遙感在森林病蟲害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

何貴友

摘要：森林病蟲害，每年都會(huì)對(duì)我國(guó)森林生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞，隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)腳步的不斷加快，對(duì)森林病蟲害的防治技術(shù)也逐漸成熟。目前，遙感等高新技術(shù)，在森林病蟲害監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了一定成效?；诖?，本文對(duì)遙感在森林病蟲害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，進(jìn)行了相應(yīng)探討，旨在為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)盡一份綿薄之力。

關(guān)鍵詞：病蟲害;監(jiān)測(cè);遙感技術(shù)

以我國(guó)松林為例，我國(guó)每年被毛蟲啃食的松林面積，約占松林總體面積的60%，造成的危害已經(jīng)超過了人為損害和自然災(zāi)害。同時(shí)，全球變暖等因素，也在一定程度上加劇了森林病蟲害的發(fā)展，近幾年，我國(guó)森林病蟲害發(fā)生次數(shù)呈逐漸上漲趨勢(shì)。為保障我國(guó)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，就需要對(duì)森林病蟲害監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討，這樣才能采取具有針對(duì)性的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

一、病蟲害監(jiān)測(cè)管理方式

（一）病蟲害監(jiān)測(cè)需求

森林資源是人類社會(huì)運(yùn)作的基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，但被稱為“林業(yè)三害”的病蟲害，對(duì)森林資源的發(fā)展、利用帶來了嚴(yán)重的不利影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)森林病蟲害種類共計(jì)八千余種，其中有近二百種經(jīng)常對(duì)森林資源造成危害，每年危害的森林面積達(dá)800h㎡[1]。“先開發(fā)、后治理”的理念，對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，自然環(huán)境成為了我國(guó)工業(yè)發(fā)展的犧牲品，雖然近幾年，我國(guó)林業(yè)工作人員已經(jīng)采取了諸多措施去遏制，但是仍舊有許多森林資源遭到了破壞。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度逐漸穩(wěn)定，發(fā)展重心也必須轉(zhuǎn)移到“可持續(xù)發(fā)展”上來，如果不重視病蟲害防治一類重要工作，那么必定會(huì)因?yàn)椤皵U(kuò)散過快”，導(dǎo)致我國(guó)森林資源遭到嚴(yán)重破壞，進(jìn)而對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成影響。“監(jiān)測(cè)”是防控病蟲害的重要舉措，傳統(tǒng)的病蟲害監(jiān)測(cè)方式以人為監(jiān)測(cè)為主，但是這種監(jiān)測(cè)模式常常達(dá)不到良好的監(jiān)測(cè)效果。隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，利用遙感技術(shù)則可以有效提高病蟲害監(jiān)測(cè)的效率以及準(zhǔn)確性。病蟲害監(jiān)測(cè)、管理，主要需要遵循以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，對(duì)森林病蟲害進(jìn)行評(píng)估;第二，結(jié)合實(shí)際情況以及病蟲害歷史，對(duì)病蟲害進(jìn)行預(yù)報(bào);第三，對(duì)病蟲害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);第四，對(duì)防治策略的探討、制定。就我國(guó)當(dāng)前發(fā)生的病蟲害而言，有效的病蟲害防治策略，必須建立在良好的預(yù)測(cè)、監(jiān)控上，然后才能對(duì)病蟲害進(jìn)行有效控制[2]。

（二）病蟲害監(jiān)測(cè)模式

我國(guó)是世界上受病蟲害侵?jǐn)_較為嚴(yán)重的國(guó)家，近年來，為營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境，彌補(bǔ)工業(yè)發(fā)展對(duì)自然環(huán)境造成的損害，我國(guó)綠化面積在不斷增大，但是針對(duì)病蟲害的防治、監(jiān)測(cè)，卻未建立起一個(gè)完善的應(yīng)用體系，多數(shù)生態(tài)環(huán)境的有效管理不夠集中[3]。病蟲害的傳播速度較快，并且能夠造成大規(guī)模的破壞。同時(shí)，病蟲害的種類繁多，如果不加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，就難以采用有效的策略進(jìn)行防治。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)逐漸被應(yīng)用到了病蟲害監(jiān)控中，該技術(shù)能夠有效感受到病蟲害的發(fā)生，是目前最為有效的一種監(jiān)測(cè)方式。

