遥感森林有害生物监测中的应用前景探析

　　森林病虫害是林业生产中极具破坏的自然灾害之一，是危害森林可续续经营和林业发展的大敌。如不能及时、客观、全面地了解病虫害的发生发展动态,进而采取针对性地防治措施，不仅对森林资源造成巨大损失,而且还严重地危害生态环境。自上世纪30年代至今，遥感技术经过不断的实践和完善，已成为一个全方位、多角度、高精准地提供各种监测信息的服务平台，因此，将该技术应用于森林病虫害监测方面，也应具有巨大的潜力和发展前景。
　　一、塞罕坝机械林场基本情况
　　塞罕坝机械林场位于河北省围场县的最北部，北面与内蒙古的克什克腾旗和多伦县接壤，处于阴山山脉与大兴安岭余脉的交汇处，地貌以高原和山地为主。全场总经营面积140万亩，其中有林地面积112万亩，森林覆盖率80%，林木总蓄积1012万立方米，年均生长量53.8万立方米，林木资产总值约42亿元，其巨大的经济效益、显著的生态效益和突出的社会效益，在防风固沙、涵养水源，促进地方经济发展，改善生态环境方面发挥了巨大的作用。
　　塞罕坝林场主要以大面积且集中连片的落叶松、樟子松、云杉人工纯林为主，夹杂少量白桦和山丁子、花楸、稠李等灌木，主要危害虫种为落叶松尺蛾、鞘蛾、白毛树皮象、云杉侧扁锉叶蜂、蛴螬、叶甲等。由于塞罕坝林场多纯林，其抵御森林病虫害能力较低，极易发生森林病虫害。近三年，塞罕坝林场平均每年发生森林病虫害面积约1万公顷，而且呈逐年上升趋势。由于塞罕坝林场森林病虫害监测手段单一，又受面积大、分布广、地形复杂等诸多因素影响，致使森林病虫害监测不能达到及时准确的标准，极大的影响了病虫害防治效果，破坏了塞罕坝的森林景观，危害了森林资源安全。因此强化森林病虫害防治力度，提高塞罕坝林场监测预报森林有害生物水平，是保护塞罕坝森林资源，改善生态环境建设，促进塞罕坝林场可持续发展的重要手段之一。
　　二、塞罕坝林场林业有害生物预测预报分析
　　塞罕坝林场林业有害生物预测预报工作主要采用实地踏查和标准地调查方式，人工确定虫口基数，预测下一年森林病虫害发生情况和规模，并为森林病虫害防治工作提供必要依据。主要调查方法有以下几种：
　　1.树冠垂直投影1/8样方调查方法
　　此方法主要用于调查以蛹态、预蛹态、幼虫在地下越冬的害虫。开展调查时，每10公顷设立一块标准地，面积在0.15-0.75亩之间（文中标准地选取均采用此法），在标准地内选取10～15个标准株，然后选定标准株树冠下垂直投影内1/8为样方，收集样方内枯枝落叶层及土壤表层中所有幼虫、蛹、预蛹，统计其数量乘以8即为标准株的幼虫（蛹）数量，按此方法，依次调查每个标准株的幼虫（蛹）的数量，记录到“病虫情调查野帐”，并根据标准株平均数推算调查地块病虫害发生规模范围，确定防治方法。
　　2.树冠样枝、主干样段调查法
　　以卵、幼虫在树干越冬的害虫均采用此方法，具体方法：一是布设标准地，并选取10-20株标准树；二是每株标准树选取两段10～20cm长树干段为主干样段，查出每样段树皮内的卵粒数及幼虫数。取两样段平均值。测树高，除以样段长度，再乘以样段的卵粒（幼虫）数，即为树干的卵（幼虫）数；三是将树冠分为三层，每层选取一样枝。分别查取样枝上20～30cm样段的芽苞内鳞片下、叶丛中、球果内的卵或幼虫数。测样枝长除以样段长度，再乘以样段上的卵（幼虫数）即为样枝卵（幼虫）数。再分别乘以该层的枝数，即为该层枝的卵（幼虫）数。三层枝卵（幼虫）数相加，即为树枝的卵（幼虫）数；四是将树干卵（幼虫）数与树枝卵（幼虫）数相加，即为整株树的卵（幼虫）数，记录到调查野帐中，根据标准树上的统计数字预测下年病虫害发生规模范围，确定防治方法。
　　3.粘虫胶阻隔法
　　在松毛虫下树越冬前（塞罕坝每年9月中下旬左右进行）。在标准地内按“Z”字形取样法选取10株标准树。在标准株树干光滑部位刮除一圈老皮（高度一般离地面1米左右），缠上2～3圈胶纸带（宽度约4cm），并均匀涂上一层粘虫胶。当连续3天以上未发现被粘松毛虫数量增长后，以被粘松毛虫数量作为翌年上树松毛虫幼虫数量，并以此测算调查地块松毛虫发生规模范围。
