文|廖永生 航天宏圖信息技術股份有限公司

一、背景

從2019年底，東非地區(qū)開始出現(xiàn)蝗災并逐漸蔓延到西亞和南亞等地，因本次蝗災規(guī)模大、破壞性強，受到國際社會廣泛關注?；葹牡谋l(fā)使非洲及亞洲部分地區(qū)受災嚴重，導致大面積農(nóng)作物減產(chǎn)，也給林業(yè)和草原自然資源造成嚴重損害。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，截至2020年1月30日，蝗蟲災害已經(jīng)導致1190萬人受災。其中，東非肯尼亞、索馬里和埃塞俄比亞直接宣布農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全停止，數(shù)百萬人生命受到前所未有的威脅。雖然目前蝗災得到了控制，但根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織判斷，蝗災的擴大趨勢可能會延續(xù)到6月，蝗群規(guī)模甚至有可能增長至目前的500倍。

對于我國民眾來說，最關心的是這些蝗蟲是否會進入我國境內(nèi)以及其可能造成的影響。雖然農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的專家表示，造成本次蝗災的沙漠蝗蟲遷飛入侵我國的幾率很小，且歷史上也很少有該類蝗蟲進入我國的記錄。但是，我國必須防患于未然，建立有效的蝗災防治體系，嚴防境外沙漠蝗遷入危害，保證我國糧食生產(chǎn)安全。同時，我國防治蝗災的經(jīng)驗和技術也可以為其他國家防蝗治蝗提供幫助。本文探討了基于PIE軟件的遙感和地理信息技術在蝗蟲災害防治中的應用。

二、遙感和地理信息技術在蝗蟲災害防治領域的應用

近年來，我國蝗蟲監(jiān)測預警和防治能力不斷提升，已建立起比較完整的蝗蟲防治機制。例如，各地建立了蝗蟲監(jiān)測點，形成了蝗災預警制度和應急預案，還有一些地區(qū)建立了基于GIS的蝗蟲監(jiān)測預測服務系統(tǒng)。針對本次沙漠蝗蟲災害，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、海關總署、國家林草局制定發(fā)布了《沙漠蝗及國內(nèi)蝗蟲監(jiān)測防控預案》，并沿中印、中巴、中緬邊境線，設置了29個沙漠蝗蟲監(jiān)測點，提高應急監(jiān)測能力。除此之外，中國農(nóng)業(yè)、林業(yè)和氣象等部門，都在研究將遙感地理信息等新技術應用于蝗災監(jiān)測和防治工作。遙感和地理信息技術應用于蝗災防治，有助于不斷完善系統(tǒng)，提高蝗災防治水平。

20世紀80年代，遙感領域科學家提出使用衛(wèi)星遙感以及地理信息技術應對蝗災，最主要的內(nèi)容是評估蝗災造成的損失和分析蝗蟲飛行路徑。但是由于當時技術限制，遙感衛(wèi)星數(shù)量極少，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)不足以實現(xiàn)對蝗災過后損失的有效評估，地理信息技術和平臺也尚未普及，這種方法無法得到有效應用和推廣。

隨著我國遙感衛(wèi)星數(shù)量增多，遙感數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量不斷增加，地理信息技術不斷進步，利用衛(wèi)星遙感和地理信息技術監(jiān)測與治理蝗災成為現(xiàn)實?；谛l(wèi)星遙感技術的蝗蟲災害防治有多種應用模式，例如，利用衛(wèi)星影像和地理信息系統(tǒng)建立蝗蟲飛行軌跡、損害區(qū)域等信息展示平臺，并作為預警救災管理系統(tǒng)平臺基礎數(shù)據(jù)組成部分，可快速、直觀地瀏覽蝗災的各種信息。除作為基礎顯示地圖外，遙感和地理信息技術還可以在蝗災防治領域發(fā)揮重要作用。

1.蝗蟲習性分析

只有掌握蝗蟲習性才能采取有效可靠的滅蝗措施。不同種類蝗蟲的生活習性有較大差別，傳統(tǒng)生物學方法是采用單體蝗蟲的習性，比較難獲取群體蝗蟲的習性。利用衛(wèi)星遙感影像記錄的蝗蟲飛行軌跡和植被破壞情況，結合各類衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及地表覆蓋數(shù)據(jù)（如地表溫度和濕度、植被類型、土壤類型等），分析蝗蟲的基本習性（如喜厭的植物種類、產(chǎn)卵以及生長環(huán)境等），從而確定蝗蟲種類并采取有效的滅蝗措施。

