申佩佩 邵月中

松材線蟲?。˙ursaphelenchus xylophilus）又稱松樹(shù)枯萎病，是全球森林生態(tài)系統(tǒng)中最具危害性的病害之一。對(duì)于松材線蟲病的預(yù)防、監(jiān)測(cè)和除治一直是中國(guó)林業(yè)生態(tài)監(jiān)管工作的重中之重，松材線蟲也被列在“重要（檢疫性）有害生物”中森林病害的首位。

松樹(shù)是浙江省造林先鋒樹(shù)種，其規(guī)模幾乎占到全省森林總面積的“半壁江山”。多年來(lái)，浙江省對(duì)松材線蟲病科學(xué)防治、有效監(jiān)測(cè)的相關(guān)研究始終未曾懈怠，到2021年，這場(chǎng)曠日持久的“松林保衛(wèi)戰(zhàn)”轉(zhuǎn)眼已持續(xù)了30年。2019年，寧波市測(cè)繪和遙感技術(shù)研究院聯(lián)合市森防站成立了一支科研團(tuán)隊(duì)，針對(duì)當(dāng)前松材線蟲病監(jiān)測(cè)工作中遇到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源單一、監(jiān)測(cè)手段人工依賴性強(qiáng)等亟須解決的要點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題集中開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)，“天空地協(xié)同的松材線蟲病疫情遙感監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

“天空地”一體化協(xié)同監(jiān)測(cè)

該項(xiàng)目充分利用寧波市測(cè)繪遙感院CW-10無(wú)人機(jī)和Cubert-S185成像高光譜傳感器等基礎(chǔ)設(shè)施裝備，創(chuàng)新性地引入高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用于松材線蟲病致死樹(shù)識(shí)別和監(jiān)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)了高空間分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)、低空無(wú)人機(jī)高光譜遙感數(shù)據(jù)、地面遙感采樣數(shù)據(jù)和實(shí)地踏勘核實(shí)數(shù)據(jù)等多源多平臺(tái)數(shù)據(jù)的綜合利用和有效融合。

地。地面遙感采樣數(shù)據(jù)和實(shí)地踏勘核實(shí)數(shù)據(jù)是研究的重要基底和驗(yàn)證數(shù)據(jù)。項(xiàng)目實(shí)施期間，項(xiàng)目組成員抽樣采集了研究區(qū)發(fā)病枯死松樹(shù)的準(zhǔn)確空間位置和實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)，并將采集的地面數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗整理，形成松材線蟲病致死樹(shù)光譜樣本，為系統(tǒng)性研究寧波市松材線蟲病致死樹(shù)高光譜遙感圖譜特征提供數(shù)據(jù)支撐。

空。低空無(wú)人機(jī)高光譜遙感數(shù)據(jù)，具有空間分辨率高（≤0.15米）、光譜分辨率高（≤4納米）的優(yōu)勢(shì)，在項(xiàng)目關(guān)注的重點(diǎn)發(fā)病區(qū)采集了1.5萬(wàn)畝高光譜遙感影像數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，提出并建立了松材線蟲病致死樹(shù)的光譜特征指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于無(wú)人機(jī)高光譜遙感成像技術(shù)的松材線蟲病致死樹(shù)智能化、精細(xì)化提取，提取準(zhǔn)確率優(yōu)于90%。

天。航天衛(wèi)星遙感為大空間范圍、高頻高效時(shí)空監(jiān)測(cè)提供了有效技術(shù)手段。利用無(wú)人機(jī)高光譜遙感提取的精細(xì)監(jiān)測(cè)成果作為衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)的“海量”訓(xùn)練數(shù)據(jù)，基于樣本遷移算法實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)間的相互利用和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，采用隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)了宏觀監(jiān)測(cè)尺度上的松材線蟲病致死樹(shù)高效化空間分布信息提取。

科技成果轉(zhuǎn)化落地

2020年，該項(xiàng)目正式申請(qǐng)立項(xiàng)為首批浙江省自然資源廳科技項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)攻克了面向林業(yè)無(wú)人機(jī)高光譜遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理、針對(duì)松材線蟲病致死樹(shù)的高光譜信息提取和多源遙感監(jiān)測(cè)手段融合應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，形成了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果，并于2021年11月1日順利通過(guò)了省自然資源廳在杭州組織的項(xiàng)目驗(yàn)收。

項(xiàng)目形成的天空地一體化松材線蟲病疫情遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)方案順利在實(shí)際工作中實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，目前已應(yīng)用于寧波市林業(yè)局森林病蟲害防治站2020年和2021年松材線蟲病疫情監(jiān)測(cè)及疫木處置評(píng)估等工作中，為摸清寧波森林病蟲害疫情底數(shù)，提高監(jiān)測(cè)效率和科學(xué)化管理水平提供遙感技術(shù)支撐。

在下一步研究和工作中，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步提高項(xiàng)目技術(shù)效力。一是要進(jìn)一步擴(kuò)充監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源，通過(guò)合理利用超高空間分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，將有望實(shí)現(xiàn)大范圍疫木精準(zhǔn)到株的監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì);二是要進(jìn)一步優(yōu)化提取算法，形成較大體量的樣本作為先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，有助于后續(xù)開(kāi)展基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)的松材線蟲病致死樹(shù)信息提取與監(jiān)測(cè)研究，從算法層面進(jìn)一步提升識(shí)別自動(dòng)化程度和提取準(zhǔn)確率;三是要進(jìn)一步拓展應(yīng)用場(chǎng)景，結(jié)合實(shí)際需求，開(kāi)展大范圍長(zhǎng)時(shí)序的松材線蟲病疫情遙感監(jiān)測(cè)，形成病疫分布和擴(kuò)張的監(jiān)測(cè)時(shí)空大數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)蟲害發(fā)生頻率、嚴(yán)重程度等指標(biāo)開(kāi)展監(jiān)測(cè)分析，為疫情防治、風(fēng)險(xiǎn)排查和致死樹(shù)處理方案提供科學(xué)參考依據(jù)。