遥感在森林病虫害监测中的应用研究
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摘要：森林病虫害，每年都会对我国森林生态环境造成巨大破坏，随着我国生态文明建设脚步的不断加快，对森林病虫害的防治技术也逐渐成熟。目前，遥感等高新技术，在森林病虫害监测中得到了广泛的应用，并且取得了一定成效。基于此，本文对遥感在森林病虫害监测中的应用，进行了相应探讨，旨在为我国生态文明建设尽一份绵薄之力。
关键词：病虫害;监测;遥感技术
以我国松林为例，我国每年被毛虫啃食的松林面积，约占松林总体面积的60%，造成的危害已经超过了人为损害和自然灾害。同时，全球变暖等因素，也在一定程度上加剧了森林病虫害的发展，近几年，我国森林病虫害发生次数呈逐渐上涨趋势。为保障我国生态环境的可持续发展，就需要对森林病虫害监测技术进行探讨，这样才能采取具有针对性的措施进行应对。
一、病虫害监测管理方式
（一）病虫害监测需求
森林资源是人类社会运作的基础，对促进我国经济可持续发展有着至关重要的作用，但被称为“林业三害”的病虫害，对森林资源的发展、利用带来了严重的不利影响。据不完全统计，我国森林病虫害种类共计八千余种，其中有近二百种经常对森林资源造成危害，每年危害的森林面积达800h㎡[1]。“先开发、后治理”的理念，对我国生态环境造成了严重的破坏，自然环境成为了我国工业发展的牺牲品，虽然近几年，我国林业工作人员已经采取了诸多措施去遏制，但是仍旧有许多森林资源遭到了破坏。随着我国经济发展速度逐渐稳定，发展重心也必须转移到“可持续发展”上来，如果不重视病虫害防治一类重要工作，那么必定会因为“扩散过快”，导致我国森林资源遭到严重破坏，进而对经济发展造成影响。“监测”是防控病虫害的重要举措，传统的病虫害监测方式以人为监测为主，但是这种监测模式常常达不到良好的监测效果。随着高新技术的不断发展，利用遥感技术则可以有效提高病虫害监测的效率以及准确性。病虫害监测、管理，主要需要遵循以下几点内容：第一，对森林病虫害进行评估;第二，结合实际情况以及病虫害历史，对病虫害进行预报;第三，对病虫害的实时监测;第四，对防治策略的探讨、制定。就我国当前发生的病虫害而言，有效的病虫害防治策略，必须建立在良好的预测、监控上，然后才能对病虫害进行有效控制[2]。
（二）病虫害监测模式
我国是世界上受病虫害侵扰较为严重的国家，近年来，为营造良好的生态环境，弥补工业发展对自然环境造成的损害，我国绿化面积在不断增大，但是针对病虫害的防治、监测，却未建立起一个完善的应用体系，多数生态环境的有效管理不够集中[3]。病虫害的传播速度较快，并且能够造成大规模的破坏。同时，病虫害的种类繁多，如果不加强监测，就难以采用有效的策略进行防治。随着高新技术的发展，遥感技术逐渐被应用到了病虫害监控中，该技术能够有效感受到病虫害的发生，是目前最为有效的一种监测方式。
二、遥感技术在病虫害监测中的实际应用
不同的树种，往往会感染不同的病虫害，且不同森林病虫害导致的受损情况也是不同的，有的病虫害会导致森林反射光谱出现明显的变化，有的病蟲害则会导致森林树木出现大量失叶的情况，所以不同病虫害的监测方法也有所不同。
（一）图像分类法
图像分类法是根据病虫害引起的林冠光谱变化，通过分析光谱差异，结合分类方法，就可以达到监测病虫害的目的。比如，美国在监测黑松林病虫害的时候，就利用Bentz研究了山松甲虫导致的危害。在图像分类法中，需尽可能采用多时相的数据，对病虫害情况进行分析、监测，这样就能够获得更加精确的监测数值[3]。
（二）影像差值法
