蔣金鳳

摘要：病蟲害對(duì)林木的危害巨大，人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)病蟲害耗費(fèi)多但效果差，要對(duì)病蟲害進(jìn)行全面及時(shí)的監(jiān)控必須使用更加科學(xué)的技術(shù)，而遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可以很好的解決人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)不夠全面、及時(shí)等方面的缺陷，為林業(yè)工作者提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)。本文從使用遙感監(jiān)測(cè)病蟲害的必要性出發(fā)，分析了遙感監(jiān)測(cè)病蟲害技術(shù)的原理，并敘述了其發(fā)展的現(xiàn)狀和應(yīng)用，最后對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：病蟲害；遙感；監(jiān)測(cè)；技術(shù)

一、遙感監(jiān)測(cè)病蟲害的必要性

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，林木是森林的主體，在林木漫長(zhǎng)的生長(zhǎng)周期中，會(huì)遭受到火災(zāi)，風(fēng)沙、泥石流等自然災(zāi)害的毀壞。森林火災(zāi)、森林病蟲害、森林亂砍亂伐這三種危害對(duì)林業(yè)的影響尤為嚴(yán)重。其中森林病蟲害更是被稱為“不冒煙的森林火災(zāi)”，森林病蟲害是指由林業(yè)有害生物（含病原菌、昆蟲、獸類、雜草等）引起的林木死亡或影響其正常生長(zhǎng) ，造成林木大量毀壞，林木就無(wú)法維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡，從而使生態(tài)環(huán)境惡化。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，最近幾年我國(guó)森林病蟲害面積每年多達(dá)一千多萬(wàn)畝，毀壞樹(shù)木二千多萬(wàn)立方米，造成經(jīng)濟(jì)損失一百多億元。要進(jìn)行有效防治病蟲害的關(guān)鍵，就是對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)盡早治理。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法通常是人工到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘探，但森林病蟲害常發(fā)生在荒無(wú)人煙、交通不便的地方，所以在耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力之后，還不一定能達(dá)到理想的效果。而利用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)就可以很好地解決這些問(wèn)題，通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)可以及時(shí)獲得病蟲害發(fā)生的程度、空間等情況，不受地域條件的限制，更好的為林業(yè)工作人員在病蟲害未造成更加嚴(yán)重的后果之前，進(jìn)行及時(shí)有針對(duì)性的決策。因此，使用更加科學(xué)的遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是大勢(shì)所趨。

二、遙感監(jiān)測(cè)病蟲害的原理與技術(shù)

（一）遙感監(jiān)測(cè)病蟲害原理

遙感技術(shù)是利用電磁波的理論，根據(jù)各種傳感儀器對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息，進(jìn)行收集、處理，并最終成像，從而對(duì)各種地物進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的一種綜合技術(shù)，通過(guò)遙感技術(shù)，可查詢到高分一號(hào)、高分二號(hào)、資源三號(hào)等國(guó)產(chǎn)高分辨率遙感影像。遙感技術(shù)從人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，判認(rèn)地球環(huán)境和資源。它是60年代在航空攝影和判讀的基礎(chǔ)上隨航天技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸形成的綜合性感測(cè)技術(shù)，任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征，技術(shù)人員可以通過(guò)遙感探測(cè)到的特征信息了解物體的變化。

林木等植物的發(fā)射光譜具有明顯特征，并且光譜特性會(huì)因?yàn)榉N類、結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)階段、葉綠素含量、細(xì)胞含水量、健康狀況等情況而發(fā)生變化。當(dāng)林木遭受害蟲破壞之后，葉綠素的含量會(huì)變少，致使可見(jiàn)光波段吸收也發(fā)生減弱，反射增強(qiáng)，葉細(xì)胞受到破壞而發(fā)生畸變，細(xì)胞間隙增多、散射增強(qiáng)，最終會(huì)使林木、林冠、林隙、生物量甚至整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)與景觀格局變壞。所以，通過(guò)林木光譜遙感的特點(diǎn)，可利用遙感技術(shù)結(jié)合實(shí)際調(diào)研，對(duì)林業(yè)病蟲害發(fā)生情況進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)并有針對(duì)性的防治。

