森林病蟲害監(jiān)測技術研究綜述

1、森林病蟲害監(jiān)測技術研究綜述摘要 現(xiàn)代的森林病蟲害監(jiān)測調(diào)查，在積極運用航天遙感技術的同時，還在地面調(diào)查中集成了自動蟲情測報燈監(jiān)測、性信息素誘集監(jiān)測調(diào)查技術，以及GPS和GIS技術，使監(jiān)測效率與準確率得到了很大的進步，隨著科學技術的進步，森林病蟲害的監(jiān)測正逐步邁向精細化監(jiān)測預報，以最大限度地滿足森林病蟲害防治理論的需要。關鍵詞 森林；病蟲害；災害監(jiān)測；綜述森林病蟲害監(jiān)測，是森林病蟲害防治體系的重要組成部分，也是森林病蟲害預報、預警與防治作業(yè)規(guī)劃、施行的根底，實時調(diào)查并掌握主要森林病蟲害的發(fā)生危害情況，以為科學制定宏觀防治決策提供重要根據(jù)。1 地面調(diào)查技術1.1 地面人工調(diào)查技術地面人工調(diào)查是傳統(tǒng)森

2、林病蟲害監(jiān)測的重要方法，隨著數(shù)學技術的開展，森林病蟲害地面調(diào)查引入了現(xiàn)代統(tǒng)計學方法，抽樣調(diào)查技術在森林病蟲害監(jiān)測中得到了廣泛應用。森林病蟲害監(jiān)測地面調(diào)查，根據(jù)不同森林病蟲害的生物學特性、發(fā)生密度和林間各種環(huán)境因子的分布差異，按照森林病蟲害林間分布型，選用適當?shù)娜臃椒ê驼{(diào)查工程，開展林間調(diào)查，再選擇適用的計算指標和計算方法，以準確描繪森林病蟲害發(fā)生和危害情況。林業(yè)調(diào)查常用取樣方法主要有分級取樣、分段取樣、典型取樣、隨機取樣，其中隨機取樣常用方法主要有五點式取樣法、棋盤式取樣法、對角線取樣法、“Z字形取樣法、平行線取樣法。常用調(diào)查方法主要有捕捉法、搜索目測法，其中捕捉法包括網(wǎng)捕法、震落法等。描繪

3、森林病蟲害危害情況的指標主要有絕對指標和相對量指標。時間指標用發(fā)生期表示，如始見期、始盛期、頂峰期、盛末期和終止期，也可以用發(fā)育歷期和期距表示。危害程度用發(fā)生程度表示，常用指標主要有感病指數(shù)、蟲情級、有蟲株率等。發(fā)生范圍一般用分布面積、發(fā)生面積、受災面積、成災面積等表示。利用害蟲的趨性誘捕害蟲，根據(jù)誘集的數(shù)量來調(diào)查害蟲的分布或發(fā)生狀況，主要有性誘劑引誘法、燈光誘捕法、食物誘捕法等方法。1.3 地面遠程監(jiān)測技術利用雷達監(jiān)測害蟲遷飛動態(tài)，或者利用現(xiàn)有視頻監(jiān)控設備與網(wǎng)絡對重點區(qū)域森林進展實時監(jiān)測，以及利用化學傳感器、聲學傳感器等實時監(jiān)測重點區(qū)域森林背景信息變化狀況并據(jù)此評估森林安康狀況。1.4 地面

4、自動監(jiān)測技術利用蟲情測報燈、孢子捕捉器、小氣候信息采集系統(tǒng)等自動地面監(jiān)測系統(tǒng)，或者將其組合成森林生態(tài)遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)，用來監(jiān)測森林病蟲害發(fā)生開展情況。1.5 GPS與GIS技術的應用利用全球定位系統(tǒng)GPS和地理信息系統(tǒng)GIS，開展森林病蟲害監(jiān)測調(diào)查與數(shù)據(jù)處理，從而快速獲得高質(zhì)量的森林病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)1。2 遙感監(jiān)測技術森林病蟲害對森林植物的危害，引起森林植物葉片中細胞活性、含水量、葉綠素含量等的變化，導致森林植物的光譜特性，尤其是其強吸收區(qū)和強反射區(qū)2個波段的反射率值的變化，使得林冠在藍光、紅光、綠光和紅外波段的吸收率和反射率發(fā)生變化，這些變化反映在遙感影像上，然后根據(jù)遙感圖像上的光譜反射率的差