针对病虫害导致的林冠形态变化，如果不能用光谱体现出来，则可以利用影像差值法对病虫害进行监测。简单来说，影像差值法就是将一个时间单元的图像和另一个时间单元的图像进行对比[4]。相对来说，这种方法是针对二期以上的影像而言的，其不仅包括病虫害发生前，同时也包括病虫害发生后以及发生期间。影像差值法需要对不同时期的遥感影像进行处理、对比，然后才能够进行差值计算。美国曾经应用病虫害高发期的TM影像，通过利用辐射校正，将无辐射地表变化物进行匹配，最后建立起以二期影像为基础的病虫害数量、影像反射查相关关系，成功发现了病虫害数量和绿叶量之间的相对关系。
（三）指数比值法
植被光谱曲线在红光区吸收低谷以及红光区外反射高峰有着较为明显的特征，这个特征就可作为植物量监测的度量信息。举个例子，当植被的颜色出现变化或者出现失叶的情况时，就可将红光区以及红光区外的波段进行组合、对比，然后可得到不同的植被指数。当前，在森林病虫害检测中，应用的较多的指数为比值植被指数、差值植被指数、垂直植被指数等等。我国学者利用气象卫星，对大兴安岭的落叶松毛虫进行了研究、对比，找出了不同受害程度比值以及各类指数的临界值，病虫害判别的正确率超过了70%[5]。
指数比值法是一种常用的运算方法，能够突出显示植被受到病虫害以及感染病虫后的变化信息。针对不同的病虫害，光谱显示通道往往不同。国外学者应用TM数据，对挪威云山的病虫害进行了监测，通过TM7、TM4、TM5的比值，探究出森林病虫害的相关性。
三、森林病虫害遥感技术主要研究内容
（一）树木失叶研究
失叶是森林遭受病虫害的重要体现，一般情况下，大空间尺度需要利用遥感数据，对病虫害导致的危害面积以及森林健康程度进行综合评估。针对树木失叶的研究，目前已经逐渐摒弃了利用单一波段数据的预测方法，而是采用DEM、红外数据对失叶量进行综合研究。国外学者利用航空数据，对赤松林病虫害导致的失叶量进行了研究，发现机载激光器能够有效反映出森林失叶量，这对病虫害监测来说无疑是一项重要的研究内容。
（二）植被指标研究
森林遭受病虫害，会导致森林树木出现失绿、失叶的情况，还会进一步影响森林的生物量、植被覆盖度，而这些变化就是病虫害监测的重要内容。相关实验表明，如果地面的植被覆盖度在25%-80%之间，植被覆盖量和NDVI值之间呈现正线性相关的关系。国内外对植被覆盖指标有着较多研究，大量实践以及研究证明，在植被覆盖量较高的地区，TM3、TM4数据和森林叶绿素含量、绿叶面积、叶生物量等等数据有着密切关系。我国学者测定了马尾松林的叶面积指数，利用TM数据对常用植被指数以及树林分叶面积指数关系进行了研究，研究证明，如果森林叶面积指数小于6.0，那么TM3、TM4数据的参考价值更高。
结束语：
综上所述，遥感技术对森林病虫害监测有着重要作用。为提高病虫害监测精准度，未来高光谱、高分辨率的遥感技术，会成为森林病虫害监测的重要技术方法，同时研究人员还需要综合考虑，如何剔除干扰因素，解决“同谱异物”等等情况。还需从生态学、病理学等等学科，对病虫害进行综合研究，在理论上为遥感技术的应用提供更为坚实的基础。
参考文献
[1]崔雪. 浅析遥感和GIS在森林病虫害监测管理中的应用模式[J]. 科技创新与应用，2017（17）：282-282.
[2]徐誉远，胡爽，王本洋. 无人机遥感在我国森林资源监测中的应用动态[J]. 林业与环境科学，2017（1）.
[3]邢凯鑫. 遥感技术在我国林业中的应用与展望[J]. 黑龙江科学，2016（6）：138-139.
[4]范静. 现代科技在森林病虫害防治中的应用研究[J]. 中国农业信息，2016（23）：110-111.
[5]张煜星. 林业资源监测现状与技术[J]. 中国机构改革与管理，2017（3）：40-42.
（作者单位：光山县林业和茶产业局）
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