張 莉

（臨清市自然資源和規(guī)劃局，山東臨清 252600）

0 引言

數(shù)字技術(shù)在林業(yè)有害生物防控領域的應用，主要包括生物信息學、作物學、動物模擬模型與信息實時采集技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能控制與智能設備等技術(shù)的結(jié)合[1]。尤其是隨著近幾年人工智能、大數(shù)據(jù)以及云計算等技術(shù)的快速發(fā)展，使得數(shù)字技術(shù)在林業(yè)管理中應用的程度不斷加深，為提升有害生物防控提供了堅實的技術(shù)保障。我國的林業(yè)有害生物危害頻繁多發(fā)，如馬尾松毛蟲、松褐天牛、松茸毒蛾、松梢螟、松材線蟲等，容易導致林木病變，給林業(yè)經(jīng)濟造成嚴重損失。因此，要加強對數(shù)字技術(shù)在林業(yè)蟲害防控領域的研究，不斷提升林業(yè)有害生物防控水平。

1 數(shù)字技術(shù)概述

數(shù)字技術(shù)（Digital Technology），是伴隨電子計算機技術(shù)進步而出現(xiàn)的科學技術(shù)，指的借助一定的設備，將圖、文、聲、像等信息，轉(zhuǎn)化為電子計算機能識別的二進制數(shù)字，而后進行運算、加工、存儲、傳送、傳播以及還原的技術(shù)。在林業(yè)生物有害生物防控中，有害生物監(jiān)測預報、大數(shù)據(jù)蟲情分析等技術(shù)，都屬于數(shù)字技術(shù)的范疇。

2 數(shù)字技術(shù)的主要功能

數(shù)字技術(shù)在林業(yè)有害生物防控中的應用，主要有以下幾個方面的功能。

第一，高效采集數(shù)據(jù)，全天候工作。林區(qū)一般路途遙遠，進出不便，林區(qū)管理人員在管理維護上需要投入巨大的時間精力，而且受限于地勢，管理上面臨一定難度?；跀?shù)字技術(shù)采集技術(shù)，可以解放人力，代替人工在林間看守，不受地勢影響，24h不間斷工作，極大提高有害生物數(shù)據(jù)采集工作效率。

第二，統(tǒng)計病蟲動態(tài)數(shù)據(jù)，判斷蟲害類型。例如，自動統(tǒng)計出草蛉、草地螟、灰胸突鰓金龜?shù)群οx的動態(tài)數(shù)據(jù)，可以準確判斷不同時期林區(qū)內(nèi)發(fā)生的蟲害類型，為及時防治提供指導建議。

第三，深度挖掘數(shù)據(jù)信息，預測林木蟲情趨勢?；跀?shù)字技術(shù)的病蟲害監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸至云平臺，在云端實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與管理。通過統(tǒng)計相應的害蟲數(shù)量，結(jié)合時間，地點等相關信息，可視化展現(xiàn)蟲情發(fā)生走勢圖。利用長期積累的數(shù)據(jù)，林業(yè)管理部門通過橫向與縱向?qū)Ρ?，可以挖掘出蟲情爆發(fā)期和害蟲生活習性等有價值信息，便于對病蟲害未來發(fā)生趨勢進行預測預報，以及時制定防治方案，有效應對重大病蟲害疫情的發(fā)生。

3 數(shù)字技術(shù)在林業(yè)有害生物防控中的應用

林業(yè)有害生物是指對森林（林木）有害的任何植物、動物或病原體的種、株（或品系）或生物型，包括害蟲、病原微生物、害鼠（兔）和有害植物。其中蟲害和病害對林木威脅最大擴散最廣，近年來呈上升趨勢。以下目前發(fā)展比較成熟的數(shù)字技術(shù)林木有害生物防治技術(shù)方案。

3.1 構(gòu)建一體化監(jiān)測體系

構(gòu)建一體化的監(jiān)測體系，實現(xiàn)對林業(yè)有害生物的大范圍監(jiān)測。地面區(qū)域，采用“物聯(lián)網(wǎng)+殺蟲燈+實地踏查”的預測預報工作方式，進一步提高林業(yè)有害生物預測預報效率和準確率?？罩袇^(qū)域，利用無人機巡查、遙感衛(wèi)星等，實現(xiàn)林區(qū)大范圍病蟲害監(jiān)測?；诟呖找曨l監(jiān)控、氣象監(jiān)測站、蟲情測報燈、衛(wèi)星遙感、無人機等前端物聯(lián)監(jiān)測設備及病蟲害事件上報，實現(xiàn)病蟲害發(fā)生的預測和預報。并根據(jù)病蟲害的發(fā)生規(guī)律以及氣象環(huán)境生態(tài)因子，結(jié)合專家知識建立預測預報分析模型，預報病蟲的發(fā)展趨勢、發(fā)生時間及危害時間，為自然保護地主管單位提供防治決策支持。

