煙臺市福山區松材線蟲病無人機普查經驗探討

孫超 張緒慶

摘 要 據山東省煙臺市福山區2017年度林地變更調查結果，全區林地面積35 873 hm2，其中松林面積9 747 hm2，占林地面積的27.17%。松科植物是松材線蟲病高度易感染樹種，而松樹是福山區主要的造林綠化樹種，為了較為確切地了解全區松材線蟲病的發生情況，預防該病的大面積發生危害，本次普查使用人工踏查和機動性多旋翼無人機搭載高分辨率專業相機普查相結合的方法進行。以無人機遙感普查、地面踏查和詳查相結合的方法針對各類數據進行核查校正；同時選擇非疫點區域和疫點邊緣區域進行抽樣核查，以確定疫區范圍及疫點個數的準確性。經驗證明，采用無人機拍攝正攝圖和定點拍攝圖標記枯死木坐標點，并利用 ArcGIS、GlobalMapper、奧維地圖等軟件將枯死木坐標點與松林資源信息整合，使得枯死松木可以在小班中精確定位，對下一步開展枯死松木除治工作具有實際指導意義。

關鍵詞 松材線蟲??；無人機普查；經驗；山東省煙臺市福山區

中圖分類號：S763.1 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.03.056

松科植物是松材線蟲病高度易感染樹種，而松樹是福山區主要的造林綠化樹種[1]，福山區現有松林面積9 747 hm2，占生態公益林總面積的67%，同時，松材線蟲病的傳播媒介松褐天牛在福山區分布廣泛，也為松材線蟲自然傳播創造了條件。隨著交通、通訊、項目開發以及貿易往來等越來越頻繁，無形之中又增加了疫情傳入的概率和危險，如果放任松材線蟲病擴散蔓延，將給森林資源帶來不可估量的損失，使幾十年的造林綠化成果毀于一旦。目前，松材線蟲病在福山區部分鎮街及煙臺市其他縣市區都有發生。福山區于2013年4月在回里鎮葫蘆頭南坡首次發現死亡松樹13株，經市森保站鑒定為松材線蟲病，截至目前，全區已有清洋街道辦事處東留公林地、福新街道辦事處炮山林地、回里鎮葫蘆頭林片3個區塊發現松材線蟲病疫情，總面積約66.67 hm2。在2015年的普查[2]中，門樓鎮、張格莊鎮、國有福山林場又相繼在屬地松林中發現多株死亡松樹，雖經現場取樣分離尚未發現松材線蟲蟲體，但目前形勢不容樂觀。2015年10月，福山區被山東省政府列為松材線蟲病疫區。

1 ?基本情況

福山區2017年度林地變更調查結果，全區林地面積35 873 hm2，森林覆蓋率43.5%。其中松林面積9 747 hm2，占林地面積27.17%。

1.1 ?普查方法

普查使用人工踏查和機動性多旋翼無人機搭載高分辨率專業相機，根據福山區自然資源局提供的森林資源2017年度林地變更數據，整理并規劃普查區域范圍，在普查區域內進行全覆蓋航拍并結合人工踏查[3]。

1.1.1 ?地面踏查影像數據采集

在普查區域內的公路沿線、通信塔、高壓電力塔等設施周邊進行人工地面踏查，根據松材線蟲病的發病特點，采集病死、枯死、瀕死松樹的影像數據。通過手持GPS設備上傳已核查的病死、枯死、瀕死松樹的點位信息。同時使用專業手持設備對已完成地面踏查的小班矢量圖進行處理完成地面踏查數據的采集[4]。

1.1.2 ?航空影像數據采集

根據松材線蟲病枯死木的歷史發生情況，對需要監測區域進行前期人工勘查，確定普查的范圍和小班。通過無人機地面站系統對監測區域進行飛行區域規劃和航線規劃設計，利用無人機搭載的高分辨率專業相機，在監測普查區域內全覆蓋進行全自主飛行航空攝影，采集檢測區域的航空影像數據。

1.1.3 ?影像數據傳輸

通過對人工踏查和無人機采集回來的數據進行數據加密等操作，將人工踏查影像數據和無人機航空影像數據、無人機POS數據、相機參數等數據通過多媒體介質傳輸到專業數據處理終端平臺進行數據處理。

1.1.4 ?影像數據處理

林業無人機數據處理中心通過Lightroom、DJI Terra、Pix4D等專業的數據處理軟件對收到的數據進行勻光勻色、除霧、影像快速拼接等手段處理，根據各地具體要求生成各種數值分辨率的正射影像圖（DOM）。

