無人機(jī)技術(shù)在松材線蟲病普查工作的應(yīng)用

1 無人機(jī)技術(shù)

在森林病蟲害普查工作中應(yīng)用的主要是無人機(jī)技術(shù)中的遙感技術(shù)，即通過無人機(jī)的飛行技術(shù)、攝影技術(shù)及GPS定位技術(shù)，與內(nèi)業(yè)軟件結(jié)合，合成遙感影像圖，可以輕松快捷地獲取國土資源、自然環(huán)境等空間遙感信息。隨著無人機(jī)技術(shù)的日漸成熟，開始逐漸地被應(yīng)用在林業(yè)工作中，取得的成果也普遍得到了認(rèn)可，節(jié)省了大部分的人力物力成本，尤其是在病蟲害普查工作中，發(fā)揮著不可比擬的作用。

2 松材線蟲病

在我國森林資源中，松樹有著代表意義，是主要的造林樹種。而被稱為松樹“癌癥”的松材線蟲病正在威脅著我國的松樹資源。松材線蟲病，是一種當(dāng)松樹被松材線蟲入侵，并在適當(dāng)?shù)臈l件下快速發(fā)育和繁殖，導(dǎo)致松樹機(jī)能下降，進(jìn)而萎蔫死亡的具有毀滅性的森林病害。松材線蟲病是一種致命的病害，它的致病力極強(qiáng)，而且傳播速度快，一般情況下，松樹從感染到死亡僅需要一個多月的時間。

3 傳統(tǒng)的病蟲害調(diào)查方式的局限性

3.1 傳統(tǒng)地面方式

現(xiàn)階段，我國林業(yè)中的病蟲害數(shù)據(jù)基本是依靠人工巡邏檢測獲得的。但在林區(qū)面積大、地形復(fù)雜的情況下，依靠前往實地調(diào)查進(jìn)行取樣，這種方法不光嚴(yán)重耗費人力，而且用時過長、效率低下、具有時間滯后性，在地理環(huán)境條件不好的區(qū)域，調(diào)查難度直線上升，此外，此方法主觀性較強(qiáng)，判斷結(jié)果存在異議，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性很難得到保證，進(jìn)而影響整個林業(yè)病蟲害調(diào)查結(jié)果的客觀性。而且現(xiàn)階段我國林業(yè)基層職工年齡普遍偏大，外業(yè)工作日漸成為負(fù)擔(dān)。以遼寧地區(qū)為例，全省范圍內(nèi)林業(yè)基層職工中45歲以上職工占84.5%，職工老齡化問題日益嚴(yán)峻。與此同時林業(yè)缺少新鮮血液，專業(yè)技能人才短缺，大多數(shù)年輕人認(rèn)為林業(yè)工作辛苦、收入低、生活條件差，就業(yè)意愿較低。為了林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須要改善工作環(huán)境來吸引年輕人積極加入。

3.2 實驗檢測方式

傳統(tǒng)的實驗檢測方式也是在人工采集的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在采集過程中對疑似病樹進(jìn)行取樣，觀察樹木的生長狀態(tài)，這樣的實驗數(shù)據(jù)雖然準(zhǔn)確，但應(yīng)用于實際工作中未免太過麻煩，而且需要專業(yè)的技術(shù)人員配合，最終工作難以開展，并且可能會本末倒置，因為采集樣本的動作本身就對樹體造成了傷害，如果大量采集定然會造成不可逆的后果。

3.3 星載、機(jī)載平臺調(diào)查監(jiān)測方式

機(jī)載和星載平臺雖然不需要人力方面的大量參與，但是目前還不完全具備全天候作業(yè)能力，動態(tài)數(shù)據(jù)采集結(jié)果的準(zhǔn)確性一般，很容易受到氣候等因素的影響，獲取數(shù)據(jù)過程繁瑣復(fù)雜，成本和收獲不成正比，不適合應(yīng)用在森林病蟲害詳細(xì)調(diào)查檢測上。

4 無人機(jī)遙感技術(shù)在病蟲害普查方面的優(yōu)勢

4.1 高效性

傳統(tǒng)調(diào)查方法費時費力，與之相比，無人機(jī)遙感技術(shù)具有極高的工作效率。在病蟲害普查工作中，調(diào)查區(qū)域往往是極為廣闊的，這就導(dǎo)致了工作量大、時間長，效率低下，采用傳統(tǒng)方法的調(diào)查周期以月為單位是常態(tài)。而無人機(jī)可以在極短的時間內(nèi)完成起降、拍攝任務(wù)，獲得數(shù)據(jù)信息，期間不需要過多的人力物力參與，省時省力，成本低，工作人員可以短時間內(nèi)獲得成果數(shù)據(jù)，為調(diào)查工作節(jié)省了寶貴的時間。