（二）遙感監(jiān)測(cè)病蟲害技術(shù)

1.光譜反射率分析技術(shù)

光譜反射率分析技術(shù)是從傳感器直接獲取數(shù)據(jù)，分析物體轉(zhuǎn)化后的光譜發(fā)射率特征，收集植被信息。此技術(shù)研究多為通過(guò)反射光譜數(shù)據(jù)估計(jì)測(cè)試作物光和有效輻射、葉面積指數(shù)LAI和葉綠素含量等生物物理參量，也應(yīng)用于估測(cè)病蟲害發(fā)生情況。

2.回歸模型分析技術(shù)

在林木病蟲害監(jiān)測(cè)研究較常運(yùn)用一元或多元回歸模型來(lái)進(jìn)行反演，即在基于模型知識(shí)的基礎(chǔ)上，依據(jù)可測(cè)參數(shù)值去反推目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)。最近幾年，國(guó)內(nèi)學(xué)者也就在運(yùn)用回歸模型分析技術(shù)監(jiān)測(cè)病蟲害情況方面做了很多探討。雖然使用回歸模型分析技術(shù)反演病蟲害的時(shí)效性差，但是能對(duì)林木病蟲害發(fā)生情況進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)，可與更多因素相結(jié)合考慮，提高精確度。

3.植物指數(shù)分析技術(shù)

植物指數(shù)分析技術(shù)是根據(jù)植物的光譜特性，將可見(jiàn)光和紅外波段進(jìn)行組合，形成各種植被指數(shù)，常見(jiàn)的光譜植被指數(shù)有比值植被指數(shù)，歸一化植被指數(shù)和一些變換的植被指數(shù)。但從前這類構(gòu)建病蟲害植被指數(shù)的方法標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，需要在以后建立統(tǒng)一的準(zhǔn)則和方法，以應(yīng)用到更多方面。

4.光譜微分技術(shù)

在太陽(yáng)光的大氣窗口內(nèi)，測(cè)得的光譜是地物吸收光譜及大氣吸收和散射光譜的混合光譜，一般是使用反射率的數(shù)據(jù)圖像來(lái)表達(dá)。因此，為消除大氣等因素的影響，產(chǎn)生了微分光譜技術(shù)。微分光譜技術(shù)可分為一階導(dǎo)數(shù)光譜和高階導(dǎo)數(shù)光譜。該方法能消除一些其他因素對(duì)探測(cè)的影響，提高監(jiān)測(cè)精確程度。

三、遙感技術(shù)在森林病蟲害中的現(xiàn)狀與應(yīng)用

在1978年，騰沖綜合遙感實(shí)驗(yàn)就已經(jīng)開(kāi)啟了我國(guó)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)森林病蟲害的序幕。科研人員針對(duì)相關(guān)病蟲災(zāi)害進(jìn)行研究，充分證實(shí)遙感技術(shù)在病蟲害監(jiān)測(cè)中的可行性。之后，我國(guó)科研人員在國(guó)家科研項(xiàng)目的支持中，全方位進(jìn)行了森林病蟲災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的研究，構(gòu)建了在單時(shí)相和多時(shí)相衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)下的災(zāi)害信息提供技術(shù)路線，引進(jìn)吸收了航空錄像和航空電子勾繪等遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，初步探索了天、空、地相結(jié)合的森林病蟲害監(jiān)測(cè)體系。之后，又根據(jù)林業(yè)業(yè)務(wù)主管部門的預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估和決策支持需求，建立了森林病蟲害的遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)集成應(yīng)用模式。近些年來(lái)，又重點(diǎn)根據(jù)遙感技術(shù)的森林病蟲害監(jiān)測(cè)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了研發(fā)，并開(kāi)展了生產(chǎn)性示范，以完備相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的可操作程度和實(shí)用程度，也展現(xiàn)了其指導(dǎo)森林病蟲害調(diào)查情況的應(yīng)用潛質(zhì)。

