中國到底有多少棵樹？激光雷達又為什么能成為“數(shù)樹神器”？

中國到底有多少棵樹？這個看似簡單的問題，其實長期困擾著科學界。直到北京大學地球與空間科學學院郭慶華教授團隊歷時十年，借助無人機、激光雷達和人工智能等技術(shù)，才得出了嚴謹答案：截至 2020 年，中國共有 1426 億棵樹，平均每位中國人 “擁有” 約 100 棵。而這個數(shù)字的背后，藏著數(shù)樹過程中難以想象的困難。

數(shù)清一個國家的樹木之所以如此艱難，首先源于中國森林面積的龐大與類型的多樣。中國森林面積約2.47億公頃，相當于 260 個北京或 32 個韓國，涵蓋了從熱帶雨林到寒溫帶針葉林、從干旱灌木林到各種山地森林等多種類型。不同地區(qū)的樹種、密度、結(jié)構(gòu)千差萬別，要做到 “一個不漏” 地統(tǒng)計，幾乎是 “不可能完成的任務(wù)”。

其次，樹木的生長環(huán)境復雜多變，不像人類居住那樣整齊有序。在山地、峽谷、河谷等區(qū)域的森林里，樹木往往擁擠交錯，有的樹干彎曲扭曲，有的甚至生長在懸崖峭壁之上。這樣的生長狀態(tài)使得人工測量不僅效率低下，還很難準確識別那些被遮擋的 “隱身樹”。

更重要的是，傳統(tǒng)森林調(diào)查方法存在局限性。傳統(tǒng)方式以“樣地”為單位，通過抽樣來估算整體情況，就像在超市觀察10個人的購物車，難以準確推斷整個城市的消費結(jié)構(gòu)一樣，這種方法精度有限，無法滿足精確統(tǒng)計的需求。

為了攻克這些難題，研究團隊引入了激光雷達（LiDAR）這一“測樹神器”。激光雷達通過發(fā)射激光脈沖并接收反射信號來獲取空間三維信息，當無人機攜帶它飛過森林上空時，激光束如同無形的“掃描筆”，能記錄下每棵樹的高度、粗細、枝葉結(jié)構(gòu)，生成高精度的森林 “CT 片”，甚至能分辨出相互交疊的樹冠和密集的林下層植物，效率遠超人工測量，十幾分鐘的無人機飛行就能完成人工幾天甚至幾周的工作量。

但獲取數(shù)據(jù)只是第一步，真正的挑戰(zhàn)在數(shù)據(jù)處理和建模環(huán)節(jié)。團隊采集了超過 400TB 的數(shù)據(jù)，涉及全國 7 萬多個森林樣本，通過“單木分割”技術(shù)和 AI 模型，從密密麻麻的綠色中精準分辨出每棵樹，最終繪制出全國樹密度地圖。這一成果不僅解答了樹的數(shù)量問題，還為生態(tài)治理和碳中和政策提供了有力支撐，讓我們能更科學地理解和保護森林。數(shù)清中國的樹，不僅是科技的勝利，更是對自然敬畏與理解的起點。

我是李旭，陪您解讀科學奧秘。