、固碳量、物种保育量等
林草生态
综合状况
生态
状况
综合状况
监测指标:
植被覆盖类型及其构成、林草生物量、群落结构;
评价指标:
植被综合覆盖度、净初级生产力,总碳储量、总碳汇量,生物多样性指数、丰富度指数、均匀度指数等
土地退化状况
监测指标:
林地、草地、湿地内荒漠化/沙化/石漠化等退化土地的面积、类型、程度及其变化情况
生态系统
生态系统类型
监测指标:
生态系统规模及其构成,生态系统群丛类型及其构成,生态系统建群种及其分布
生态系统格局
评价指标:
斑块密度、边界密度、破碎度指数、聚集度指数
生态系统质量
评价指标:
生态系统生物量密度和碳密度、生态系统功能指数、生态系统稳定指数、生态系统胁迫指数,生态系统质量指数、健康指数
生态系统结构
评价指标:
生态系统的生物种类、种群数量、种群的空间配置(水平分布、垂直分布)
生态系统功能效益
评价指标:
碳储量、碳汇量、释氧量、涵养水源量、固土保肥量、防风固沙量、滞尘量、吸收大气污染物量等相应的价值量
三、技术路线
以“国土三调”数据为底版,融合森林、草原、湿地、荒漠及以国家公园为主体的自然保护地等监测数据,形成涵盖各类林草资源信息的综合监测图斑本底。
以图斑为单元,每年开展基于遥感技术的全覆盖面积变化监测,产出林草资源各类面积及其变化数据。
以国家森林资源连续清查41.5万个样地为基础,构建抽样监测体系,设置森林样地、草原样地、湿地样地和校验样地,开展样地调查,查清各类资源储量及其质量、结构,校验图斑监测的面积数据。
建立林草生态综合监测数据库,依托生态系统定位观测网络,利用定点观测数据,获取生态功能评估参数,基于各类林草资源监测数据,综合评价生态系统的类型、质量、格局、功能与效益,年度产出各类资源专题监测评价报告和林草生态综合监测评价报告。
国家林草生态综合监测评价的技术路线框架见图1。
图1技术路线图
(一)数据融合。
基于“国土三调”数据,对接各类林草资源监测数据,叠加林草经营界线,细划图斑界线,完善图斑(小班)属性信息,建成林草资源综合监测本底。
(二)图斑监测。
采用图斑全面遥感诊断、部分现地核实相结合的方式,更新各类林草资源面积及其构成数据。
通过设置校验样地调查,对部分误差大的省份的数据进行校正。
(三)抽样监测。
采用样地地面调查与更新调查相结合的方式,地面调查1/5样地,遥感判读或模型更新等方式调查4/5样地,综合获取各类林草资源单位面积储量、质量及结构数据。
(四)数据建库。
采用云计算、大数据、物联网等技术以及关系型数据库管理系统,分别建立图斑监测、样地监测和统计分析成果数据库,搭建林草资源综合监测数据共享平台,实现监测信息的智能感知、科学管理和高效应用。
(五)分析评价。
采用综合监测得到的各类林草面积、储量、质量、结构等数据,结合生态定位观测数据,对林草生态状况和各类资源状况进行分析评价,每年产出林草资源及生态状况白皮书,每5年产出林草生态综合监测评价报告。
四、监测方法
综合采用图斑监测、样地监测以及校验样地调查等方法开展综合监测工作。
(一)图斑监测
按照《林草湿数据与第三次全国国土调查数据对接融合技术指南》要求,形成林草生态综合监测图斑本底。
应用遥感诊断技术,判别森林、草原、湿地和荒漠变化图斑。
确定森林、草原、湿地、荒漠等的图斑监测因子及监测方法,开展验证核实,更新建立国家林草资源监测“图数库”。
图斑监测执行《森林督查暨森林资源管理“一张图”年度更新技术规定》(林资发〔202**〕26号)。
建立图斑本底
(1)对接林地草地湿地范围界线。
以“国土三调”数据、森林资源管理“一张图”、自然保护地整合优化结果等为基础,落实行政、土地权属、国有林区、国有林场、国有牧场、各类自然保护地等界线;按照“国土三调”数据,落实林地、草地、湿地范围界线;在林地、草地、湿地范围内,结合森林资源管理“一张图”,及草地、湿地、荒漠化等专项调查监测成果,细划林草小班。
(2)融合林草湿荒属性信息。
核实各类土地上的乔木林、竹林、灌木林、草等植被覆盖状况,记录植被覆盖类型信息;按照《湿地公约》口径,融合湿地履约范围属性信息;转录森林资源管理“一张图”的林种、起源、优势树种(组)、龄组、郁闭度、平均胸径、平均高、公顷蓄积量、生态区位、林地质量等级、林地保护等级等属性信息,结合草地、湿地、荒漠等专项调查监测成果,增补草地类型、植被盖度、草群平均高、建群种、单位面积草产量等,湿地的类型、利用方式、受威胁状况等,荒漠的类型、程度、治理措施类型等相关属性信息。
(3)建立林草资源“图数库”。
汇总各省对接融合成果,统一标准化处理后关联上图,构建林草资源数据库,形成涵盖各类林草资源信息的图斑本底。
2.遥感诊断
(1)建立遥感解译标志库。
将遥感影像与多期林草资源数据库进行叠加分析,根据专家先验知识,选择前后期遥感影像特征有变化的区域,与林草资源数据库记录的不同地类图斑进行对照分析,形成地表覆盖变化与遥感影像特征变化的对应关系;分析前后期遥感影像特征发生变化的情况,按建设项目占用、林地草地湿地开垦破坏、林木采伐、灾害及生态保护修复等判别变化类型,并分别类型进行标定,形成遥感解译标志库和变化类型数据标签。
(2)人工智能识别。
采用以深度学习为主的人工智能算法,读取遥感解译标志库和数据标签进行迭代训练,获取孪生神经网络模型等算法的最优参数,基于两期遥感影像,自动识别提取变化图斑。
(3)变化地块初步诊断。
对人工智能识别的变化图斑,根据两期遥感影像的特征变化情况,结合有关业务管理资料初步判定变化类型,修改完善和补充区划变化图斑的边界,分别建设项目占用、林地草地湿地开垦破坏、林木采伐、自然灾害及生态保护修复等,填写变化类型。
3.验证核实
以查阅资料、野外验证、无人机拍摄识别等方式,核实变化图斑的范围界线,记录变化类型、地类、管理和自然属性等变化情况。
地类按现地的实际情况记载,记载到三级地类。
(1)遥感诊断的变化图斑与林草资源档案记录的位置、范围、信息对应的,或当地人员举证确认的,可以判定的变化图斑,根据档案信息、资源数据库、举证资料等记载变化图斑的前地类、现地类、变化原因等属性及其他变化情况。
(2)遥感诊断的变化图斑与林草资源档案记录不对应的,且无法室内判定的,应进行现地核实,判定是否发生变化及变化情况,并记录变化图斑的前地类、现地类、变化原因等属性及其他变化情况。
