遙感圖斑和無人機在林業病蟲害防治中的合理應用

王 斌 畢曉亮 王廷達

林業資源是我國重要的自然資源，因此受到高度重視。病蟲害問題一直是林業保護道路上的主要阻礙，是急需解決的重點問題。遙感圖斑技術以及無人機技術在林業病蟲害防治中的應用有利于工作人員獲得病蟲害災情的精準數據信息，提升防治方案的合理性，降低病蟲害對林業資源的破壞。

一、傳統林業病蟲害防治方法存在的不足

林業的病蟲害防治一直是林業工作人員的重點工作內容，但傳統林業病蟲害防治方法的不足致使問題頻發，防治效果欠佳。其中，傳統林業病蟲害防治方法的不足之處如下所示。

第一，林業受災情況的調查手段不足，調查數據不精準。林業病蟲害的受災時期、面積、嚴重程度是不同的，林業工作人員在制定防治方案之前普遍會對林業的受災情況進行調查，從而根據調查數據制定防治方案。但傳統防治手段中，用于調查病蟲害受災情況的調查手段相對單一且落后，既無法保障調查數據的精準度，同時也無法保障調查數據的完整性，所獲得的受災數據與實際情況之間存在極大的誤差，嚴重影響防治效果。

第二，防治方法過于傳統，防治力度相對較差。傳統林業病蟲害防治手段普遍沿用了以往的防治手段，如噴灑化學藥劑、設置捕蟲網等，在一定程度上能夠起到防治病蟲的目的，但林業病蟲害的危害程度在逐漸增強，單純依靠傳統的防治方法很難發揮作用，防治力度會隨著病蟲害危害能力、面積的不斷加大而減弱。此外，在噴灑化學藥劑時普遍以人工或是受災區域大面積噴灑為主，缺乏一定的精準度，降低了化學藥劑的功效，同時也容易破壞生態系統，造成嚴重的環境污染。

第三，防治方案缺乏靈活性，無法滿足防治需求。面對不同的受災程度、病蟲害種類等需要采用不同的防治方案，從物理、化學以及生物角度入手，實現病蟲害的綜合防治。傳統防治方案缺乏一定的靈活性，單純地依靠同一種病蟲害防治手段，致使病蟲害防治無法取得預期效果。

二、遙感圖斑技術在林業病蟲害防治中的應用

1、遙感圖斑技術在病蟲害防治中的應用原理

遙感圖斑技術在林業病蟲害防治中主要發揮監測的作用。遙感圖斑技術的類型相對豐富，包括衛星遙感圖斑技術、無人機遙感技術等，在實際應用時，利用衛星或是無人機在林區上空采集受災情況的圖像數據信息，林業工作人員通過對比圖像數據的方式掌握病蟲害面積、嚴重程度等信息，為后續工作的開展提供參考。其中，林業工作人員通過比對圖像數據信息便能夠掌握林木病蟲害受災情況，主要是因為兩點；第一，病蟲害發生時，林木外觀會發生變化，如枝干被啃食或是蛀空、葉子顏色發生不正常變化；第二，遙感圖斑技術能夠提取圖像中的色彩，并以圖斑的形式展現出來。因此林業工作人員通過對比圖斑變化情況便可以知曉林木的受災情況。衛星遙感技術的圖斑精準度相對較高，現如今已經達到了0.2m 級別，其中也有部分衛星的遙感精準度達到了0.1m 以下。總的來說，即便是相鄰的葉子中出現了病蟲害，遙感圖斑技術也能夠將其精準識別出來，極大程度上提升了監測數據的精準度，為防治方案的制定提供精準且科學的數據參考。

2、遙感圖斑技術在林業病蟲害防治中價值體現

遙感圖斑技術在林業病蟲害防治中的應用價值主要體現在病蟲害監測上，能夠為后續工作的進行提供精準的參考，極大程度上提升了病蟲害防治的成效，但同時也具備一定的劣勢。其中，遙感圖斑技術在林業病蟲害監測中的應用劣勢主要體現在兩個方面，第一，監測數據具備較低的時效性，第二，圖像影視資料的形成時間長。經過不斷完善的遙感圖斑技術在林業病蟲害防治中的應用價值日益提升。通過實踐檢驗，遙感圖斑技術在應用過程中顯露出了一系列問題，在經過改造后，其應用價值得到了進一步提升。

一方面，遙感圖斑技術在采集圖像數據時，其采集時長會受到云層厚度的影響。一般情況下，若是在采集時段內空中云層較多，那么需要花費較長的采集時長，不利于保障圖像數據的時效性，同時也會影響病蟲害的防治效果。最佳的解決辦法是選擇空中云層較少的時間段進行圖像數據的采集，除此之外，要盡可能地選擇在晴天作業，避免陰雨天氣影響圖像數據的精準度。

除此之外，林業工作人員可以人為提升遙感圖斑技術的應用價值。例如，國內存在一定量的人工林資源，與自然林木不同，人工林病蟲害發生周期相對具有規律性，普遍發生在相似或是固定的時間節點，因此，林業工作人員可以在此時安排無人機的遙感技術完成相關圖像數據信息的采集，增加可供比對的圖像資料，盡早發現受災情況。

