森林檢測(cè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)控研究技術(shù)的現(xiàn)狀與問(wèn)題

張慶峰

【摘要】：近年來(lái)，逐年增加的森林病蟲(chóng)害面積直接影響著森林資源的數(shù)量和森林景觀的完整美觀。這個(gè)問(wèn)題也受到了國(guó)家相關(guān)部門(mén)的關(guān)注和研究。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，遙感技術(shù)逐漸被相關(guān)部門(mén)應(yīng)用于森林病蟲(chóng)害的大規(guī)模監(jiān)控。區(qū)別于之前的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和研究技術(shù)，立足于傳統(tǒng)檢測(cè)理論和技術(shù)，我們通過(guò)空間分布、抽樣調(diào)查、病蟲(chóng)害變化規(guī)律進(jìn)行監(jiān)控。遙感技術(shù)主要是通過(guò)監(jiān)控森林落葉現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的目的。在傳統(tǒng)監(jiān)控理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，遙感技術(shù)已成為成為熱點(diǎn)研究問(wèn)題。深入研究遙感技術(shù)，將會(huì)緩解森林病蟲(chóng)害帶給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)損失，極大地保護(hù)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

【關(guān)鍵字】：森林監(jiān)控病蟲(chóng)害；遙感檢測(cè)技術(shù)；問(wèn)題；解決；

【前言】：現(xiàn)如今，環(huán)保的意識(shí)已經(jīng)深入人心，防止環(huán)境的污染和破壞，綜合治理現(xiàn)有的污染和破壞，為人民的生活創(chuàng)造出與自然更和諧關(guān)系。而植被保護(hù)在環(huán)保范疇里是比較關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。植被破壞的因素眾多，而病蟲(chóng)害的破壞力比較強(qiáng)，直接帶給國(guó)家嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，需要引起足夠的重視和研究，來(lái)降低國(guó)家的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境損害。

1 遙感監(jiān)控技術(shù)用于森林病蟲(chóng)害監(jiān)控的現(xiàn)狀

遙感技術(shù)已發(fā)展將近60年，它以電磁波理論為基礎(chǔ)，遠(yuǎn)程采集和分析來(lái)自遠(yuǎn)程目標(biāo)的電磁輻射信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面景物的檢測(cè)和識(shí)別。近年來(lái)，地理信息技術(shù)（GIS Geographic Information System）、全球定位系統(tǒng)（GPS Global Positioning System）、遙感技術(shù)（RST Remote Sensing Technique）、融合為“3S”被應(yīng)用于各種資源和生態(tài)環(huán)境的監(jiān)控和研究。遙感技術(shù)現(xiàn)已成為一個(gè)從地面到高空的多維、多層次的立體化觀測(cè)系統(tǒng)。遙感技術(shù)在森林檢測(cè)病蟲(chóng)害的工作上起到了中流砥柱般的作用。通過(guò)衛(wèi)星遙感、航空遙感雷達(dá)遙感、高光譜遙感多種途徑來(lái)獲取基礎(chǔ)監(jiān)控信息，再通專業(yè)的技術(shù)處理，結(jié)合林冠動(dòng)態(tài)研究、危害等級(jí)評(píng)定、光譜特征與森林病受害之間的關(guān)系等研究理論，分析研究后得出森林病蟲(chóng)害的危害報(bào)告，達(dá)到對(duì)森林病蟲(chóng)害的實(shí)時(shí)監(jiān)控。近年，遙感監(jiān)控技術(shù)研究的主要方向是害蟲(chóng)生境因子遙感監(jiān)控技術(shù)、森林健康遙感監(jiān)控技術(shù)、遙感監(jiān)控模型技術(shù)。目前，植被指數(shù)的波動(dòng)和光譜特征是針對(duì)目前研究森林病蟲(chóng)害的關(guān)鍵技術(shù)方法，今后的研究目標(biāo)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到害蟲(chóng)生境的研究。

2 應(yīng)用遙感監(jiān)控技術(shù)在森林病蟲(chóng)中害存在的漏洞

在森林病蟲(chóng)害的監(jiān)控預(yù)測(cè)中，遙感監(jiān)控技術(shù)獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然要將此技術(shù)進(jìn)行更廣泛和更深刻的研究，突破其在實(shí)際生產(chǎn)部門(mén)普及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)階段的局限性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的良好發(fā)展。

