森林病蟲害監測中的遙感技術研究

蔣金鳳

摘要：病蟲害對林木的危害巨大，人工現場監測病蟲害耗費多但效果差，要對病蟲害進行全面及時的監控必須使用更加科學的技術，而遙感監測技術可以很好的解決人工現場監測不夠全面、及時等方面的缺陷，為林業工作者提供更詳細的數據。本文從使用遙感監測病蟲害的必要性出發，分析了遙感監測病蟲害技術的原理，并敘述了其發展的現狀和應用，最后對本文進行了總結。

關鍵詞：病蟲害；遙感；監測；技術

一、遙感監測病蟲害的必要性

森林是陸地生態系統的主體，林木是森林的主體，在林木漫長的生長周期中，會遭受到火災，風沙、泥石流等自然災害的毀壞。森林火災、森林病蟲害、森林亂砍亂伐這三種危害對林業的影響尤為嚴重。其中森林病蟲害更是被稱為“不冒煙的森林火災”，森林病蟲害是指由林業有害生物（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 ，造成林木大量毀壞，林木就無法維護生態系統平衡，從而使生態環境惡化。據相關數據統計，最近幾年我國森林病蟲害面積每年多達一千多萬畝，毀壞樹木二千多萬立方米，造成經濟損失一百多億元。要進行有效防治病蟲害的關鍵，就是對其進行科學的實時監測預報，及時發現盡早治理。傳統的監測方法通常是人工到現場進行勘探，但森林病蟲害常發生在荒無人煙、交通不便的地方，所以在耗費大量的人力、物力、財力之后，還不一定能達到理想的效果。而利用遙感監測技術就可以很好地解決這些問題，通過遙感監測可以及時獲得病蟲害發生的程度、空間等情況，不受地域條件的限制，更好的為林業工作人員在病蟲害未造成更加嚴重的后果之前，進行及時有針對性的決策。因此，使用更加科學的遙感技術進行監測是大勢所趨。

二、遙感監測病蟲害的原理與技術

（一）遙感監測病蟲害原理

遙感技術是利用電磁波的理論，根據各種傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，并最終成像，從而對各種地物進行探測和識別的一種綜合技術，通過遙感技術，可查詢到高分一號、高分二號、資源三號等國產高分辨率遙感影像。遙感技術從人造衛星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，判認地球環境和資源。它是60年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發展而逐漸形成的綜合性感測技術，任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征，技術人員可以通過遙感探測到的特征信息了解物體的變化。

林木等植物的發射光譜具有明顯特征，并且光譜特性會因為種類、結構、生長階段、葉綠素含量、細胞含水量、健康狀況等情況而發生變化。當林木遭受害蟲破壞之后，葉綠素的含量會變少，致使可見光波段吸收也發生減弱，反射增強，葉細胞受到破壞而發生畸變，細胞間隙增多、散射增強，最終會使林木、林冠、林隙、生物量甚至整個森林生態系統與景觀格局變壞。所以，通過林木光譜遙感的特點，可利用遙感技術結合實際調研，對林業病蟲害發生情況進行科學的監測并有針對性的防治。

（二）遙感監測病蟲害技術

1.光譜反射率分析技術

光譜反射率分析技術是從傳感器直接獲取數據，分析物體轉化后的光譜發射率特征，收集植被信息。此技術研究多為通過反射光譜數據估計測試作物光和有效輻射、葉面積指數LAI和葉綠素含量等生物物理參量，也應用于估測病蟲害發生情況。

2.回歸模型分析技術

在林木病蟲害監測研究較常運用一元或多元回歸模型來進行反演，即在基于模型知識的基礎上，依據可測參數值去反推目標的狀態參數。最近幾年，國內學者也就在運用回歸模型分析技術監測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反演病蟲害的時效性差，但是能對林木病蟲害發生情況進行定量監測，可與更多因素相結合考慮，提高精確度。

3.植物指數分析技術

植物指數分析技術是根據植物的光譜特性，將可見光和紅外波段進行組合，形成各種植被指數，常見的光譜植被指數有比值植被指數，歸一化植被指數和一些變換的植被指數。但從前這類構建病蟲害植被指數的方法標準不統一，需要在以后建立統一的準則和方法，以應用到更多方面。

4.光譜微分技術

在太陽光的大氣窗口內，測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據圖像來表達。因此，為消除大氣等因素的影響，產生了微分光譜技術。微分光譜技術可分為一階導數光譜和高階導數光譜。該方法能消除一些其他因素對探測的影響，提高監測精確程度。

