遙感在森林病蟲害監測中的應用研究

何貴友

摘要：森林病蟲害，每年都會對我國森林生態環境造成巨大破壞，隨著我國生態文明建設腳步的不斷加快，對森林病蟲害的防治技術也逐漸成熟。目前，遙感等高新技術，在森林病蟲害監測中得到了廣泛的應用，并且取得了一定成效。基于此，本文對遙感在森林病蟲害監測中的應用，進行了相應探討，旨在為我國生態文明建設盡一份綿薄之力。

關鍵詞：病蟲害;監測;遙感技術

以我國松林為例，我國每年被毛蟲啃食的松林面積，約占松林總體面積的60%，造成的危害已經超過了人為損害和自然災害。同時，全球變暖等因素，也在一定程度上加劇了森林病蟲害的發展，近幾年，我國森林病蟲害發生次數呈逐漸上漲趨勢。為保障我國生態環境的可持續發展，就需要對森林病蟲害監測技術進行探討，這樣才能采取具有針對性的措施進行應對。

一、病蟲害監測管理方式

（一）病蟲害監測需求

森林資源是人類社會運作的基礎，對促進我國經濟可持續發展有著至關重要的作用，但被稱為“林業三害”的病蟲害，對森林資源的發展、利用帶來了嚴重的不利影響。據不完全統計，我國森林病蟲害種類共計八千余種，其中有近二百種經常對森林資源造成危害，每年危害的森林面積達800h㎡[1]。“先開發、后治理”的理念，對我國生態環境造成了嚴重的破壞，自然環境成為了我國工業發展的犧牲品，雖然近幾年，我國林業工作人員已經采取了諸多措施去遏制，但是仍舊有許多森林資源遭到了破壞。隨著我國經濟發展速度逐漸穩定，發展重心也必須轉移到“可持續發展”上來，如果不重視病蟲害防治一類重要工作，那么必定會因為“擴散過快”，導致我國森林資源遭到嚴重破壞，進而對經濟發展造成影響。“監測”是防控病蟲害的重要舉措，傳統的病蟲害監測方式以人為監測為主，但是這種監測模式常常達不到良好的監測效果。隨著高新技術的不斷發展，利用遙感技術則可以有效提高病蟲害監測的效率以及準確性。病蟲害監測、管理，主要需要遵循以下幾點內容：第一，對森林病蟲害進行評估;第二，結合實際情況以及病蟲害歷史，對病蟲害進行預報;第三，對病蟲害的實時監測;第四，對防治策略的探討、制定。就我國當前發生的病蟲害而言，有效的病蟲害防治策略，必須建立在良好的預測、監控上，然后才能對病蟲害進行有效控制[2]。

（二）病蟲害監測模式

我國是世界上受病蟲害侵擾較為嚴重的國家，近年來，為營造良好的生態環境，彌補工業發展對自然環境造成的損害，我國綠化面積在不斷增大，但是針對病蟲害的防治、監測，卻未建立起一個完善的應用體系，多數生態環境的有效管理不夠集中[3]。病蟲害的傳播速度較快，并且能夠造成大規模的破壞。同時，病蟲害的種類繁多，如果不加強監測，就難以采用有效的策略進行防治。隨著高新技術的發展，遙感技術逐漸被應用到了病蟲害監控中，該技術能夠有效感受到病蟲害的發生，是目前最為有效的一種監測方式。

二、遙感技術在病蟲害監測中的實際應用

不同的樹種，往往會感染不同的病蟲害，且不同森林病蟲害導致的受損情況也是不同的，有的病蟲害會導致森林反射光譜出現明顯的變化，有的病蟲害則會導致森林樹木出現大量失葉的情況，所以不同病蟲害的監測方法也有所不同。

（一）圖像分類法

圖像分類法是根據病蟲害引起的林冠光譜變化，通過分析光譜差異，結合分類方法，就可以達到監測病蟲害的目的。比如，美國在監測黑松林病蟲害的時候，就利用Bentz研究了山松甲蟲導致的危害。在圖像分類法中，需盡可能采用多時相的數據，對病蟲害情況進行分析、監測，這樣就能夠獲得更加精確的監測數值[3]。