5、異和構造異常，運用圖像增強處理和形式識別技術，在地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)的支持下，就可以施行對森林病蟲害的監(jiān)測。2.1 空基平臺遙感監(jiān)測航空遙感監(jiān)測森林病蟲害的方法主要有航空目視勾繪、航空電子勾繪、航空攝影、航空錄像，隨著航空攝像本錢的降低，航空勾繪技術已經(jīng)被淘汰。隨著GPS與GIS技術在航空遙感上的應用，已經(jīng)實現(xiàn)了遙感信息的快速提取與處理，大大降低了航空遙感監(jiān)測森林病蟲害的本錢。2.2 天基平臺遙感監(jiān)測森林病蟲害衛(wèi)星遙感監(jiān)測，主要是利用地球資源衛(wèi)星照片的林冠光譜特征，對森林安康狀況進展評估。隨著高分辨率遙感技術、光譜分析技術、參數(shù)成圖技術、數(shù)學技術、圖像處理與形式識別技術的開展和GIS的應用，

6、森林病蟲害衛(wèi)星遙感的時間與空間分辨率越來越精細，所獲得的森林病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)越來越精準。2.3 地基平臺遙感監(jiān)測除了遠程視頻監(jiān)測之外，雷達遙感對害蟲遷飛進展監(jiān)測，可以獲得較為滿意的監(jiān)測結果2-3。3 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理技術傳統(tǒng)的森林病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)處理都是采用統(tǒng)計學方法進展數(shù)據(jù)處理，隨著數(shù)學和系統(tǒng)學技術引入，在森林病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中除了采用現(xiàn)代統(tǒng)計學方法之外，還普遍采用聚類分析、時間序列分析、灰色分析、神經(jīng)網(wǎng)絡分析等方法，再加上計算機技術和網(wǎng)絡的應用，大大進步了現(xiàn)代森林病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預測預報的時效性。在我國，國家林業(yè)局開發(fā)了森林病蟲害信息處理系統(tǒng)以及相關數(shù)據(jù)處理工具，并建立了國家級中心測報點根底

7、數(shù)據(jù)庫，解決了基層監(jiān)測預警單位數(shù)據(jù)處理的難題。3.1 國家級中心測報點根底數(shù)據(jù)庫我國目前建立的基于WebGIS國家級中心測報點根底數(shù)據(jù)庫圖1，通過網(wǎng)絡將中心測報點根底信息上報，隨著數(shù)據(jù)庫擴展和相應應用程序的開發(fā)，以及森林醫(yī)院網(wǎng)站的建立，還可以實現(xiàn)遠程咨詢、培訓、診斷等功能。3.2 森林病蟲害信息處理系統(tǒng)國家林業(yè)局建立的以森林病蟲害防治管理軟件圖2和病蟲害防治信息中心處理網(wǎng)站圖1構成的全國森林病蟲害防治管理信息系統(tǒng)，搭建了蟲情信息網(wǎng)絡傳輸和管理通道，實現(xiàn)了對上報數(shù)據(jù)的有效管理，推進了森林病蟲害監(jiān)測信息的網(wǎng)絡化、自動化管理。3.3 研制監(jiān)測預報工具軟件國家林業(yè)局自主研發(fā)的“森林病蟲害預測預報軟件和