4.2 準(zhǔn)確性

傳統(tǒng)調(diào)查方法因人力有限難以精確到每棵樹的感染情況，再者有人為的主觀因素在內(nèi)，調(diào)查成果不盡如人意。而無人機(jī)遙感技術(shù)監(jiān)測面積廣，工作人員可以全面掌握區(qū)域內(nèi)松林資源的實際情況，能夠覆蓋到林區(qū)的每一個角落，避免了人為疏漏導(dǎo)致的干擾，使得結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，為后期的決策和工作提供有力的支持。

4.3 及時性

在病蟲害普查工作中，時間極為重要，松材線蟲病有著極高的傳染性，每時每刻都在威脅著我國的松林資源。無人機(jī)可以通過遙感技術(shù)，對森林病蟲害實現(xiàn)全方位高效監(jiān)測，能夠幫助工作人員在病蟲害發(fā)生初期及時發(fā)現(xiàn)，通過松樹在感染松材線蟲后針葉顏色變淺變黃、樹冠稀疏的特點，快速定位成果圖像中病死木的位置，迅速展開治療工作，最大程度減少病蟲害對森林資源的破壞。此外，無人機(jī)遙感技術(shù)成本低、速度快，具備定時監(jiān)測的條件，可以定期檢查，反饋病蟲害養(yǎng)護(hù)效果，判斷林木生長狀態(tài)。

4.4 靈活性

無人機(jī)體積小巧、操控靈活，可以適應(yīng)各種復(fù)雜的地形和氣候條件，同時借助高清的可見光廣角相機(jī)與長焦相機(jī)，使無人機(jī)無需靠近目標(biāo)即可清晰觀察主要細(xì)節(jié)，這正是病蟲害普查工作所需要的，非常適合應(yīng)用在山區(qū)、林區(qū)甚至是人力難以到達(dá)的區(qū)域，保證工作人員的安全，減輕工作量，間接地改善工作條件，吸引年輕人加入，解決老齡化問題。

5 實踐

2018年9月，朝陽市林業(yè)局為保護(hù)森林資源和生態(tài)安全，摸清枯死松樹情況，掌握死亡范圍和株數(shù)，采用無人機(jī)遙感技術(shù)調(diào)查區(qū)域內(nèi)的松材線蟲病害。本次核查對象為2區(qū)2市3縣當(dāng)中的10萬多畝松林，核查范圍包含轄區(qū)內(nèi)的所有可能存在的發(fā)病區(qū)域，依據(jù)實際條件選擇航測無人機(jī)類型，載荷正射鏡頭，經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整，適應(yīng)測區(qū)曝光度、快門光圈等，獲得成果數(shù)據(jù)。將成果數(shù)據(jù)通過成圖軟件進(jìn)行合成遙感影像圖縮放至柵格分辨率，顯示實際像素代表松科植物真實狀態(tài)，再根據(jù)圖像中像素點特征——松樹受害后樹冠顏色改變，精確劃分出松科植物影像疑似病例部分及坐標(biāo)，直接定位病死樹木的位置，并統(tǒng)計數(shù)量。無人機(jī)遙感技術(shù)可以深入到內(nèi)部監(jiān)測，掌握森林內(nèi)部的情況，為普查工作提供可靠數(shù)據(jù)。無人機(jī)工作范圍廣，此次選用的無人機(jī)日調(diào)查范圍在5～6平方公里，多臺無人機(jī)相互配合，僅用了一周時間就完成了拍攝任務(wù)，并且經(jīng)過內(nèi)業(yè)處理后獲得了真實可靠的遙感數(shù)據(jù)影像，普查率達(dá)到了100%，工作人員可以直觀地看到調(diào)查區(qū)域內(nèi)松樹的生長情況和狀態(tài)，判斷松材線蟲病的疫情，快捷精確地完成調(diào)查工作，總結(jié)成果。并且，可以為下一階段的管理人員提供技術(shù)支持，為進(jìn)行針對松材線蟲病的防控、治療工作決策提供幫助。

6 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)遙感技術(shù)在松材線蟲病普查工作中的應(yīng)用價值是巨大的，無論從成本、效率、準(zhǔn)確性方面，還是解決業(yè)內(nèi)職工老齡化問題方面，都具有明顯作用。林業(yè)工作人員一定要認(rèn)識到無人機(jī)遙感技術(shù)的價值，積極學(xué)習(xí)使用無人機(jī)技術(shù)，使之服務(wù)于病蟲害普查工作，完善工作成果。

作者單位：凌源市林業(yè)和草原事務(wù)服務(wù)中心