1.1.5 ?枯死木勾繪及點位信息處理

利用高精度DOM正射影像圖，專業技術人員通過枯死木勾繪系統對監測區域內枯死樹、變色樹、異常林區進行定位[5]，勾繪出疑似枯死木分布點，并輸出疑似枯死木分布點精準地理坐標信息，形成文檔報告。

1.1.6 ?人工地面核查

地面核查技術員對照高精度DOM正射影像數據和枯死木分布點精準地理坐標信息表，選取不同枯死木分布點密度梯度的典型小班[6]，進行人工踏查及標準地調查，以精準核查疑似枯死木坐標。

具體操作為：在普查小班中選取10%具有代表性的典型小班，人工核查小班內枯死木株數，并與無人機普查得出的小班內枯死木株數對比，計算校正系數K：

K=人工核查枯死木株數/無人機普查枯死木株數

枯死木株數=無人機普查枯死木株數×K

1.2 ?普查技術標準

嚴格按照《松材線蟲病普查監測技術規程（GB/T 23478-2009）》、國家林草局《國家林業和草原局生態保護修復司關于做好松材線蟲病疫情監測普查工作的通知》（生防函〔2021〕59號）及《松材線蟲病防治技術方案（林生發〔2021〕110號）》的要求執行。以相關疫情鄉鎮（街道）提供的服務范圍內的日常監測數據為基礎數據，利用Arcgis、GlobalMapper、奧維等地理信息處理軟件進行系統加工和統籌分析，以無人機遙感普查、地面踏查和詳查相結合的方法針對各類數據進行核查校正；同時選擇非疫點區域和疫點邊緣區域進行抽樣核查，以確定疫區范圍及疫點個數的準確性[7]。

1.2.1 ?數據收集與加工要求

采用Arcgis、GlobalMapper、奧維等地理信息處理軟件，對提交數據進行處理，初步明確普查范圍內枯死松木所在位置及數量[8]，系統掌握提交數據的各項信息。并根據各項信息做好后期核查的統籌安排，包括核查樣線設計、抽樣比例設計等。

1.2.2 ?無人機遠程遙感普查要求

根據普查區域內的松林小班圖，規劃普查線路，組織專業無人機操作人員利用搭載30倍光學變焦的大疆精靈（Phantom）4 RTK和大疆經緯（Matrice）M300 RTK（搭載全畫幅、高精度、快速拍攝的Zenmuse-P1鏡頭），通過無人機實時視頻傳輸、無人機攝影測量等先進技術對枯死松樹進行視頻拍攝（枯死木發生區域、重點區域進行正射影像拍攝），對病情嚴重的地區進行標記。

1.2.3 ?人工地面核查要求

在無人機遠程遙感普查后，設定路線進行全面人工核查。抽取普查范圍內10%疫區范圍的松林小班（每個疫點選取2～4個小班，每個小班面積不少于13.33 hm2），具體為采取目測或者使用望遠鏡等方法觀測，沿踏查路線調查有無出現針葉褪色、黃化、枯萎以及呈紅褐色等

松針變色癥狀的松樹。對于枯死松木分布較為集中的區域，組織人員深入小班內部進行定位、標記、計數，準確修正區域內枯死松木數量和位置。

1.2.4 ?詳查技術要求

詳查范圍包括：1）各疫區鄉鎮提供數據涉及新發生疫點的全部范圍；2）在全區非疫點區域松林和疫點周邊松林抽取不低于5%松林面積。具體方法即詳細調查疫情發生地點、寄主種類、發生面積、病死松樹數量、林分狀況，以及傳入途徑和方式等情況，并對病死松樹進行精準定位，繪制疫情分布示意圖和疫情小班詳圖。

1.2.5 ?松材線蟲病送樣檢測要求

對于新發疫點的確認，必須采樣進行檢測是否確實為松材線蟲病感染。松材線蟲病抽樣及檢測嚴格參照《松材線蟲病防治技術方案》（林生發〔2021〕59號）執行。

1.3 ?普查范圍

為貫徹“預防為主，科學治理”的指導方針，防止松材線蟲病擴散傳播，本次普查規劃范圍在2020年松材線蟲病秋季普查數據的基礎上，圍繞2020年枯死木分布小班向外延伸 1 km范圍，重點調查交通沿線、廠礦、木材制品生產企業、建筑工地、信號塔等周邊松林，以及從疫區購買設備的單位周邊區域松林和人為活動和物流頻繁區域周圍的松林等[9]。

