森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)技術(shù)研究綜述

1、森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)技術(shù)研究綜述摘要 現(xiàn)代的森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)調(diào)查，在積極運(yùn)用航天遙感技術(shù)的同時(shí)，還在地面調(diào)查中集成了自動(dòng)蟲(chóng)情測(cè)報(bào)燈監(jiān)測(cè)、性信息素誘集監(jiān)測(cè)調(diào)查技術(shù)，以及GPS和GIS技術(shù)，使監(jiān)測(cè)效率與準(zhǔn)確率得到了很大的進(jìn)步，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，森林病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)正逐步邁向精細(xì)化監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，以最大限度地滿足森林病蟲(chóng)害防治理論的需要。關(guān)鍵詞 森林；病蟲(chóng)害；災(zāi)害監(jiān)測(cè)；綜述森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)，是森林病蟲(chóng)害防治體系的重要組成部分，也是森林病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)、預(yù)警與防治作業(yè)規(guī)劃、施行的根底，實(shí)時(shí)調(diào)查并掌握主要森林病蟲(chóng)害的發(fā)生危害情況，以為科學(xué)制定宏觀防治決策提供重要根據(jù)。1 地面調(diào)查技術(shù)1.1 地面人工調(diào)查技術(shù)地面人工調(diào)查是傳統(tǒng)森

2、林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)的重要方法，隨著數(shù)學(xué)技術(shù)的開(kāi)展，森林病蟲(chóng)害地面調(diào)查引入了現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，抽樣調(diào)查技術(shù)在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)地面調(diào)查，根據(jù)不同森林病蟲(chóng)害的生物學(xué)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(chóng)害林間分布型，選用適當(dāng)?shù)娜臃椒ê驼{(diào)查工程，開(kāi)展林間調(diào)查，再選擇適用的計(jì)算指標(biāo)和計(jì)算方法，以準(zhǔn)確描繪森林病蟲(chóng)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(jí)取樣、分段取樣、典型取樣、隨機(jī)取樣，其中隨機(jī)取樣常用方法主要有五點(diǎn)式取樣法、棋盤(pán)式取樣法、對(duì)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(cè)法，其中捕捉法包括網(wǎng)捕法、震落法等。描繪

3、森林病蟲(chóng)害危害情況的指標(biāo)主要有絕對(duì)指標(biāo)和相對(duì)量指標(biāo)。時(shí)間指標(biāo)用發(fā)生期表示，如始見(jiàn)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(biāo)主要有感病指數(shù)、蟲(chóng)情級(jí)、有蟲(chóng)株率等。發(fā)生范圍一般用分布面積、發(fā)生面積、受災(zāi)面積、成災(zāi)面積等表示。利用害蟲(chóng)的趨性誘捕害蟲(chóng)，根據(jù)誘集的數(shù)量來(lái)調(diào)查害蟲(chóng)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(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)利用雷達(dá)監(jiān)測(cè)害蟲(chóng)遷飛動(dòng)態(tài)，或者利用現(xiàn)有視頻監(jiān)控設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域森林進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及利用化學(xué)傳感器、聲學(xué)傳感器等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)區(qū)域森林背景信息變化狀況并據(jù)此評(píng)估森林安康狀況。1.4 地面

4、自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)利用蟲(chóng)情測(cè)報(bào)燈、孢子捕捉器、小氣候信息采集系統(tǒng)等自動(dòng)地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，或者將其組合成森林生態(tài)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)測(cè)森林病蟲(chóng)害發(fā)生開(kāi)展情況。1.5 GPS與GIS技術(shù)的應(yīng)用利用全球定位系統(tǒng)GPS和地理信息系統(tǒng)GIS，開(kāi)展森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)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(chóng)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)1。2 遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)森林病蟲(chóng)害對(duì)森林植物的危害，引起森林植物葉片中細(xì)胞活性、含水量、葉綠素含量等的變化，導(dǎo)致森林植物的光譜特性，尤其是其強(qiáng)吸收區(qū)和強(qiáng)反射區(qū)2個(gè)波段的反射率值的變化，使得林冠在藍(lán)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(gòu)造異常，運(yùn)用圖像增強(qiáng)處理和形式識(shí)別技術(shù)，在地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)的支持下，就可以施行對(duì)森林病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)。2.1 空基平臺(tái)遙感監(jiān)測(cè)航空遙感監(jiān)測(cè)森林病蟲(chóng)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(shù)已經(jīng)被淘汰。隨著GPS與GIS技術(shù)在航空遙感上的應(yīng)用，已經(jīng)實(shí)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(cè)森林病蟲(chóng)害的本錢。2.2 天基平臺(tái)遙感監(jiān)測(cè)森林病蟲(chóng)害衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)，主要是利用地球資源衛(wèi)星照片的林冠光譜特征，對(duì)森林安康狀況進(jìn)展評(píng)估。隨著高分辨率遙感技術(shù)、光譜分析技術(shù)、參數(shù)成圖技術(shù)、數(shù)學(xué)技術(shù)、圖像處理與形式識(shí)別技術(shù)的開(kāi)展和GIS的應(yīng)用，