8、“中國森林病蟲指數(shù)系統(tǒng)2個實用森林病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)處理工具，這2個工具對國家級中心測報點上報數(shù)據(jù)進展分析處理，一方面為森林病蟲害防治宏觀決策提供根據(jù)，另一方面也為基層測報人員提供了簡便、高效、準確的數(shù)據(jù)處理與病蟲情預測工具，大大縮短了數(shù)據(jù)分析周期，進步了森林病蟲害監(jiān)測預報工作效率和質(zhì)量。 4 監(jiān)測技術的集成傳統(tǒng)的森林病蟲害監(jiān)測預報以地面人工調(diào)查為主，存在技術手段落后、勞動強度大、效率和預報準確率都不高的問題?，F(xiàn)代的森林病蟲害監(jiān)測調(diào)查，在積極運用航天遙感技術的同時，還在地面調(diào)查中集成了自動蟲情測報燈監(jiān)測、性信息素誘集監(jiān)測調(diào)查技術，以及GPS和GIS技術，我國還在監(jiān)測信息處理中全面普及推廣運用“森林

9、病蟲害預測預報軟件，大大進步了森林病蟲害監(jiān)測預警的程度。5 預警技術5.1 預報現(xiàn)代信息技術的開展，互聯(lián)網(wǎng)尤其是智能的普及，使森林病蟲害預報已經(jīng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡化。盡管如此，傳統(tǒng)的電視預報與紙質(zhì)預報，在一定的范圍內(nèi)，尤其是在欠興隆地區(qū)，還起著不可替代的作用。2006年，國家林業(yè)局組織成立了“林業(yè)生物災害監(jiān)測預報專家咨詢組，對于進一步進步我國森林病蟲害監(jiān)測預報工作的效率和質(zhì)量，實現(xiàn)對重大突發(fā)性林業(yè)生物災害做出及時準確的預測預報，起到非常重要的作用。自2007年開始，國家林業(yè)局還與氣象局結合在中央電視臺黃金時段發(fā)布“林業(yè)生物災害預警信息，為社會公眾和廣闊林農(nóng)提供了及時的森林病蟲害預報效勞。2021年建立

10、的網(wǎng)絡森林醫(yī)院圖3，是一個綜合性森林病蟲害防治政府效勞平臺，對指導全國各地開展林業(yè)有害生物的監(jiān)測預報、檢疫檢驗、防治救災及突發(fā)事件的應急處置，以及全國林業(yè)有害生物防治工作的行業(yè)管理，發(fā)揮著非常重要的作用。5.2 預警在森林病蟲害防治中引入災害管理理論，即林業(yè)生物災害管理。預警是災害管理中一個非常重要的環(huán)節(jié)，是林業(yè)生物災害管理中的根底性工作。林業(yè)生物災害預警包括潛在威脅分析、真實威脅檢定、警情發(fā)布和威脅的響應。國家林業(yè)局和部分省市林業(yè)行政管理部門先后發(fā)布了重大外來林業(yè)有害生物應急預案或重大林業(yè)有害生物災害應急預案，對森林病蟲害的災害事件進展了分級，規(guī)定了應急響應程序與應急管理方法4-7。6 精細

11、化監(jiān)測預報技術2006年，張國慶提出了生物災害“雙精管理precision monitor，precision management，2P理論，2021年張國慶又在?生物災害管理理論研究與生物災害準確管理?和?生物災害學?等文中，將“雙精管理理論提升為準確管理理論，其中就包括了森林病蟲害的精細監(jiān)測，即森林病蟲害的精細化監(jiān)測預報8-13。森林病蟲害精細化預報，是建立在生態(tài)學理論根底之上14，通過長期的森林病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，根據(jù)森林病蟲害的生物生態(tài)學特性，建立起森林病蟲害的種群變化動態(tài)與環(huán)境因子變化之間的關系模型，進展森林病蟲情預測預報。森林病蟲害的精細化預報也包括“精和“細2個方面，即在預報準確率要高“精的根底上，還要將預測預報的時間、空間、強度等維度的分辨率盡可能地做到小“細，最大限度地滿足森林病蟲害防治理論的需要。7 參考文獻4 張國慶.林業(yè)信息管理系統(tǒng)J.安徽農(nóng)業(yè)，2002學術版：164-166.5 張國慶.利用Intrannet建立林業(yè)“金關工程J.安徽農(nóng)業(yè)，2002學術版：165-16