探究森林病蟲害無人機遙感實時監測技術

王有香

青海省湟中區甘河灘國營林場 青海西寧 811601

1 無人機遙感實時技術監測病蟲害的發展史

無人機遙感技術在監測森林病蟲害過程中主要經歷了以下幾個階段：①起步期。自20世紀，遙感技術已經用于監測森林病蟲害，借助航空攝影手段對森林受害情況進行觀察，隨著航空遙感和雷達技術的出現，遙感技術基本性能正在不斷提升。②開拓期。21世紀中期，航天遙感技術逐漸用于監測現有資源發展狀況，在應用初期因空間分辨率較低，且受天氣因素影響，故而在檢測森林病蟲害方面沒有取得理想效果。隨著地球資源衛星成功發射，我國逐步加強對遙感監測技術應用狀況的研究，并且觀察森林生長特征，在衛星技術的支持下，空間分辨率得到提升，拍攝的圖像更加清晰。③發展期。自航空錄像技術與GPS連接在一起，人們可以借助航空拍攝的圖像記錄地面坐標，飛行速度，航向等基本信息。該技術在應用過程中能夠將森林資源狀況反映出來，且效果令人非常滿意，并且技術人員可以根據監測結果來制定具體的防范措施，正因如此許多國家致力于遙感技術研究，以便能夠獲得更多的信息資源[1]。

2 森林蟲害無人機遙感實時監測技術主要監測內容

2.1 森林失業與林冠動態

病蟲害會導致葉子脫離林木本體，是影響森林生態系統的重要因素之一。故而對這種現象進行檢測如今已經成為森林受損檢測的主要方向。而合理使用遙感數據則可以對這類情況進行檢測。無人機遙感技術借助衛星提供的功能可以大范圍對受害森林資源進行評估，而這對我國森林資源發展具有非常重要的意義和作用。隨著計算機技術逐漸成熟，失葉遙感監測未來發展空間愈發廣闊。林冠動態發生變化主要是受到失葉現象的影響，并且這已經成為一項非常重要的研究內容，其地位得到有關專家的認可。許多研究項目利用衛星提供的數據對受害森林資源林冠變化情況進行監測，例如MSS數據。自20世紀中期，人們已經利用遙感技術對林冠變化進行檢測，其中航空攝影可以收集導致林冠發生變化的數據資源[3]。

2.2 森林缺素癥

若森林在發展過程中受到病蟲害的侵襲，內部各種營養元素之間的比例定然會發生變化，例如葉綠素，水，氮等。植被自身含有的色素與光合能力之間存在某種聯系，這已經成為衡量植物長勢的一個重要標準，故而可以利用無人機遙感實時監測技術對已經受到病蟲害侵襲的林木進行監控。比如因植物內部發生病變而導致葉綠素含量減少的病癥被有關人士稱為“缺綠癥”。

2.3 森林植被指標

森林內部生物量，植被覆蓋面積，植株自身高度是構成森林植被指標的主要因素，而當病蟲害發生時，這些指標會因此發生變化，故而要加強對病蟲害的監測研究。在所有因素當中生物量和葉面積是森林生態系統中最為重要的兩個關鍵參數，是保證物質以及能量可以正常循環的重要保障基礎。

2.4 病蟲害生境因子

病蟲害的產生主要與森林內部生態環境基本情況有直接關系，受外在因素影響較大，例如氣候、水文、土質結構等。生境因子主要指氣溫變化情況，降雨總量和具體分布，濕度等。若想進一步了解病蟲害基本情況和生境因子之間的關系，則必須對上述各種因素進行深入研究，以此來建立生態環境與病蟲害發展狀況之間的關系模型，從而了解災害發生幾率和規模，從而提前做好防治措施。

2.5 森林病蟲害的預測預警

預測預警不僅是防災減災工作的關鍵，同時也是其保障措施，結合林區發展狀況建立具有系統性質的管理體系對整體狀況進行預測預警，可以有預防病蟲帶來的危害，收集林區基本信息，對其資源進行處理，評估災害造成的損失，是無人機遙感實時監測技術未來主要的發展方向。

3 無人機遙感實時監測技術檢測病蟲害的主要方法

3.1 圖像處理方法

（1）多光譜圖像分類。該方法主要用于檢測森林資源中因病蟲害而引起的林冠變化，例如受云杉色卷蛾侵襲，云杉針葉表面會變得更紅，且樹葉會脫離本體；除此之外，在該病蟲的影響下，冷杉頂部落葉會逐漸脫落，之后逐漸向下失葉，最終樹木死亡或者枝干部分變成棕色。根據各自光譜之間存在的差異特征，使用多光譜影響可以對病蟲活動情況進行監測。

（2）影像差值。無人機遙感實時監測技術在對森林病蟲害進行檢測時可以通過該方法來獲得相關數據信息，并且其精準度要高于單一影像分類。若森林內部出現大量病蟲，失葉并不是最為顯著的特征[2]。

3.2 植被指數及比值方法

植被指數是對地表植被狀況簡單、有效和經驗的度量，無論是災情預報或評價，其依據都是建立在遙感植被指數與葉生物量的關系上，遭受病蟲害必然導致葉生物量的變化從而反映在植被指數的變化上。因此，可以通過計算植被指數的變化來計算葉生物量的變化進一步監測森林病蟲害的發生發展情況。

比值指數TMS/TM4及TM4/TM3是監測和評估我國森林病蟲害的有效參數。TM5/TM4適合于低葉面積指數的森林病蟲害監測，而TM4/TM3更適合高葉面積植被指數的遙感監測，TM7/TM4還可用來有效估算馬尾松林的野生物量。其研究表明短波紅外與近紅外的比值綜合反映了相互關聯且密不可分的三個植被參數：生物量、災害、水分含量。

3.3 參數成圖技術

參數成圖方法是借助統計回歸建立一些波段值或其變換形式與生物物理參數的半經驗關系預測模型，從而計算高光譜遙感圖像上每個像元的單參數預測值，再采用聚類或密度分割方法將單參數預測圖分成不同等級，即為參數分布圖，作為森林受害信息的提取和病蟲害研究的輔助手段。

4 結語

綜上所述可以看出，無人機遙感實時監測技術在運用過程中不僅可以進行對森林資源進行大范圍檢測，且精確度會隨之提高，利用高光譜，高分辨率等多種方式對病蟲進行監測，但該技術在運用過程中必須對投入的經濟成本進行控制。在處理收集的信息時，該技術能夠將實際自然災害以圖像的形式展現出來。抵消來自外在因素對森林資源造成的影響，并且無人機在飛行過程中會利用地面當中存在的各種資源信息來提高遙控檢測準確程度，鑒于此在實踐當中要將光譜數據與影響數據相結合。