秦嶺林業(yè)有害生物天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺研究

郭暉 任博文 謝毓芬 陳鵬 黃昱

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，林業(yè)資源在社會經(jīng)濟中的作用日益凸顯。但是在林業(yè)生產(chǎn)中，有害生物的存在嚴(yán)重威脅森林安全，影響林業(yè)效益，為此林業(yè)有害生物防治工作逐漸受到人們的關(guān)注。天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺作為目前林業(yè)有害生物防治中常用技術(shù)之一，文章通過分析天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺的原理和優(yōu)勢，探討了其在秦嶺林業(yè)有害生物中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺遙感技術(shù)信息傳輸有害生物指揮決策

中圖分類號：R857.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1672-3791（2021）09（c）-0000-00

Qinling Forestry Pest Sky Ground Integrated Monitoring and Early Warning Platform

GUO Hui REN Bowen* XIE YuFen CHEN Peng HUANG Yu

（Shaanxi Academy of forestry， Xi'An， Shaanxi Province 710082 China）

Abstract： With the development of social economy， the role of forestry resources in social economy is becoming increasingly prominent. However， in forestry production， the existence of pests seriously threatens forest security and affects forestry benefits. Therefore， the prevention and control of forestry pests has gradually attracted people's attention. Sky land integrated monitoring and early warning platform is one of the commonly used technologies in forestry pest control. By analyzing the principle and advantages of sky land integrated monitoring and early warning platform， this paper discusses its application in forestry pests in Qinling Mountains.

Key Words： Sky earth integrated monitoring and early warning platform; Remote sensing technique; Information transmission; Pests; Command decision

林業(yè)作為陸地生態(tài)環(huán)境的核心，一直以來都有著“環(huán)境主體”的稱號。在社會經(jīng)濟發(fā)展的新時期，人們環(huán)境認(rèn)識不斷提高的同時，對森林系統(tǒng)的經(jīng)濟性、持續(xù)性越加重視。有害生物作為影響林業(yè)經(jīng)濟的主要因素，這里針對秦嶺林業(yè)有害生物進(jìn)行防范和治理是整個林業(yè)工作的重點所在。這其中，有害生物監(jiān)測預(yù)警平臺起了很關(guān)鍵的作用，不僅降低了后期成本，而且大大提高了經(jīng)濟效益和治理效益[1]。在具體操作中，通過推進(jìn)有害生物天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺的應(yīng)用，強化崗位培訓(xùn)，建立技術(shù)精湛、穩(wěn)定性的工作隊伍，依靠先進(jìn)的技術(shù)和質(zhì)量管理措施提高監(jiān)測數(shù)據(jù)真實性、準(zhǔn)確性和指導(dǎo)性，進(jìn)而推動林業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

1 天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺概述

隨著我國衛(wèi)星技術(shù)的越來越發(fā)達(dá)和無人機技術(shù)的不斷進(jìn)步，運用衛(wèi)星遙感技術(shù)、傾斜攝影技術(shù)、地面?zhèn)鞲衅飨嘟Y(jié)合的方式對森林有害生物進(jìn)行天空地全方位、立體化檢測越來越被業(yè)界研究人員重視和青睞。在秦嶺有害生物監(jiān)測預(yù)警平臺應(yīng)用中，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對其地理位置進(jìn)行宏觀監(jiān)測，利用檢測結(jié)果形成衛(wèi)星地圖，再由無人機航拍技術(shù)對林區(qū)地形進(jìn)行三位數(shù)字模型處理，利用傳感技術(shù)對有害生物的種類、大小以及位置進(jìn)行實時在線監(jiān)測，能夠細(xì)致入微的觀察到林業(yè)有害生物的種類以及分布范圍，進(jìn)而有計劃、有針對的開展病蟲害防治[2]。

1.1 衛(wèi)星遙感技術(shù)

1.1.1衛(wèi)星地圖

森林有害生物監(jiān)管工作，從管理的角度出發(fā)分析，就是要摸清楚有害生物的分布范圍、種類、數(shù)量以及生存規(guī)律，周邊是否存在敏感區(qū)域以及方便有害生物繁衍的樹種。隨著我國生態(tài)建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，我國森林面積不斷擴大，但是全國不少地區(qū)的林業(yè)存在生態(tài)脆弱的現(xiàn)象，秦嶺地區(qū)也是如此。在具體工作中，按照行政區(qū)域、地形條件、流域分布圖，將每一個森林有害生物區(qū)域在地圖中標(biāo)注出來，從抽象理論數(shù)據(jù)、表達(dá)以及到只管具體的色彩圖片，高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用成為森林有害生物的主要監(jiān)管措施，特別是重點庫的管理更是為有害生物監(jiān)管提供更多樣的形式模式。根據(jù)地面監(jiān)測的信息情況，結(jié)合高分辨率遙感數(shù)據(jù)構(gòu)建重點信息庫，進(jìn)行有針對性的排查，進(jìn)而有害生物的分布區(qū)域直觀地反映在衛(wèi)星地圖上[3]。