另一方面，林木存在季相變化，該變化也會對遙感圖斑技術的應用價值產生影響，如降低圖斑識別的精準度等。為了盡可能地降低季相變化帶來的光譜變化對圖斑識別的影響，要求將最新圖斑圖像數據與上期或是往年同一時期的圖像數據進行比對，同時也要考慮季節溫度對圖斑識別的影響，因此，可以在應用遙感圖斑技術時搭配AI 技術一同使用，以便于確保圖斑識別出的圖像信息具有較高的精準度。

三、無人機技術在林業病蟲害防治中的應用

無人機技術在林業病蟲害防治中的應用價值不僅體現在無人機遙感技術在病蟲害勘探中的應用，同時無人機技術在病蟲害防治方案、防治成果分析中同樣具有極高的應用價值。與定位技術的使用也在一定程度上提升了無人機的應用價值，使得無人機能夠參與到藥劑噴灑等多項工作中，同時也具備良好的工作成效。

1、無人機在病蟲害防治中的應用形式

遙感圖斑技術是無人機技術的重要組成部分，無人機除了具備遙感圖斑功能外，還能夠完成諸如藥劑運輸、噴灑等工作，具備成本低、功能強的特點，在林業病蟲害防治中具有較高的應用價值。此外，為了滿足在林業病蟲害防治中的不同需求，相關人員在設計無人機時將方案進行了調整，以便于更好地服務于防治工作。例如，若是用于災害情況監測調查的無人機，則更加注重無人機在空中的平穩度；若是參與藥劑噴灑，則要求無人機能夠承載更多的物資藥劑，以提升噴灑效率。無人機技術在林業病蟲害防治中的應用還體現在無人機技術實現了和定位技術的結合，使得人工操作者能夠實時掌握無人機的位置，保障藥劑精準噴灑在受災位置。此外，依托于定位技術的加入，操作方能夠根據飛行路況實時調整飛行軌跡，保障飛行路線的合理性，確保將受災位置全部包含在內。

2、無人機技術在林業病蟲害防治中的應用優勢

第一，森林資源覆蓋面積普遍較大，具有多樣且完整的生態系統，人工勘探不僅需要花費大量的人力、物力以及時間，增加防治成本，同時也容易破壞生態系統，并且勘探人員自身的安全無法被保障。使用無人機進行勘探，能夠最大程度上降低防治成本，同時也能夠保障勘探結果的精準度和完整性。第二，應用價值、效率高。無人機技術不僅能夠被應用在災情勘探中，同時也能夠被應用在病蟲害防治中，具有極高的應用價值，其在每個環節的工作速度都是極快的。整體來講，使用無人機開展林業病蟲害防治工作，降低了病蟲害防治的難度，提高了林業病蟲害防治工作的質量。第三，無人機技術屬于先進技術手段。使用無人機技術開展病蟲害防治工作提升了工作的技術含量，為信息技術與林業管理工作的結合打造了良好的基礎，有助于推動林業資源的可持續發展，提高林業資源質量。

3、提升了林業病蟲害勘探工作質量

無人機技術應用價值的體現之一便是能夠完成病蟲害勘探工作，彌補了人工勘探的不足。傳統勘探方法主要依靠人工，若勘探面積小，病蟲害防治工作的緊急度相對較低，可依靠人工完成，但總的來說容易出現遺漏。若森林占地面積廣、資源多、工作量大、防治工作緊急等，那么人工勘探的工作壓力大，且效率低，很難在特定時間內完成特定區域內全部森林資源病蟲害勘探工作。整體而言，傳統人工勘探方法不具備高效率、高質量、高精準度的特征。利用無人機技術完成林業病蟲害勘探工作，最大程度上彌補了傳統人工勘探存在的不足。無人機技術屬于高科技的一種，不需要操作方一起行動，只需要對無人機進行遠程遙控，便可以控制其到達特定區域，其中也包括未開發的森林深處等人員無法到達的地方。

無人機在勘探病蟲害時用到了無人機遙感技術，反饋回需要的圖像以及數據信息，技術人員通過對數據進行分析能夠獲得制定防治方案的參考。另外，無人機會根據光譜反射原理精準反饋森林病蟲害現狀。林木在生長過程中會呈現出季相變化，光合作用的不同導致林木吸收的紅光量也會不同，反映出的光譜數據也會不同，其中，若是被病蟲害嚴重侵蝕的林木，那么它們自身的光合作用將會變弱，其反映出的光譜也會不同。無人機正是利用林木光合作用的原理完成對林木病蟲害的勘探工作，而林業工作人員通過比對光譜變化能夠分析出林木病蟲害情況并根據實際受災情況制定具有針對性的防治方案。除此之外，無人機技術與定位技術的有機結合，一定程度上提升了無人機在林業病蟲害防治上的應用價值，同時也極大程度地提升了林業病蟲害防治效率與工作質量，降低病蟲害對林業資源的危害。