（一）害蟲活動(dòng)遙感分析

監(jiān)測(cè)病蟲害需要對(duì)病蟲害的行為活動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了解和掌握，才能制定出更加切實(shí)有效的控制對(duì)策。當(dāng)前主要是使用雷達(dá)進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)。雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，經(jīng)過(guò)設(shè)備處理轉(zhuǎn)換成圖像，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。雷達(dá)有三個(gè)特點(diǎn)：其一，雷達(dá)具有全天候探測(cè)能力。雷達(dá)不需要太陽(yáng)照明，在白天和夜晚獲得同等質(zhì)量的影像。其二，微波穿透能力強(qiáng)。雷達(dá)多用的微波的波長(zhǎng)比較長(zhǎng)，不受大氣干擾，一般厚云層都可以穿透。其三，一些物體的光譜在微波波段有較大差異。水可以很好的對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行反射，而害蟲體內(nèi)的含水率高，且害蟲一般感應(yīng)不到雷達(dá)波，這讓雷達(dá)監(jiān)測(cè)能夠不對(duì)害蟲產(chǎn)生干擾。因此，雷達(dá)一般被運(yùn)用于監(jiān)測(cè)害蟲種群活動(dòng)如遷移等。

（二）害蟲危害狀況遙感分析

想要識(shí)別病蟲害對(duì)林木的危害程度和癥狀，就要使用航空遙感技術(shù)。

航空遙感，是利用各種飛機(jī)、飛艇、氣球等作為傳感器運(yùn)載工具在空中進(jìn)行的遙感技術(shù)，是由航空攝影偵察發(fā)展而來(lái)的一種多功能綜合性探測(cè)技術(shù)。其成像具有分辨率高、信息量大的特征。航空遙感主要依據(jù)林木受到病蟲害破壞時(shí)在各波段上波譜值的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。害蟲對(duì)林木的危害可能會(huì)在林木的各個(gè)部位，不論在樹(shù)木的哪個(gè)部位都會(huì)給林木的生長(zhǎng)和健康狀況帶來(lái)不利影響，外表出現(xiàn)變化。而這些變化就會(huì)導(dǎo)致其光譜出現(xiàn)變化，這些變化可以被遙感監(jiān)測(cè)到，并提取成有用的信息，幫助工作人員分析出病蟲害目前的狀況。

（三）害蟲生存環(huán)境監(jiān)測(cè)分析

監(jiān)測(cè)害蟲生存成長(zhǎng)的環(huán)境時(shí)就需要利用航天遙感技術(shù)。各種不同的地物在不同的種類和環(huán)境下，都具有不同的電磁波輻射或反射特性。航天遙感技術(shù)利用裝載在航天器上的遙感器收集地物目標(biāo)輻射或反射的電磁波，以獲取并判認(rèn)大氣、陸地或海洋環(huán)境信息的技術(shù)。其具有可對(duì)事物進(jìn)行綜合、宏觀、動(dòng)態(tài)和快速觀察的優(yōu)勢(shì)，為病蟲害監(jiān)測(cè)提供有利條件。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，使用遙感技術(shù)對(duì)森林病蟲害進(jìn)行監(jiān)測(cè)是非常有必要且具有可行性的。遙感技術(shù)在森林病蟲害監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用還是相當(dāng)有發(fā)展前景的，隨著科技的發(fā)展，遙感技術(shù)也會(huì)逐漸升級(jí)，目前我們森林病蟲害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，被列為森林病蟲害防治中的重要環(huán)節(jié)之一，而使用遙感技術(shù)能為森林病蟲害防治工作者提供更全面精確的數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)確定病蟲害發(fā)生源，根據(jù)不同地域制定不同的森林病蟲害防治方案，可以在具體的實(shí)踐中，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)不斷增強(qiáng)其實(shí)用性。

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