1.1.2有害生物演變

利用高分辨率的遙感衛(wèi)星技術(shù)作為秦嶺林業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)警的底圖，通過這種技術(shù)直觀的反應(yīng)有害生物分布區(qū)域的地形地貌，這樣能夠幫助林業(yè)監(jiān)管部門對重點區(qū)域定時開展有針對性的排查，及時展開監(jiān)管和有害生物防治行為。通過衛(wèi)星遙感技術(shù)獲得有害生物的模糊地形數(shù)據(jù)和正射影像圖數(shù)據(jù)，可以將區(qū)域模型數(shù)據(jù)疊加到三維模型上，通過對林區(qū)有害生物變化情況進(jìn)行分析，將其模擬形成三維可視化圖形。

1.2 無人機傾斜攝影技術(shù)

基于無人機傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行三維模型建立已經(jīng)在林業(yè)有害生物防治、礦山工程、道路建設(shè)、水利工程、校園三維模型構(gòu)建等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，且積累了大量、豐富的工作經(jīng)驗和技術(shù)經(jīng)驗。但是在秦嶺林業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)警中應(yīng)用較少，仍未被廣泛的嘗試。本項目利用無人機傾斜攝影技術(shù)對秦嶺林業(yè)有害生物進(jìn)行三維模型構(gòu)建，通過三維模型構(gòu)建與演示方式將秦嶺林業(yè)有害生物預(yù)警的虛擬現(xiàn)實之中，查看三維仿真模型能及時發(fā)現(xiàn)有害生物存在地區(qū)、分布范圍、種類以及危害性，其縮放、旋轉(zhuǎn)以及漫游功能的應(yīng)用，使得有害生物種類、變化規(guī)律得到有效的現(xiàn)實，大大提高了防治效率。

1.3傳感實時在線監(jiān)測預(yù)警

在遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)和無人機航拍三維模型技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對秦嶺林業(yè)有害生物進(jìn)行在線監(jiān)測，利用在線監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)合地圖以及三維模型技術(shù)更加精準(zhǔn)的繪制出林業(yè)有害生物監(jiān)測和預(yù)警技術(shù)。有害生物相關(guān)數(shù)據(jù)采集完成之后，在國家相關(guān)政策指導(dǎo)下對有害生物監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)警閾值集中設(shè)置，當(dāng)檢測數(shù)據(jù)超過預(yù)警閾值的時候，能及時進(jìn)行自動報警，并且通過短信、郵件以及電話的方式通知區(qū)域管理人員進(jìn)行防治[4]。

2 天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺在秦嶺林業(yè)有害生物防治中的作用

現(xiàn)如今，隨著我國林業(yè)發(fā)展水平的提高，有害生物發(fā)生情況越來越嚴(yán)重，如果不能及時有效的對這種局面進(jìn)行糾正，必然會影響林業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。秦嶺地區(qū)的林業(yè)作為西部乃至全國國民經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的基石，承擔(dān)著優(yōu)化區(qū)域環(huán)境、促進(jìn)周邊經(jīng)濟發(fā)展的雙重使命。現(xiàn)如今，秦嶺地區(qū)有關(guān)林業(yè)部門正在努力獲取開展有害生物防治和監(jiān)測預(yù)警平臺研究，通過獲取國家發(fā)展基金和當(dāng)?shù)卣块T的相關(guān)發(fā)展資金，對有害生物進(jìn)行全過程、全方位的防治。作為預(yù)防工程的基礎(chǔ)，天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺的應(yīng)用十分必要，是相關(guān)部門防治有害生物的有力手段，具有無法替代的重要作用。

3秦嶺有害生物天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺的應(yīng)用與構(gòu)建

秦嶺地區(qū)林區(qū)面積大、森林樹木種類繁多以及地形變化比較大的因素，導(dǎo)致區(qū)域病蟲害種類繁多，由于這些有害生物存在多樣性、多變性以及環(huán)境條件復(fù)雜性的影響，有害生物防治工作的開展面臨許多的問題。為了有效防控秦嶺地區(qū)林業(yè)生物災(zāi)害、維護生態(tài)安全，當(dāng)?shù)亓謽I(yè)部門將工作中點放在提升林業(yè)裝備水平，利用現(xiàn)代化技術(shù)和裝備保護與修復(fù)林業(yè)生態(tài)環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，配備了一系列具有林區(qū)特征的水、陸、空巡護交通運輸工具，推進(jìn)了林業(yè)衛(wèi)星重點項目的建設(shè)，構(gòu)成了天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺評估體系[5]。