4、在病蟲害防治方案中的應用

無人機技術在病蟲害防治方案中的應用主要包括兩個方面，一方面，為病蟲害防治方案的制定提供精準的圖像數據參考，另一方面，參與到病蟲害防治方案的實施中。

無人機技術為病蟲害防治方案的制定提供精準的圖像數據參考。無人機技術通過遙感圖斑技術、攝影技術等多項高科技技術作為支撐，將區域內林業現狀高清拍攝并反饋給無人機控制方，工作人員通過圖像信息掌握病蟲害類型、嚴重程度、受災面積等，為后續病蟲害防治方案的制定提供精準參考。除此之外，利用無人機能夠實時監控病蟲害防治的全過程，及時調整防治方案，保障防治方案的科學性以及合理性，從而保障工作質量以及工作效率。

無人機參與到病蟲害實際工作中。利用無人機對病蟲害噴灑藥劑，不僅提升了施加藥劑的精準度，同時也降低了化學藥劑對生態系統的不利影響。無人機在空中飛行時會產生氣流，化學藥劑在氣流的帶動下能夠擴大可噴灑范圍，提高化學藥劑的噴灑效果。參與到噴灑藥劑工作中的無人機需要保障其自身能夠攜帶足量的藥劑以及物資，因此用于噴灑藥劑的無人機會在背部攜帶一個藥箱，工作人員會將藥劑混到藥箱中，而后操作無人機到特定位置后開始噴灑藥劑。所以，林業工作人員在選擇無人機時需要根據需求科學選擇，與勘探型無人機進行區分，以保障無人機的工作質量和效率。

隨著溫度升高，林業病蟲害進入到了高發期，為了遏制病蟲害的危害程度，保障林木健康茁壯成長，縣林業技術服務中心借助無人機開展了林業病蟲害的防治工作。經介紹，在整個工作過程中，無人機參與了災情勘探、藥劑噴灑等多個環節，并計劃利用大約一個月的時間完成近五萬畝面積的林業防治工作。此外，技術服務中心抓住機遇，利用無人機開展了林業資源的科學防治，保障了林業資源的安全。無人機技術在病蟲害防治中具有很多的應用優勢，除了用來完成病蟲害勘探、噴灑化學藥劑外，還能夠參與到其他工作中。例如，在病蟲害低發期利用無人機技術完成日常林業巡邏工作，檢查林木生長情況、排查過冬的蟲卵等。因此，相關人員需要不斷地對無人機技術進行研究，不斷豐富無人機技術的功能以及應用范圍，盡可能地在林業病蟲害防治中發揮無人機的應用優勢。此外，為了彰顯無人機的應用優勢，林業工作人員需要不斷地強化實踐操作能力，構建完善的工作體系，同時為病蟲害防治引進更多的無人機先進技術，以推動林業病蟲害防治工作進入新階段。

5、在病蟲害防治效果評估中的應用

無人機技術在林業病蟲害防治中的應用價值也體現在無人機能夠輔助人工完成對林業病蟲害防治效果的評估工作，并對防治不理想區域進行完善等。其中主要依賴于無人機的攝影技術。無人機攝影技術不僅能夠幫助無人機利用遙感圖斑技術完成對病蟲害的勘探、監測工作，同時也是輔助人工完成防治效果評估的有效手段。一般情況下，開展病蟲害防治工作的林區面積大且林木高，其中也包括一些人員無法達到的區域，僅僅依靠人工開展防治效果評估工作，很難保障工作質量以及效率，因此為了保障病蟲害防治效果評估質量，需要轉變評估方法。

無人機通過攜帶高清攝影裝置，能夠為操控方反饋最為精準的圖像信息，林業工作人員通過比對圖像便能夠了解防治的基本情況，同時也能夠根據反饋回來的信息對成效不理想的區域進行二次防治，降低遺留病蟲害隱患的可能。在使用無人機技術進行防治效果評估工作的數據采集時，也可以安排人工對小范圍特定區域內林木病蟲害防治效果進行評估，一般情況下，可以安排人工對林木底層防治效果進行評估，而相對高處的防治評估則交由無人機負責。這種工作方式，不僅提升了防治效果評估的效率以及質量，同時也最大程度上提升了工作的安全性，避免人工高處作業發生安全事故等。

綜上所述，無人機技術在林業病蟲害防治中具有相對較高的應用價值。無人機技術參與到了病蟲害防治的各個環節中，同時也發揮著現階段難以被取代的作用，為林業工作人員降低工作難度的同時也提升了工作質量以及工作效率。換而言之，林業工作人員需要不斷地去應用以及研究無人機技術，提高無人機技術與林業病蟲害防治工作的匹配度，爭取最大程度上降低病蟲害對林業資源的危害，實現保護林業資源的目標。

我國林業面積廣，間接表明林業病蟲害防治工作壓力大，此外，病蟲害對林業資源的危害程度、危害面積也在逐漸擴大，總的來說，林業病蟲害防治工作僅依靠人工恐怕難以取得預期成效。因此，要注重現代先進技術如無人機技術、遙感圖斑技術的應用，提升林業病蟲害防治成效，保護林業資源。