数字绿土激光雷达助力发现 | 中国有多少棵树？

数字绿土激光雷达助力发现 | 中国有多少棵树？

中国有多少棵树？这个问题不仅关乎科学探索，也直接关系到森林资源管理、生态保护与全球气候变化的应对。北京大学郭庆华团队利用激光雷达与大数据技术，首次给出了精确答案：截至2020年，中国总树木数量约为1426亿棵，相当于每人拥有约100棵树。

在全球生态环境保护的浪潮中，中国以其大规模的植树造林与自然恢复项目成为世界瞩目的焦点。然而，中国的森林中究竟有多少棵树？它们如何分布？这些问题不仅关乎科学探索，也直接关系到森林资源管理、生态保护与全球气候变化的应对。传统的森林调查依赖于人工样地调查，尽管这些方法已经广泛应用，但在全国范围内估算树木数量时仍面临诸多挑战。

为解决这一问题，研究团队自2015年以来，系统采集了覆盖1,400多平方公里、数据量超过400TB的近地面激光雷达数据（图1），通过单木分割算法和多源数据整合，构建了多模型集成学习算法，绘制了分辨率达100米的中国树木密度分布图（图2），对中国2020年树木的总量进行了估计。研究结果显示，截至2020年，中国的平均树密度约为689棵/公顷，总树木数量约为1426亿棵，相当于每人拥有约100棵树。

图1 无人机机载激光雷达数据采集与单木分割示例图。（a）无人机激光雷达点云数据采集，（b）无人机激光雷达数据单木分割结果

图2 中国树密度与数量分布。（a）0.1°网格尺度中国树数量空间分布，（b）各省树密度与数量，图中误差棒表示估计值的标准误差

这一数据不仅回答了“中国有多少棵树”这一科学问题，更从多尺度、多维度解析了中国森林树木分布的复杂性。在植被区尺度，寒温带针叶林植被区以其高达约720棵/公顷的树密度贡献了全国超过60%的树木（约879亿棵树），暖温带落叶阔叶林区的树木密度最高，约达到989棵/公顷。从地理区域的分布看，东北、东南和西南地区的树木数量和密度显著高于北方和西北地区。例如，西南地区树木数量最高，约36亿棵。研究还细化到流域尺度，发现长江流域以约49.6亿棵树的绝对优势位居首位，同时东南流域、西南流域及珠江流域等均超过10亿棵树。在省域层面，四川、黑龙江、云南和广西的树木总数超过10亿棵，占全国总量的32%。其中，四川凭借其复杂的地形和多样的气候条件，树木数量达到全国首位。而在人均树木数量方面，西藏以1982±121棵/人遥遥领先。这一指标从另一个角度展示了树木分布与人口分布之间的不平衡性，为资源管理与生态政策提供了重要依据。

树木不仅是森林的基本组成单元，更是地球生态系统稳健运转的重要支撑。当前，各国纷纷响应“全球种植万亿棵树”倡议，以应对气候变化、助力生态系统修复。中国亦在为“未来十年种植、保护和恢复700亿棵树”的宏伟目标而持续努力。此次研究成果，为上述目标提供了坚实的科学支撑。通过精准掌握全国范围内的树木密度分布，相关部门与科研单位能够更科学地规划造林区域，提升种植成效，避免盲目和浪费。让高精度数据与智能模型深度融合，就是为了让每一棵树都能在最合适的地方扎根成长，切实发挥生态与经济价值，为全球生态可持续管理与修复贡献“中国方案”。

该研究由北京大学郭庆华教授团队完成，相关成果发表于Science Bulletin期刊。