人工踏查和無人機航拍普查了福山區全部的松林面積，其中人工踏查面積5 982.91 hm2、無人機航拍面積3 764.85 hm2，覆蓋高新區、經濟開發區、東廳街道、福新街道、清洋街道、門樓鎮、臧家莊鎮、回里鎮、張格莊鎮，高疃鎮共10個鄉鎮（街道）和1個林場，胡家夼村、善疃村、姜家夼、李家溝、曲家溝等36個村，共計1 661個小班（詳見表1、表2）。

2 ?普查結果

經調查發現死亡松木數量達到25 853株，其中病死松樹22 151株，瀕死松樹3 139株，其他原因死亡松樹563株；疫情小班40個，發生面積409.77 hm2，涉及福新街道、門樓鎮、回里鎮、張格莊鎮4個鄉鎮（街道）17個村（詳見表3）。

3 ?經驗體會

無人機用于林業病蟲害監測主要是以遙感（UAVRS）技術作為航空遙感手段，利用高分辨CCD 相機系統獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統實現影像的自動拍攝和獲取，同時實現航跡的規劃和監控、信息數據的壓縮和自動傳輸、影像預處理。本次普查生成的 1∶1 000 的正射圖和枯死木坐標，提高了普查效率和準確性。根據國家林業局《松材線蟲普查監測技術規程》，監測普查到的枯死松木應落實到小班。但在實際調查中，因為松林資源分布數據不準確，加上一些林地地勢險峻，人工調查難以實現，無法判定枯死木在小班中的具體位置。本次普查采用無人機拍攝正攝圖和定點拍攝圖標記枯死木坐標點，并利用 ArcGIS、GlobalMapper、奧維地圖等軟件將枯死木坐標點與松林資源信息整合，使得枯死松木可以在小班中精確定位，該經驗對下一步開展枯死松木除治工作具有實際指導意義。

4 ?存在的問題與措施建議

4.1 ?存在的問題

1）敏感區域多。普查區域內存在禁飛區、限高區及軍事禁區等敏感區域，普查人員和無人機都無法進入敏感區域內進行普查工作，一定程度上影響了普查工作的順利開展[10]。

2）部分區域已完成和正在進行除治工作。普查區域內的部分疫情小班已完成或正在進行除治工作，針對此類區域松材線蟲病疫情發生的實際情況與本次普查的結果可能存在一定誤差。

4.2 ?措施建議

1）針對敏感區域，積極與相關部門進行溝通協調，進行無人機作業申請，不能進行無人機作業的，結合最新影像數據進行分析，準確完成敏感地區的普查工作。

2）積極與縣級林業主管部門進行對接，將部分區域已完成和正在進行除治松材線蟲病疫的株數、數量、位置進行對接，將其納入本年度普查參考范圍，將普查工作做到準確細致，為松材線蟲病的后期防治工作奠定基礎。

參考文獻：

[1] ? 謝春春，張倩，馬海濤，等.膠東半島地區松材線蟲病普查監測技術[J].安徽林業科技，2021，47（1）：35-37.

[2] ? 郝建清.我省圓滿完成今年松材線蟲病秋季普查[J].河北林業，2020（10）：6.

[3] ? 陳國恩.基于GIS的泰山松材線蟲病除治管理系統的設計與實現[D].泰安：山東農業大學，2022.

[4] ? 2018年松材線蟲病疫情集中普查工作全面完成[J].山西林業，2018（4）：3，48.

[5] ? 周維民.松材線蟲病普查技術[J].科技情報開發與經濟，2003（8）：147-150.

[6] ? 周淑琴.松材線蟲病春季普查工作實施策略[J].農家參謀，2021（23）：170-171.

[7] ? 陳朝婷，吳孟鴻.松材線蟲病防治存在的問題及對策[J].農業技術與裝備，2022（6）：113-115.

[8] ? 豆鑫.松材線蟲病普查與防控重點措施[J].世界熱帶農業信息，2022（6）：14-15.

[9] ? 方國飛，黃文江，牟曉偉，等.松材線蟲病疫情精準監測實踐與展望[J].中國森林病蟲，2022，41（4）：16-23.

[10] ? 劉清，王安靜，馬愛麗.松材線蟲病普查監測技術及治理對策[J].農業開發與裝備，2021（9）：188-189.

（責任編輯：丁志祥）