林區(qū)馬鈴薯甲蟲遙感監(jiān)測技術新探

李繼文 祖英治 焦曉丹

國內(nèi)關于利用農(nóng)業(yè)遙感技術進行農(nóng)作物監(jiān)測的研究已相當豐富，具體的研究成果也不少，并在實際操作中進行了總結和調整，積累了很多有益的經(jīng)驗。但是對于高海拔地區(qū)、林被覆蓋密集區(qū)的農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測研究較少，本研究選取了黑龍江省東方紅林業(yè)局的資料及影像數(shù)據(jù)，采用理論與實際相結合，定性分析與定量分析相結合，基于時間序列影像單一特征量的農(nóng)作物遙感提取等方法，應用多種軟件及數(shù)字模塊，形成兩種成熟的可復制，可推廣的應用成果。

馬鈴薯甲蟲是世界上著名的毀滅性檢疫害蟲。成、幼蟲為害馬鈴薯葉片和嫩尖，可把馬鈴薯葉片吃光，尤其是馬鈴薯始花期至薯塊形成期受害，對產(chǎn)量影響最大，嚴重的造成絕收。2000年在與我們毗鄰的俄羅斯濱海邊疆區(qū)出現(xiàn)，此后多次暴發(fā)，并且以40-50km/年的速度擴散。目前與我國黑龍江、吉林兩省接壤的俄羅斯濱海邊疆區(qū)的大部分地區(qū)都已經(jīng)有馬鈴薯甲蟲疫情的發(fā)生。而且與我國毗鄰的俄羅斯阿穆爾地區(qū)的東南部、哈巴羅夫斯克邊疆區(qū)南部、濱海邊疆區(qū)大部和薩哈林島西南部都是馬鈴薯甲蟲的適生區(qū)，在這些區(qū)域第一代蟲害、包括能越冬并發(fā)育的甲蟲，蟲口數(shù)量會達到閾值水平。俄羅斯境內(nèi)馬鈴薯甲蟲的頻頻發(fā)生，加之近年來中俄貿(mào)易發(fā)展很快，來自邊境疫區(qū)的貨物、包裝材料及運輸工具均有可能攜帶此蟲，這些都使馬鈴薯甲蟲從中俄邊境傳入我國的風險與日俱增。為此及時發(fā)現(xiàn)并消除馬鈴薯甲蟲對作物的危害，精確落位馬鈴薯種植位置，對防災減害將起到至關重要的作用。

一、技術及設備支持

1、數(shù)學基礎

①平面坐標系統(tǒng)

采用2000國家大地坐標。

②高程系統(tǒng)

采用1985國家高程基準。

③投影方式

標準分幅采用高斯—克呂格投影，按3°分帶，帶號是44。

2、軟件支持

主要有ArcGis10.2.2（矢量、屬性采集）、ENVI（多光譜影像處理）、其他輔助軟件有ERDAS2014、一張圖系統(tǒng)、奧維互動地圖、元道經(jīng)緯相機、相關Office辦公軟件。

二、研究方法

1、數(shù)據(jù)準備與地塊篩選

①第三次國土調查數(shù)據(jù)準備

調取黑龍江省東方紅林業(yè)局第三次國土資源調查階段成果數(shù)據(jù)，并提取工作地域內(nèi)耕地圖層，結合馬鈴薯種植特性，篩選耕地范圍內(nèi)的旱地部分作為馬鈴薯種植的初步篩選范圍;同時馬鈴薯是生活必備作物，以全覆蓋無死角為原則，對達不到三調上圖面積要求的城鎮(zhèn)住宅用地周邊的零星旱地地塊，也作為后續(xù)篩選重點備篩地塊。

②多光譜影像地塊篩選

對比上述初篩及備篩地塊與多光譜單期影像，確認是否存在遺漏地塊，運用EVNI軟件提取LANDSAT8衛(wèi)星影像中的456波段，制作形成多段成像圖，如圖1所示，分為綠色、紫色和黑色等三類主要色相，對波段為旱地的種植區(qū)域再套合初篩及備篩地塊得到馬鈴薯的疑似種植區(qū)域。