6、森林病蟲(chóng)害衛(wèi)星遙感的時(shí)間與空間分辨率越來(lái)越精細(xì)，所獲得的森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)越來(lái)越精準(zhǔn)。2.3 地基平臺(tái)遙感監(jiān)測(cè)除了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)之外，雷達(dá)遙感對(duì)害蟲(chóng)遷飛進(jìn)展監(jiān)測(cè)，可以獲得較為滿意的監(jiān)測(cè)結(jié)果2-3。3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)傳統(tǒng)的森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理都是采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)展數(shù)據(jù)處理，隨著數(shù)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)技術(shù)引入，在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中除了采用現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)方法之外，還普遍采用聚類分析、時(shí)間序列分析、灰色分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等方法，再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，大大進(jìn)步了現(xiàn)代森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的時(shí)效性。在我國(guó)，國(guó)家林業(yè)局開(kāi)發(fā)了森林病蟲(chóng)害信息處理系統(tǒng)以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理工具，并建立了國(guó)家級(jí)中心測(cè)報(bào)點(diǎn)根底

7、數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了基層監(jiān)測(cè)預(yù)警單位數(shù)據(jù)處理的難題。3.1 國(guó)家級(jí)中心測(cè)報(bào)點(diǎn)根底數(shù)據(jù)庫(kù)我國(guó)目前建立的基于WebGIS國(guó)家級(jí)中心測(cè)報(bào)點(diǎn)根底數(shù)據(jù)庫(kù)圖1，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將中心測(cè)報(bào)點(diǎn)根底信息上報(bào)，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展和相應(yīng)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，以及森林醫(yī)院網(wǎng)站的建立，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程咨詢、培訓(xùn)、診斷等功能。3.2 森林病蟲(chóng)害信息處理系統(tǒng)國(guó)家林業(yè)局建立的以森林病蟲(chóng)害防治管理軟件圖2和病蟲(chóng)害防治信息中心處理網(wǎng)站圖1構(gòu)成的全國(guó)森林病蟲(chóng)害防治管理信息系統(tǒng)，搭建了蟲(chóng)情信息網(wǎng)絡(luò)傳輸和管理通道，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上報(bào)數(shù)據(jù)的有效管理，推進(jìn)了森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)信息的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化管理。3.3 研制監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工具軟件國(guó)家林業(yè)局自主研發(fā)的“森林病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)軟件和

8、“中國(guó)森林病蟲(chóng)指數(shù)系統(tǒng)2個(gè)實(shí)用森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理工具，這2個(gè)工具對(duì)國(guó)家級(jí)中心測(cè)報(bào)點(diǎn)上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)展分析處理，一方面為森林病蟲(chóng)害防治宏觀決策提供根據(jù)，另一方面也為基層測(cè)報(bào)人員提供了簡(jiǎn)便、高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理與病蟲(chóng)情預(yù)測(cè)工具，大大縮短了數(shù)據(jù)分析周期，進(jìn)步了森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作效率和質(zhì)量。 4 監(jiān)測(cè)技術(shù)的集成傳統(tǒng)的森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)以地面人工調(diào)查為主，存在技術(shù)手段落后、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率都不高的問(wèn)題?，F(xiàn)代的森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)調(diào)查，在積極運(yùn)用航天遙感技術(shù)的同時(shí)，還在地面調(diào)查中集成了自動(dòng)蟲(chóng)情測(cè)報(bào)燈監(jiān)測(cè)、性信息素誘集監(jiān)測(cè)調(diào)查技術(shù)，以及GPS和GIS技術(shù)，我國(guó)還在監(jiān)測(cè)信息處理中全面普及推廣運(yùn)用“森林