(3)遥感诊断的变化图斑外,根据相关资料或现地发现的变化地块,应根据实际情况补充勾绘图斑,现地核实记录变化图斑的前地类、现地类、变化原因等属性及其他变化情况。
变化原因包括造林种草、林木采伐、建设项目占用、开垦破坏、自然灾害、森林抚育、自然生长等。
4.数据更新
(1)根据变化地块核实情况,对涉及的图斑界线和属性数据进行更新。
林地图斑属性更新内容包括林种、起源、优势树种(组)、龄组、郁闭度、平均胸径、平均高、公顷蓄积量、生态区位、林地质量等级、林地保护等级等。
草地图斑属性更新内容包括草地类型、植被盖度、建群种、单位面积草产量等。
湿地图斑属性更新内容包括湿地类型、保护状况、受威胁状况等。
荒漠图斑属性更新内容包括荒漠类型、荒漠化/沙化/石漠化程度等。
(2)有最新林草资源调查监测成果的,或有批复国家级公益林补进调出的,或有国家公园为主体的自然保护地优化调整的,或有权属变更证明的,应参照相关成果资料对森林类别、国家公益林事权等级、保护等级、林种、林草权属等进行更新。
(3)对地类无变化的图斑,且无相关成果资料参考的,采用模型更新方法,结合森林经营措施,对龄组、蓄积量等因子属性进行更新。
(二)样地监测
基于国家森林资源连续清查41.5万个样地,设置森林、草原、湿地综合监测样地,草原、湿地样地的选取根据需要进行加密。
采取遥感监测和地面调查相结的方法,每年对样地开展年度监测,查清林地、草地、湿地、荒漠以及其他土地上的林草资源数量、质量和生态状况。
具体做法为:
采取最新的遥感数据,对综合监测样地进行遥感判读,判定地表覆盖(或林相)变化样地和没有变化样地。
将各省固定样地均匀分为5组。
每年对其中1组样地,不管样地是否有变化,对其进行全部地面调查;另外4组样地,仅对地表覆盖(林相)有变化的样地进行实地调查,没有变化的样地采用生长模型或回归模型进行更新。
1.森林样地调查
(1)样地设计。
林地内的样地沿用连续清查的固定样地大小和形状不变;林地外的样地可根据林木资源的分布情况,采用样带、样线等抽样设计。
(2)样地定位。
根据前期样地位置记录描述,采用GNSS导航、引线定位和向导带路等方法进行样地定位,采集样地西南角或其他角点CGCS2000坐标值。
样地定位后,按固定标志设置要求,修复和补设有关标志。
(3)周界测量。
原则上保持上次调查的样地周边不变。
如依据现场情况,无法确认上次调查样地周边的,方可进行样地周边复位测定。
采用闭合导线法测定样地的周界,应用智能罗盘仪定向,皮尺量距,从西南角点起顺序测设,确定样地的西北角点、东北角点、东南角点和相应的四条边界的正确位置。
若西南角点不适宜作为周界测量起点,起点可依次调整为西北角、东北角、东南角。
复位样地周界长度误差应小于1%,新增或改设样地周界测量闭合差应小于0.5%。
(4)样地调查。
通过样地调查获取立地土壤、植被特征、管理属性和样木因子。
林地外的样地不进行管理属性的调查记载。
A.立地土壤:
包括地理位置,地形地貌,海拔,坡向、坡位、坡度,地表形态、沙丘高度、覆沙厚度、侵蚀沟面积比例、基岩裸露、土壤名称,土壤质地,土壤砾石含量,土壤厚度,腐殖质厚度,枯枝落叶厚度等。
B.植被特征:
包括植被类型、灌木覆盖度、灌木平均高、草本覆盖度、草本平均高、植被总覆盖度、地类、起源、优势树种、平均年龄、龄组、产期、平均胸径、平均树高、郁闭度、森林群落结构、林层结构、树种结构、自然度、森林灾害类型、灾害等级、四旁树株数、杂竹株数、天然更新等级、地类面积等级。
C.管理属性:
土地权属、林木权属、森林类别、林种、公益林事权等级和保护等级、商品林经营等级、抚育措施、可及度、地类变化原因。
D.样木因子:
对胸径≥5.0cm乔木树种(包括经济乔木树种)和胸径≥2.0cm毛竹(含非竹林样地内毛竹)进行每木检尺,分别记载立木类型、检尺类型、树种,测量胸径。
选取部分典型植被类型或国家级公益林样地,实地拍摄林草植被三维实景。
表2样地调查因子记载表
序号
中文名
乔木林
竹林
国家特别规定灌木林
其他灌木林
疏林地
未成林造林地
苗圃地
采伐迹地
火烧迹地
林地外的森林和林木
1
样地号
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2
样地类别
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3
纵坐标
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4
横坐标
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5
GNSS纵坐标
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6
GNSS横坐标
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7
县(局)代码
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8
地貌
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9
海拔
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10
坡向
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11
坡位
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12
坡度
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13
基岩裸露
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14
土壤类型
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15
土壤质地
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16
土壤砾石含量