二、遙感技術(shù)在病蟲害監(jiān)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用

不同的樹種，往往會(huì)感染不同的病蟲害，且不同森林病蟲害導(dǎo)致的受損情況也是不同的，有的病蟲害會(huì)導(dǎo)致森林反射光譜出現(xiàn)明顯的變化，有的病蟲害則會(huì)導(dǎo)致森林樹木出現(xiàn)大量失葉的情況，所以不同病蟲害的監(jiān)測(cè)方法也有所不同。

（一）圖像分類法

圖像分類法是根據(jù)病蟲害引起的林冠光譜變化，通過分析光譜差異，結(jié)合分類方法，就可以達(dá)到監(jiān)測(cè)病蟲害的目的。比如，美國(guó)在監(jiān)測(cè)黑松林病蟲害的時(shí)候，就利用Bentz研究了山松甲蟲導(dǎo)致的危害。在圖像分類法中，需盡可能采用多時(shí)相的數(shù)據(jù)，對(duì)病蟲害情況進(jìn)行分析、監(jiān)測(cè)，這樣就能夠獲得更加精確的監(jiān)測(cè)數(shù)值[3]。

（二）影像差值法

針對(duì)病蟲害導(dǎo)致的林冠形態(tài)變化，如果不能用光譜體現(xiàn)出來，則可以利用影像差值法對(duì)病蟲害進(jìn)行監(jiān)測(cè)。簡(jiǎn)單來說，影像差值法就是將一個(gè)時(shí)間單元的圖像和另一個(gè)時(shí)間單元的圖像進(jìn)行對(duì)比[4]。相對(duì)來說，這種方法是針對(duì)二期以上的影像而言的，其不僅包括病蟲害發(fā)生前，同時(shí)也包括病蟲害發(fā)生后以及發(fā)生期間。影像差值法需要對(duì)不同時(shí)期的遙感影像進(jìn)行處理、對(duì)比，然后才能夠進(jìn)行差值計(jì)算。美國(guó)曾經(jīng)應(yīng)用病蟲害高發(fā)期的TM影像，通過利用輻射校正，將無輻射地表變化物進(jìn)行匹配，最后建立起以二期影像為基礎(chǔ)的病蟲害數(shù)量、影像反射查相關(guān)關(guān)系，成功發(fā)現(xiàn)了病蟲害數(shù)量和綠葉量之間的相對(duì)關(guān)系。

（三）指數(shù)比值法

植被光譜曲線在紅光區(qū)吸收低谷以及紅光區(qū)外反射高峰有著較為明顯的特征，這個(gè)特征就可作為植物量監(jiān)測(cè)的度量信息。舉個(gè)例子，當(dāng)植被的顏色出現(xiàn)變化或者出現(xiàn)失葉的情況時(shí)，就可將紅光區(qū)以及紅光區(qū)外的波段進(jìn)行組合、對(duì)比，然后可得到不同的植被指數(shù)。當(dāng)前，在森林病蟲害檢測(cè)中，應(yīng)用的較多的指數(shù)為比值植被指數(shù)、差值植被指數(shù)、垂直植被指數(shù)等等。我國(guó)學(xué)者利用氣象衛(wèi)星，對(duì)大興安嶺的落葉松毛蟲進(jìn)行了研究、對(duì)比，找出了不同受害程度比值以及各類指數(shù)的臨界值，病蟲害判別的正確率超過了70%[5]。