9、病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)軟件，大大進(jìn)步了森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的程度。5 預(yù)警技術(shù)5.1 預(yù)報(bào)現(xiàn)代信息技術(shù)的開(kāi)展，互聯(lián)網(wǎng)尤其是智能的普及，使森林病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。盡管如此，傳統(tǒng)的電視預(yù)報(bào)與紙質(zhì)預(yù)報(bào)，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(guó)家林業(yè)局組織成立了“林業(yè)生物災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)專家咨詢組，對(duì)于進(jìn)一步進(jìn)步我國(guó)森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作的效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)重大突發(fā)性林業(yè)生物災(zāi)害做出及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，起到非常重要的作用。自2007年開(kāi)始，國(guó)家林業(yè)局還與氣象局結(jié)合在中央電視臺(tái)黃金時(shí)段發(fā)布“林業(yè)生物災(zāi)害預(yù)警信息，為社會(huì)公眾和廣闊林農(nóng)提供了及時(shí)的森林病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)效勞。2021年建立

10、的網(wǎng)絡(luò)森林醫(yī)院圖3，是一個(gè)綜合性森林病蟲(chóng)害防治政府效勞平臺(tái)，對(duì)指導(dǎo)全國(guó)各地開(kāi)展林業(yè)有害生物的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、檢疫檢驗(yàn)、防治救災(zāi)及突發(fā)事件的應(yīng)急處置，以及全國(guó)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(yù)警在森林病蟲(chóng)害防治中引入災(zāi)害管理理論，即林業(yè)生物災(zāi)害管理。預(yù)警是災(zāi)害管理中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，是林業(yè)生物災(zāi)害管理中的根底性工作。林業(yè)生物災(zāi)害預(yù)警包括潛在威脅分析、真實(shí)威脅檢定、警情發(fā)布和威脅的響應(yīng)。國(guó)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(lái)林業(yè)有害生物應(yīng)急預(yù)案或重大林業(yè)有害生物災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，對(duì)森林病蟲(chóng)害的災(zāi)害事件進(jìn)展了分級(jí)，規(guī)定了應(yīng)急響應(yīng)程序與應(yīng)急管理方法4-7。6 精細(xì)

11、化監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)2006年，張國(guó)慶提出了生物災(zāi)害“雙精管理precision monitor，precision management，2P理論，2021年張國(guó)慶又在?生物災(zāi)害管理理論研究與生物災(zāi)害準(zhǔn)確管理?和?生物災(zāi)害學(xué)?等文中，將“雙精管理理論提升為準(zhǔn)確管理理論，其中就包括了森林病蟲(chóng)害的精細(xì)監(jiān)測(cè)，即森林病蟲(chóng)害的精細(xì)化監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)8-13。森林病蟲(chóng)害精細(xì)化預(yù)報(bào)，是建立在生態(tài)學(xué)理論根底之上14，通過(guò)長(zhǎng)期的森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累，根據(jù)森林病蟲(chóng)害的生物生態(tài)學(xué)特性，建立起森林病蟲(chóng)害的種群變化動(dòng)態(tài)與環(huán)境因子變化之間的關(guān)系模型，進(jìn)展森林病蟲(chóng)情預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。森林病蟲(chóng)害的精細(xì)化預(yù)報(bào)也包括“精和“細(xì)2個(gè)方面，即在預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率要高“精的根底上，還要將預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的時(shí)間、空間、強(qiáng)度等維度的分辨率盡可能地做到小“細(xì)，最大限度地滿足森林病蟲(chóng)害防治理論的需要。7 參考文獻(xiàn)4 張國(guó)慶.林業(yè)信息管理系統(tǒng)J.安徽農(nóng)業(yè)，2002學(xué)術(shù)版：164-166.5 張國(guó)慶.利用Intrannet建立林業(yè)“金關(guān)工程J.安徽農(nóng)業(yè)，2002學(xué)術(shù)版：165-16