新时代以来,绿色发展成为共识,“双碳”目标也已提出,这时我们对于森林的认识,不能仅仅停留在那种“大概其”的轮廓上了,而是要有一本更为精准的“绿色账本”,要算出单木级的碳储量,还要算出生物多样性支撑能力等,。
曾经,尚无人能确切讲清楚中国究竟存有多少棵树这一问题,然而,如今答案已匿于今年所公布的中国首张“树密度地图”里,具体而言,截至2020年,全国范围内大约存有1426亿棵树,这就好似14亿多人口平均每人都拥有多达100棵树一般。而这些数据,乃是我同团队耗费10年时间共同予以“数”得的结果。
为何要去数清楚中国的树呢?这是起始于现实当中的迫切需求。我国在人工林面积方面是最大的国家,然而以往对于森林资源的统计大多是停留在蓄积量等宏观层面之上。自新时代开始以来,伴随绿色发展成为大众共识,还有“双碳”目标被提出来,我们对于森林的认知不能够再只停止于“大概其”的那种轮廓,而是需要一本更为精准的“绿色账本”,要去算清楚单木级碳储量、生物多样性支撑能力等等。绿化需要依据宜林则林、宜灌则灌、宜草则草的原则,唯有具备准确的数据才会产出科学决策,可知哪里应该种树、种什么样的树、种多少数量的树。举个例子,东部的人工林存在着“过于茂盛紧密”以至于需要进行间伐的情况,而西部的部分林地则呈现出“过于稀疏”的状况从而能够进行补植。只有精确地清点清楚家底,才能够精心养护好每一棵树木,同时妥当地栽种好下一棵树木。
数树源起于一次“不服气”的触动,曾经,《自然》杂志发表了一篇论文,它估算全球有3.04万亿棵树,然而关乎中国的数据并不充足,那时我和团队已在森林扎根3年多,积攒了许多资料,我认为,中国森林不应是国际研究的“模糊地带”,他们能做,我们也能做,并且肯定会比他们做得更精准、更出色。
在中国幅员辽阔的超过960多万平方公里疆土之上,要怎样才能将一棵棵树木数得清楚呢,重点之处在于得寻觅到恰当之法,充分运用好科技提供的助力。20年前,我目睹外国学者为测量树木高度亲自攀爬至树上,甚至夜晚还留在树上住宿。在心生钦佩之余,我也在思索,测绘科研不光需具备追求实事求是的精神,并且还得掌握具有革新性的工具。紧紧握住新技术作为支撑向上迈进,才能够行进体验到越发轻松之感,从而打通许许多多以往无法通行的道路。历经多次尝试之后,我已发觉激光雷达乃是破解难题的那把钥匙,“折返跑”的激光脉冲能够精准地勾勒出树木的高度,以及形状,还有具体位置,扫描一片树林仅仅需要十几分钟的时间。
在实践当中,我们进而打磨成了有“天地一体”特性的“双眼”观测体系,比如说像做CT那样的方式来数树木。其中一只“眼睛”处于空中的情况,也就是无人机去搭载传感器,每秒能够射出数量达到上百万之多的激光脉冲;另一只“眼睛”是在地面的状况,是大家携带设备在林下一边行走一边随时进行扫描。俯视、平视以及仰视各个角度都具备,激光、图像以及视频多维度相互补充,本来那“看不清、数不准”的森林逐渐地从泼墨写意转变为工笔细描,变得越发清晰起来。当前,我们所研发的激光雷达软硬件已经在130多个国家与地区获得了应用。
10年间,我们走过7.6万多个样方,收集了400多太字节的数据,这是什么概念?要是一张电子照片大小以5兆字节计算,这等同于超8000万张的规模,完成这般庞大的工程,是一个持续迎接挑战、战胜挑战的进程,比如说,森林地面有起伏,那怎样精准测量不在同一平面上的树高?我们开发了仿地飞行算法,能够让无人机飞行高度依据地形起伏进行调整,做完“CT”后,又该如何剖析海量的森林“片子”?存在这样一种情况,我们针对智能单木分割算法着手展开探索,其目的在于促使能够自动将树木从复杂林冠之中“揪”出来的系统得以形成,进而生成树密度地图逢山开路,遇上河流便架桥,科研从来不存在那种万事皆完好具备的理想状态,成果往往是在实际行动的过程里,通过创造相应条件“闯”出来的 。
搞科研,得耐得住那份寂寥,静得下来自身心气。在我的办公室当中,存有一本于2007年出版发行的《中华人民共和国植被图》。这本详尽到几百个群系、精准到每个树种的地图集,是先辈们翻山越岭,一天又一天整日徒步于林间,用尺子、铅笔进行测绘而得出来的。现如今,技术在持续进步,工具也不断迭代,但是脚踏实地的科研本质从来没有改变过。在数树的进程里,并非不存在质疑,甚至有不少人觉得这是根本不可能完成的一项任务。科研得要有一股闯劲冲劲才行,“一楼”那儿可能到处都是杂声,然而越往“高楼层”去,干扰的声音就会越小 。
最令我难以忘怀的,是于西藏寻觅到亚洲第一高的树的情景。那时,众人横渡过水流湍急的易贡藏布江后,抵达了那棵高达102点3米的巨柏之下。相较于欣喜以及惊叹,自身更多体会到的是一种自然而然产生的震撼与敬畏之情。它并非仅仅是一棵树,更是鲜活存在的历史,是大自然赋予我们的一种深刻的启示。林木的内部,自有其力量。在未来,我会持续奋斗于野外测绘的第一线,不断去完善我国自然生态的数字化“账本”,尽力为守护好这片绿色的根基作出更多的贡献。
(作者身为北京大学博雅特聘教授,同时也是地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所所长,由本报记者刘发进行采访整理) 。
《 人民日报 》( 2025年11月17日 05 版)
郭庆华