（二）影像差值法

針對病蟲害導致的林冠形態變化，如果不能用光譜體現出來，則可以利用影像差值法對病蟲害進行監測。簡單來說，影像差值法就是將一個時間單元的圖像和另一個時間單元的圖像進行對比[4]。相對來說，這種方法是針對二期以上的影像而言的，其不僅包括病蟲害發生前，同時也包括病蟲害發生后以及發生期間。影像差值法需要對不同時期的遙感影像進行處理、對比，然后才能夠進行差值計算。美國曾經應用病蟲害高發期的TM影像，通過利用輻射校正，將無輻射地表變化物進行匹配，最后建立起以二期影像為基礎的病蟲害數量、影像反射查相關關系，成功發現了病蟲害數量和綠葉量之間的相對關系。

（三）指數比值法

植被光譜曲線在紅光區吸收低谷以及紅光區外反射高峰有著較為明顯的特征，這個特征就可作為植物量監測的度量信息。舉個例子，當植被的顏色出現變化或者出現失葉的情況時，就可將紅光區以及紅光區外的波段進行組合、對比，然后可得到不同的植被指數。當前，在森林病蟲害檢測中，應用的較多的指數為比值植被指數、差值植被指數、垂直植被指數等等。我國學者利用氣象衛星，對大興安嶺的落葉松毛蟲進行了研究、對比，找出了不同受害程度比值以及各類指數的臨界值，病蟲害判別的正確率超過了70%[5]。

指數比值法是一種常用的運算方法，能夠突出顯示植被受到病蟲害以及感染病蟲后的變化信息。針對不同的病蟲害，光譜顯示通道往往不同。國外學者應用TM數據，對挪威云山的病蟲害進行了監測，通過TM7、TM4、TM5的比值，探究出森林病蟲害的相關性。

三、森林病蟲害遙感技術主要研究內容

（一）樹木失葉研究

失葉是森林遭受病蟲害的重要體現，一般情況下，大空間尺度需要利用遙感數據，對病蟲害導致的危害面積以及森林健康程度進行綜合評估。針對樹木失葉的研究，目前已經逐漸摒棄了利用單一波段數據的預測方法，而是采用DEM、紅外數據對失葉量進行綜合研究。國外學者利用航空數據，對赤松林病蟲害導致的失葉量進行了研究，發現機載激光器能夠有效反映出森林失葉量，這對病蟲害監測來說無疑是一項重要的研究內容。

（二）植被指標研究

森林遭受病蟲害，會導致森林樹木出現失綠、失葉的情況，還會進一步影響森林的生物量、植被覆蓋度，而這些變化就是病蟲害監測的重要內容。相關實驗表明，如果地面的植被覆蓋度在25%-80%之間，植被覆蓋量和NDVI值之間呈現正線性相關的關系。國內外對植被覆蓋指標有著較多研究，大量實踐以及研究證明，在植被覆蓋量較高的地區，TM3、TM4數據和森林葉綠素含量、綠葉面積、葉生物量等等數據有著密切關系。我國學者測定了馬尾松林的葉面積指數，利用TM數據對常用植被指數以及樹林分葉面積指數關系進行了研究，研究證明，如果森林葉面積指數小于6.0，那么TM3、TM4數據的參考價值更高。

結束語：

綜上所述，遙感技術對森林病蟲害監測有著重要作用。為提高病蟲害監測精準度，未來高光譜、高分辨率的遙感技術，會成為森林病蟲害監測的重要技術方法，同時研究人員還需要綜合考慮，如何剔除干擾因素，解決“同譜異物”等等情況。還需從生態學、病理學等等學科，對病蟲害進行綜合研究，在理論上為遙感技術的應用提供更為堅實的基礎。

參考文獻

[1]崔雪. 淺析遙感和GIS在森林病蟲害監測管理中的應用模式[J]. 科技創新與應用，2017（17）：282-282.

[2]徐譽遠，胡爽，王本洋. 無人機遙感在我國森林資源監測中的應用動態[J]. 林業與環境科學，2017（1）.

[3]邢凱鑫. 遙感技術在我國林業中的應用與展望[J]. 黑龍江科學，2016（6）：138-139.

[4]范靜. 現代科技在森林病蟲害防治中的應用研究[J]. 中國農業信息，2016（23）：110-111.

[5]張煜星. 林業資源監測現狀與技術[J]. 中國機構改革與管理，2017（3）：40-42.

（作者單位：光山縣林業和茶產業局）