　　三、遥感技术的发展和优势
　　借助遥感技术监测预测森林病虫害发生规模，较上述方法更简单、省力、精确，而且能及时掌握病虫害发生动态，为科学防治森林病虫害提供科学的、准确的技术保障。
　　1.遥感的发展现状
　　遥感科学与技术是在二十世纪由空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他边缘学科交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新型地球空间信息科学。它不仅着眼于解决传统目标的几何定位，更为重要的是提取客观世界中各种目标对象的物理特征和信息，从而为人们认识自然和改造自然提供科学的技术和方法。由于它的科学性、技术性、应用性、服务性以及所涉及的广泛学科领域，目前，它已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。
　　2.遥感监测的高精准度
　　遥感波谱域从最早的可见光发展到现在的近红外、短波红外、热红外、微波，进一步囊括了各种物质的反射波谱、辐射波谱特征峰值波长分布，表明遥感可以精确反映每一种物质的状态变化，此外，遥感还具有以下特点：
　　（1）时间分辨率高：随着世界空间科学技术的进步，大、中、小卫星相互协同，高、中、低轨道相结合，相辅以航空和地面遥感平台，形成一个不同时间分辨率互补的系列，从而能及时的获取某一地方某一自然现象的详细资料。
　　（2）空间分辨率高：遥感图像空间分辨率从1km、500m、 250m、80m、30m、20m、10m、5m发展到1m,军事侦察卫星传感器可达到更高的分辨率。分辨率的提高，更有利于提高监测的准度和精度。
　　（3）光谱分辨率高：遥感波段宽度从早期的0.4μm(黑白摄影)、0.1μm(多光谱扫描)到5nm(成象光谱仪)，针对性更强，更能有效反映出特定地物反射峰值波长的微小差异，同时，由于成像光谱仪等仪器的应用，提高了地物光谱分辨力，有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性。
　　四、遥感监测技术的应用前景
      　1.建立监测预警信息系统
    　  在塞罕坝建立一个以遥感为主，GIS和GPS相辅的森林有害生物监测预警信息系统,利用GIS较大的空间数据处理功能对地理信息和遥感数据进行采集和处理,并结合GPS精确的定位系统，达到对森林病虫害的发生、扩散以及危害程度进行精确预测，为全场进行森林有害生物防治提供科学的决策。是实现科学管理森林资源、集约经营、提高森林经营水平和森林可持续发展的重要手段。
　　2.遥感图像中危害状况的识别技术
　　植物的波普特征变化是识别森林是否发生病虫害的重要技术手段。森林有害生物种类繁多,尽管其危害部位也各不相同，但是，一旦森林受到病虫害侵袭，都会影响林木的生长及外部形态，致使林木出现黄叶、落叶、枯死等现象，导致其波谱值发生变化。健康而茂密的林木上叶片中的叶绿素较多,因而在蓝光、红光波段吸收率较高,而在绿光、红外波段的反射率较高,遭受病虫危害的森林由于其失去了大量的叶片或叶片枯黄,这就使得在蓝光、红光波段的吸收率下降,而在绿光、红外波段的反射率也下降,从而造成病虫害前后的森林光谱发生变化。从遥感资料中提取这些变化的信息,分析病虫害的发源地、灾情分布和发展状况,可为防治病虫害提供准确的信息依据。
利用遥感数据空间分辨率高,时效性强的优势,综合的运用到病虫害的监测管理中，从而在影像上辨别出森林病虫害重灾区、中灾区、轻灾区,微灾区和健康林区，实现森林有害生物实时化和精确化监测,进而更好地保护森林资源。
（塞罕坝林场  张磊）