三、遙感技術在森林病蟲害中的現狀與應用

在1978年，騰沖綜合遙感實驗就已經開啟了我國遙感技術監測森林病蟲害的序幕。科研人員針對相關病蟲災害進行研究，充分證實遙感技術在病蟲害監測中的可行性。之后，我國科研人員在國家科研項目的支持中，全方位進行了森林病蟲災害遙感監測預警技術的研究，構建了在單時相和多時相衛星遙感數據下的災害信息提供技術路線，引進吸收了航空錄像和航空電子勾繪等遙感監測技術方法，初步探索了天、空、地相結合的森林病蟲害監測體系。之后，又根據林業業務主管部門的預報、監測、災害損失評估和決策支持需求，建立了森林病蟲害的遙感、地理信息系統和全球定位系統技術集成應用模式。近些年來，又重點根據遙感技術的森林病蟲害監測專業應用系統進行了研發，并開展了生產性示范，以完備相關應用系統的可操作程度和實用程度，也展現了其指導森林病蟲害調查情況的應用潛質。

（一）害蟲活動遙感分析

監測病蟲害需要對病蟲害的行為活動機制進行了解和掌握，才能制定出更加切實有效的控制對策。當前主要是使用雷達進行遙感監測。雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，經過設備處理轉換成圖像，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。雷達有三個特點：其一，雷達具有全天候探測能力。雷達不需要太陽照明，在白天和夜晚獲得同等質量的影像。其二，微波穿透能力強。雷達多用的微波的波長比較長，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。水可以很好的對雷達信號進行反射，而害蟲體內的含水率高，且害蟲一般感應不到雷達波，這讓雷達監測能夠不對害蟲產生干擾。因此，雷達一般被運用于監測害蟲種群活動如遷移等。

（二）害蟲危害狀況遙感分析

想要識別病蟲害對林木的危害程度和癥狀，就要使用航空遙感技術。

航空遙感，是利用各種飛機、飛艇、氣球等作為傳感器運載工具在空中進行的遙感技術，是由航空攝影偵察發展而來的一種多功能綜合性探測技術。其成像具有分辨率高、信息量大的特征。航空遙感主要依據林木受到病蟲害破壞時在各波段上波譜值的變化進行監測。害蟲對林木的危害可能會在林木的各個部位，不論在樹木的哪個部位都會給林木的生長和健康狀況帶來不利影響，外表出現變化。而這些變化就會導致其光譜出現變化，這些變化可以被遙感監測到，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）害蟲生存環境監測分析

監測害蟲生存成長的環境時就需要利用航天遙感技術。各種不同的地物在不同的種類和環境下，都具有不同的電磁波輻射或反射特性。航天遙感技術利用裝載在航天器上的遙感器收集地物目標輻射或反射的電磁波，以獲取并判認大氣、陸地或海洋環境信息的技術。其具有可對事物進行綜合、宏觀、動態和快速觀察的優勢，為病蟲害監測提供有利條件。

四、結語

綜上所述，使用遙感技術對森林病蟲害進行監測是非常有必要且具有可行性的。遙感技術在森林病蟲害監測方面的應用還是相當有發展前景的，隨著科技的發展，遙感技術也會逐漸升級，目前我們森林病蟲害的預測預報工作，被列為森林病蟲害防治中的重要環節之一，而使用遙感技術能為森林病蟲害防治工作者提供更全面精確的數據，精準確定病蟲害發生源，根據不同地域制定不同的森林病蟲害防治方案，可以在具體的實踐中，總結經驗不斷增強其實用性。

參考文獻：

[1]曾兵兵，張曉麗，路常寬，畢華明，朱鳳恩.森林病蟲害遙感監測研究的現狀與展望[J].中國森林病蟲，2008（02）：24-29.

[2]張田，張曉麗，劉紅偉，裴小節.遙感在森林病蟲害監測中的應用研究[J].安徽農業科學，2010，38（21）：11604-11607.

[3]戴昌達.植物病蟲害的遙感探測[J].自然災害學報，1992（02）：40-46.

[4]王蕾，駱有慶，張曉麗，馬欽彥，Kari Heli vaara，賈林強.遙感技術在森林病蟲害監測中的應用研究進展[J].世界林業研究，2008（05）： 37-43.

[5]廖志文，陳京元，高攀.遙感技術在森林病蟲害監測中的應用[J].湖北林業科技，2003 （04）： 30-32.

[6]陳兵，李少昆，王克如，柏軍華，隋學艷，白彩云.作物病蟲害遙感監測研究進展[J].棉花學報，2007（01）：57-63.