③無人機識苗

利用無人機與飛手配合的機動性，采用大面積地塊應用無人機識苗與小面積地塊應用外界調查相結合的方法。對大面積地塊、成片地塊進行人為無人機現(xiàn)場識苗方法，更進一步縮短外業(yè)人員實地排查的時間。集中連片無人機識苗區(qū)域執(zhí)飛5個片區(qū)，50余個架次。

④數(shù)據(jù)收集整理

結合三調數(shù)據(jù)初步選出4656塊圖斑，通過多光譜影像二次篩選，確定三調的耕地調查范圍沒有遺留的情況，同時篩選掉三調調查誤認定為旱地的部分圖斑。結合無人機識苗篩除掉非耕種為馬鈴薯的圖斑2210個，對于確因天氣原因無法識別及內(nèi)業(yè)無法解譯的2446個疑似地塊，進行外業(yè)調查。

2、外業(yè)調查及舉證

①外業(yè)調查

針對2446個無法判定的圖斑進行外業(yè)調查，采取分組、分片調查方法。針對分布不均勻的2446個圖斑，制作外業(yè)調查底圖、設計外業(yè)路線，逐地塊進行外業(yè)調查核實。

通過一張圖系統(tǒng)定位功能記錄種植馬鈴薯的地塊位置及外業(yè)調查軌跡，同時應用經(jīng)緯相機進行拍照舉證。雙重保證種植馬鈴薯的定位實地的準確性與真實性。同時借助一張圖系統(tǒng)的實時軌跡保存功能，確保了調查途中不走重復路不走冤枉路。如圖2所示記錄了幾組人員的軌跡路線。

經(jīng)外業(yè)調查2446個圖斑后發(fā)現(xiàn)，種植馬鈴薯地塊共943塊，并且99%的地塊為小面積種植分布在村莊周邊。

②外業(yè)舉證

由于工期緊張及天氣原因，內(nèi)業(yè)只提供了疑似種植范圍，并沒有任何一處準確認定為馬鈴薯種植的地塊，因此本次未進行外業(yè)舉證工作，而將所有無法界定的地塊逐一進行外業(yè)調查。

三、調查結論

經(jīng)過調查，共確認種植馬鈴薯的地塊943塊，具體數(shù)量分布如表2所示，種植分布如圖3所示：

此次外業(yè)調查發(fā)現(xiàn)，東方紅林業(yè)局內(nèi)沒有大范圍種植馬鈴薯的情況是由于馬鈴薯的經(jīng)濟價值較低，農(nóng)民種植馬鈴薯不受政策和其他因素影響，而本著以市場價格調控為基礎，從自身需求角度種植馬鈴薯。

四、成果應用

成果應用可分為二種。一種是數(shù)據(jù)在一張圖系統(tǒng)桌面端制作切片數(shù)據(jù)，后用一張圖平板系統(tǒng)導入加載即可使用。第二種是把數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)以圖層方式導出KML格式，再利用奧維互動地圖打開應用。由于第一種需具有較強的專業(yè)操作，因此以第二種作為市縣管理應急使用首選。

操作步驟：

①導出KML流程打開ArcMap軟件點擊地理處理——ArcToolbox——轉換工具——圖層轉KML——圖層（選擇導出的圖層）——輸出文件（選擇預存儲的位置及名稱）——確定后即可輸出。

②導入地圖：把上一步導出的KML導入到手機，首先打開奧維互動地圖——右下角點擊更多——數(shù)據(jù)管理——導入到處對象——從文件導入——選擇KMZ文件——點擊右上角導入——再次點擊確定——可以看到導入進程最后顯示導入成功——點擊關閉——回到奧維主界面可以看到加載的數(shù)據(jù)。

（作者單位：150090黑龍江省植檢植保站）