3.1高智能檢測基站

高智能檢測基站在應(yīng)用中主要是采集有害生物的圖像、文字、視頻等材料，通過相應(yīng)軟件將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和匯總，及時掌握林業(yè)有害生物的發(fā)生情況，出現(xiàn)區(qū)域，提供實時數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，給防治工作的開展提供參考和建議。

3.2蟲情測報設(shè)備

蟲情測報社杯主要是以不銹鋼材料為主，通過這種設(shè)備自動誘殺、捕殺和收集各類害蟲，滿足林業(yè)有害生物預(yù)測、預(yù)報以及標(biāo)本采集的需要。

3.3小氣候采集系統(tǒng)

小氣候采集系統(tǒng)在應(yīng)用中主要是采集土壤溫濕度、空氣溫濕度、二氧化碳、空氣溫濕度等環(huán)境參數(shù)，數(shù)據(jù)可自動上傳到云平臺，實現(xiàn)林業(yè)環(huán)境實時在線監(jiān)測。

3.4測報數(shù)據(jù)采集終端

測報數(shù)據(jù)采集終端在應(yīng)用中主要設(shè)有昆蟲名稱、植物病害名稱、采集時間、地點、經(jīng)緯度、分類數(shù)量、植物名、統(tǒng)計方法信息等項目，可隨時錄入，存儲病蟲的數(shù)據(jù)資料，滿足林業(yè)病蟲害統(tǒng)計需要。

3.5遠(yuǎn)程診斷終端

集成林業(yè)病蟲害及環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，可在WEB端或手機APP端實時查看環(huán)境、蟲情、病害信息，并提供專家指導(dǎo)[6]。

3.6昆蟲識別軟件

配備適用林間工作的工具，方便進(jìn)行野外林間病蟲害的測報工作。見蟲APP是一款拍照識別昆蟲軟件，提供包括昆蟲的名稱、形態(tài)特征、地理分布、生活習(xí)性、防治要素等信息。

3.7遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備

遠(yuǎn)程實時監(jiān)測林區(qū)內(nèi)發(fā)生的盜伐林木和損毀林業(yè)資源現(xiàn)象，還可以準(zhǔn)確監(jiān)測、記錄和誘捕森林里的害蟲。

3.8其他設(shè)備

在天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺構(gòu)建的時候，其他設(shè)備還包含了無人機監(jiān)測設(shè)備、影像采集設(shè)備、解剖鏡、望遠(yuǎn)鏡等。

4 結(jié)語

總之，秦嶺林業(yè)有害生物天空地一體化監(jiān)測預(yù)警平臺的應(yīng)用不僅能及時掌握秦嶺地區(qū)林業(yè)病蟲害的發(fā)生時間、發(fā)生規(guī)模、發(fā)生范圍以及危害程度，對有害生物的發(fā)展趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確科學(xué)的判斷，為防治工作的開展提供科學(xué)有效的依據(jù);而且能及時、及早地發(fā)現(xiàn)林業(yè)疫情和危害性，及時預(yù)警、果斷防治，避免疫情的進(jìn)一步擴大和蔓延，保證林業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]蘭玉芳，石小華，李宏韜，等.基于開源GIS的森林資源監(jiān)測智慧云平臺構(gòu)建[J].林業(yè)資源管理，2020（5）： 131-137.

[2]沈利榮.基于GIS的森林小班變化遙感影像對比判讀系統(tǒng)的研建[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2019.

[3]代勁松，何偉平，宋盛.基于ArcGIS的森林資源動態(tài)監(jiān)測工具開發(fā)——以浙江省龍泉市為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（15）：114-117，137.

[4]周安會，王傳強.關(guān)于加強林業(yè)有害生物防控體系建設(shè)的建議[J].中國科技投資，2019（6）：241-244.

[5] 李左玉.營林技術(shù)在林業(yè)有害生物控制中的效果分析——以壽寧縣為例[J].林業(yè)科技情報，2020，52（1）：82-83，86.

[6]鄧婉，喻錦秀，孫凱，等.林業(yè)有害生物監(jiān)測社會化服務(wù)模式初探——以湖南省湘鄉(xiāng)市為例[J].中國森林病蟲，2020，39（3）： 40-43.

作者簡介：郭暉（1978—），男，本科，工程師，研究方向為森林保護。

通信作者：任博文（1983—），男，碩士，高級工程師，研究方向為森林保護，E-mail：2994453456@qq.com 。

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2110-5042-6918