2.蝗蟲飛行遷徙路線分析

蝗蟲飛行遷徙路線受到地形地貌的限制和植物的趨避誘導。基于蝗蟲習性，建立數(shù)字高程模型（DEM），并結合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取的植被分布及長勢等情況，綜合分析蝗蟲飛行遷徙路線，從而選擇最佳位置開展滅蝗。圖1是利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立的本次沙漠蝗蟲飛行路線分析預測成果，如果2020年6月蝗蟲災害蔓延到印度東南部，則有可能通過雅魯藏布江大峽谷進入中國境內(nèi)。

圖1 基于喜馬拉雅山數(shù)字高程模型建立的沙漠蝗蟲遷徙路線分析預測

3.蝗災損失統(tǒng)計分析

蝗災損失統(tǒng)計分析是災后重建工作的重要前提和基礎。由于蝗災影響面積非常大，傳統(tǒng)的實地調(diào)查方法工作量大、準確度低。利用衛(wèi)星遙感影像，通過對遭受蝗蟲災害地區(qū)的衛(wèi)星遙感影像進行對比分析，可以有效分析出蝗災導致的農(nóng)作物、草原和森林等植被的損害量，從而確定相應的保險賠償和災害補償額等。圖2是基于高分六號衛(wèi)星遙感影像對巴基斯坦信德省蝗災后植被受損情況的分析。

圖2 巴基斯坦信德省2020年2月蝗災后植被受損情況分布圖

4.滅蝗方案設計

通過衛(wèi)星遙感影像獲取的數(shù)據(jù)，結合蝗蟲的習性特點，可確定蝗蟲數(shù)量、可能飛行路線、到達某個地區(qū)時間以及可能的產(chǎn)卵地等，設計最佳滅蝗方案。

當然，遙感和地理信息技術應用于滅蝗，需要結合原有蝗蟲研究積累、滅蝗技術和經(jīng)驗，才能取得最好的滅蝗效果?？梢灶A見，衛(wèi)星遙感和地理信息技術的結合，將成為未來蝗災治理體系一個重要組成部分。

三、關于建立蝗蟲災害預警防治系統(tǒng)的思考

遙感和地理信息技術應用于滅蝗，需要跨學科和融合多種資源，包括遙感地理信息、昆蟲、農(nóng)林以及自然資源等。目前，我國已經(jīng)擁有多顆遙感衛(wèi)星，每天都能獲取海量的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，同時擁有國情普查、國土調(diào)查、農(nóng)業(yè)調(diào)查以及林業(yè)調(diào)查等豐富的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都可以為蝗蟲災害預警防治系統(tǒng)提供有效支持。

從遙感數(shù)據(jù)解譯成為各種專業(yè)數(shù)據(jù)并結合地理信息實現(xiàn)信息服務，需要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)解譯、數(shù)據(jù)集成分析等一系列過程。隨著大數(shù)據(jù)技術和人工智能技術飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)解譯和數(shù)據(jù)集成分析的水平越來越高，未來對蝗蟲災害的預警和防治將越來越準確。通過集成大數(shù)據(jù)、人工智能和地理信息服務功能，快速建立蝗蟲災害預警防治系統(tǒng)，有助于農(nóng)業(yè)、災害和自然資源管理等部門及時、有效地對蝗蟲災害進行防治。

四、結語

本次席卷東非、西亞和南亞的蝗災雖然未對我國造成嚴重影響，但是也要看到蝗災的巨大破壞作用，積極采取措施應對可能再次到來的蝗災。我國是一個蝗災多發(fā)的國家，治蝗問題備受關注。如何通過遙感和地理信息技術更好地開展蝗蟲災害預警、防治、減災救災以及災后重建工作，是技術人員和各單位需要面對的問題。只有開發(fā)先進有效的技術和服務平臺，幫助各災害處置單位快速、高效地獲取遙感地理信息，才能最大程度減少蝗蟲災害造成的損失，保障國家糧食安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和生態(tài)安全。