指數(shù)比值法是一種常用的運(yùn)算方法，能夠突出顯示植被受到病蟲害以及感染病蟲后的變化信息。針對(duì)不同的病蟲害，光譜顯示通道往往不同。國(guó)外學(xué)者應(yīng)用TM數(shù)據(jù)，對(duì)挪威云山的病蟲害進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，通過TM7、TM4、TM5的比值，探究出森林病蟲害的相關(guān)性。

三、森林病蟲害遙感技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容

（一）樹木失葉研究

失葉是森林遭受病蟲害的重要體現(xiàn)，一般情況下，大空間尺度需要利用遙感數(shù)據(jù)，對(duì)病蟲害導(dǎo)致的危害面積以及森林健康程度進(jìn)行綜合評(píng)估。針對(duì)樹木失葉的研究，目前已經(jīng)逐漸摒棄了利用單一波段數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)方法，而是采用DEM、紅外數(shù)據(jù)對(duì)失葉量進(jìn)行綜合研究。國(guó)外學(xué)者利用航空數(shù)據(jù)，對(duì)赤松林病蟲害導(dǎo)致的失葉量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)機(jī)載激光器能夠有效反映出森林失葉量，這對(duì)病蟲害監(jiān)測(cè)來說無疑是一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。

（二）植被指標(biāo)研究

森林遭受病蟲害，會(huì)導(dǎo)致森林樹木出現(xiàn)失綠、失葉的情況，還會(huì)進(jìn)一步影響森林的生物量、植被覆蓋度，而這些變化就是病蟲害監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，如果地面的植被覆蓋度在25%-80%之間，植被覆蓋量和NDVI值之間呈現(xiàn)正線性相關(guān)的關(guān)系。國(guó)內(nèi)外對(duì)植被覆蓋指標(biāo)有著較多研究，大量實(shí)踐以及研究證明，在植被覆蓋量較高的地區(qū)，TM3、TM4數(shù)據(jù)和森林葉綠素含量、綠葉面積、葉生物量等等數(shù)據(jù)有著密切關(guān)系。我國(guó)學(xué)者測(cè)定了馬尾松林的葉面積指數(shù)，利用TM數(shù)據(jù)對(duì)常用植被指數(shù)以及樹林分葉面積指數(shù)關(guān)系進(jìn)行了研究，研究證明，如果森林葉面積指數(shù)小于6.0，那么TM3、TM4數(shù)據(jù)的參考價(jià)值更高。

結(jié)束語：

綜上所述，遙感技術(shù)對(duì)森林病蟲害監(jiān)測(cè)有著重要作用。為提高病蟲害監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度，未來高光譜、高分辨率的遙感技術(shù)，會(huì)成為森林病蟲害監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)方法，同時(shí)研究人員還需要綜合考慮，如何剔除干擾因素，解決“同譜異物”等等情況。還需從生態(tài)學(xué)、病理學(xué)等等學(xué)科，對(duì)病蟲害進(jìn)行綜合研究，在理論上為遙感技術(shù)的應(yīng)用提供更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]崔雪. 淺析遙感和GIS在森林病蟲害監(jiān)測(cè)管理中的應(yīng)用模式[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（17）：282-282.

[2]徐譽(yù)遠(yuǎn)，胡爽，王本洋. 無人機(jī)遙感在我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用動(dòng)態(tài)[J]. 林業(yè)與環(huán)境科學(xué)，2017（1）.

[3]邢凱鑫. 遙感技術(shù)在我國(guó)林業(yè)中的應(yīng)用與展望[J]. 黑龍江科學(xué)，2016（6）：138-139.

[4]范靜. 現(xiàn)代科技在森林病蟲害防治中的應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)信息，2016（23）：110-111.

[5]張煜星. 林業(yè)資源監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀與技術(shù)[J]. 中國(guó)機(jī)構(gòu)改革與管理，2017（3）：40-42.

（作者單位：光山縣林業(yè)和茶產(chǎn)業(yè)局）