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17
土壤厚度
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◎
18
腐殖质厚度
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◎
19
枯枝落叶厚度
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◎
20
植被类型
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◎
◎
21
灌木覆盖度
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◎
22
灌木平均高
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◎
23
草本覆盖度
◎
◎
◎
◎
24
草本平均高
◎
◎
◎
◎
25
植被总覆盖度
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◎
◎
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26
森林覆被类型
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27
地类
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28
林地保护等级
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29
土地权属
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30
林木权属
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31
森林类别
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32
林种
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33
公益林事权等级
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◎
34
公益林保护等级
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◎
◎
◎
35
商品林经营等级
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36
起源
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◎
37
优势树种
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38
平均年龄
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◎
●
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◎
39
平均胸径
●
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◎
40
平均树高
●
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◎
◎
41
平均优势高
●
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◎
◎
42
龄组
●
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43
径组
●
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◎
◎
44
经济林产期
◎
◎
◎
45
森林群落结构
●
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◎
46
树种结构
●
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◎
47
林层结构
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◎
48
林龄结构
●
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49
郁闭度
●
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●
◎
50
自然度
●
●
●
◎
51
可及度
●
●
●
52
森林灾害类型
●
●
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◎
53
灾害等级
●
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◎
54
森林健康等级
●
●
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◎
55
毛竹株数
◎
●
◎
◎
◎
◎
56
其他竹株数
◎
●
◎
◎
◎
◎
57
抚育措施
◎
◎
58
人工林类型
●
●
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◎
59
天然更新等级
●
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60
连片面积等级
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●
●
●
●
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