2.1 合理選擇利用遙感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的選取和利用帶有空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率多個(gè)特征。在眾多的遙感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)面前，森林保護(hù)的相關(guān)人員如何選擇精準(zhǔn)契合的遙感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息服務(wù)于森林病蟲(chóng)害監(jiān)控，是一個(gè)值得深入分析研究的重大問(wèn)題。這對(duì)于更高效地保護(hù)森林資源，降低國(guó)家經(jīng)濟(jì)損失有著極其重要的的意義。很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，森林病蟲(chóng)害的監(jiān)控主要選用高時(shí)間分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，高空間分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和高光譜數(shù)據(jù)）。

2.2遙感監(jiān)控信息數(shù)據(jù)和地面輔助信息的融合

遙感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和地面實(shí)時(shí)反饋信息，結(jié)合遙感數(shù)據(jù)和GIS專題圖結(jié)合空間背景庫(kù)處理同普異物和同物普譜問(wèn)題，排除與災(zāi)害不相關(guān)的眾多干擾因素。現(xiàn)今最亟待研究解決的問(wèn)題是，將遙感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和實(shí)時(shí)更新的調(diào)查數(shù)據(jù)高度結(jié)合，精準(zhǔn)遙感監(jiān)控，提供最可靠的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)依據(jù)，指導(dǎo)更精確的操作方向。

2..3 遙感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)應(yīng)用

通過(guò)建立幾何光學(xué)模型、參數(shù)反演—棲境模型、綜合分析模型和預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)等眾多遙感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)模型，結(jié)合遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)、全球定位系統(tǒng)和專家知識(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)立完善的預(yù)警體系，來(lái)實(shí)現(xiàn)森林病蟲(chóng)害遙感監(jiān)控系統(tǒng)的研究和發(fā)展。

3對(duì)遙感監(jiān)控技術(shù)的展望

3.1 害蟲(chóng)生境監(jiān)測(cè)是今后研究的主趨勢(shì)，只有掌握害蟲(chóng)數(shù)量生長(zhǎng)規(guī)律及其影響因素之間的關(guān)系，定期監(jiān)測(cè)這些因素，做好數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份，才能達(dá)到有效地預(yù)測(cè)和預(yù)控的目的。因此，監(jiān)測(cè)害蟲(chóng)的生境將是今后害蟲(chóng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的主要研究方向。

3.2 光譜特征和植被指數(shù)的波動(dòng)是目前監(jiān)控制森林病蟲(chóng)害的主流技術(shù)方法，相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)仍會(huì)繼續(xù)使用。另外，借助分形、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌理論和小波分析等非線性科學(xué)工具來(lái)研究森林病蟲(chóng)害的時(shí)空分布具有舉足輕重的的意義。

3.3高空間分辨率、高光譜分辨率和高時(shí)間分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍十分廣闊。高空間分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的兩大優(yōu)勢(shì)是空間分辨率和時(shí)間分辨率相當(dāng)高，利用這個(gè)優(yōu)勢(shì)將在小尺度森林病蟲(chóng)害領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。相比而言，在小尺度森林病蟲(chóng)害領(lǐng)域發(fā)展的優(yōu)勢(shì)就會(huì)成為大尺度森林病蟲(chóng)害金控研究的劣勢(shì)，其價(jià)格昂貴，數(shù)據(jù)規(guī)模巨大，限制了在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。利用高光譜遙感數(shù)據(jù)超高分辨率，信息豐富特點(diǎn)，分析研究原始光譜數(shù)據(jù)、植被指數(shù)、導(dǎo)數(shù)光譜及紅邊參數(shù)等的波動(dòng)規(guī)律，構(gòu)建優(yōu)化合理的的監(jiān)控模式。這些研究都是炙手可熱的課題。高空間分辨率、高光譜分辨率和高時(shí)間分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用前景廣闊。

3.4 建立基于GIS的森林病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是十分必要的，這也是今后發(fā)展的主要研究趨勢(shì)。遙感監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)包括遙感子系統(tǒng)、GIS子系統(tǒng)、專家子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)。GIS子系統(tǒng)包含了各種基本的數(shù)據(jù)庫(kù)和各種模型 ；遙感系統(tǒng)是各種專題信息提取的主要途徑 ；地面子系統(tǒng)主要包括植被光譜反射特征測(cè)定 、GPS 定位信息等 ；專家子系統(tǒng)包含專家知識(shí)和模型 。

結(jié)束語(yǔ)：本文簡(jiǎn)述了森林病蟲(chóng)害遙感監(jiān)控技術(shù)的現(xiàn)狀、研究?jī)?nèi)容和技術(shù)方法，展望了遙感技術(shù)在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用前景。研究森林病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)工作不能一步完成，需要相關(guān)工作人員的積極配合和各種技術(shù)的大力扶持。相信森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)項(xiàng)目會(huì)不斷完善，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，也為環(huán)境保護(hù)做出巨大的貢獻(xiàn)。

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