具體來說，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對經(jīng)濟林狀況及變化趨勢進行大尺度監(jiān)測，遙感通過信息傳輸形成遙感成像機理與模型，與衛(wèi)星定位、定軌信息進行高光譜、高分辨率、雷達等數(shù)據(jù)處理，通過遙感衛(wèi)星大面積采集病蟲害監(jiān)測寄主影像；利用低空無人機監(jiān)測設備對林區(qū)重點區(qū)域以及進行中小尺度林區(qū)監(jiān)測，實現(xiàn)對經(jīng)濟林病蟲害監(jiān)測寄主大面積快速采集并標記入庫，對不同時間段的監(jiān)測寄主進行歷史對比分析，建立監(jiān)測寄主數(shù)據(jù)庫，無人機進行數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對枯死樹的智能識別、自動標記、精準防治，建立枯死樹樣本庫，幫助快速定位枯死樹的位置。通過視頻監(jiān)控可實時查看種植區(qū)作物的生長及病蟲害情況，定時拍攝照片存儲在云端服務器上，記錄植物生長和病蟲危害變化過程，方便進一步的比對分析。

3.2 建立預測預報分析模型

基于高空視頻監(jiān)控、氣象監(jiān)測站、蟲情測報燈、衛(wèi)星遙感、無人機等前端物聯(lián)監(jiān)測設備及病蟲害事件上報，實現(xiàn)病蟲害發(fā)生的預測和預報。并根據(jù)病蟲害的發(fā)生規(guī)律以及氣象環(huán)境生態(tài)因子，結(jié)合專家知識建立預測預報分析模型，預報病蟲的發(fā)展趨勢、發(fā)生時間及危害時間，為自然保護地（區(qū)）主管單位提供防治決策支持。對于林木蟲情的測報，接入蟲情測報燈，可查看系統(tǒng)當前運行狀態(tài)，遠程采集蟲情測報燈內(nèi)蟲體圖像數(shù)據(jù)，統(tǒng)計每個時間段蟲體數(shù)量；可查詢歷史時間內(nèi)每個時間段的所有蟲情數(shù)據(jù)及當時的圖像數(shù)據(jù)[2]。還可以借助AI 視覺識別、深度學習和網(wǎng)絡神經(jīng)技術(shù)，通過前端高空云臺監(jiān)控視頻的可見光圖像，實時采集視頻圖像進行多幀分割，利用自主研發(fā)的多層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和深度學習算法，提取松材線蟲病枯死樹（變色松樹）屬性特征和動態(tài)分析，同時加以模型訓練，實現(xiàn)對視頻畫面中的變色松樹進行實時偵測、識別和分析。另外，還可以通過有害生物“空天地”一體化監(jiān)測體系物聯(lián)感知設備，采用“物聯(lián)網(wǎng)+殺蟲燈+實地踏查”的預測預報工作方式，進一步提高林業(yè)有害生物預測預報效率和準確率。對有害生物區(qū)域的病蟲害數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，圖表化顯示統(tǒng)計周期內(nèi)的病蟲害發(fā)生次數(shù)、蟲情數(shù)量的變化趨勢、病蟲害發(fā)生時溫度等氣象因子的變化情況，數(shù)據(jù)結(jié)果更直觀、清晰。

3.3 建立林木病蟲害數(shù)據(jù)庫

林業(yè)生物有害生物的防控是一項需要長期堅持的重要工作。我國的林業(yè)有害生物種類多，森林面積大，且部分地區(qū)的人工純林面積大，為多種以其為取食對象的有害生物提供了豐富食物來源和寄生條件，有利于有害生物的蔓延。一旦某一區(qū)域發(fā)生森林病蟲害，極易造成區(qū)域性病蟲害的大規(guī)模爆發(fā)。因此，需要建立大規(guī)模的林木蟲害數(shù)據(jù)庫[3]。借助數(shù)字技術(shù)，以及大數(shù)據(jù)、云存儲等技術(shù)，將日常監(jiān)測收集的有害生物信息，建立與之相關聯(lián)的受害動植物種類資料庫，建立林業(yè)有害生物監(jiān)測管控數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、管理業(yè)務應用數(shù)據(jù)相關行業(yè)數(shù)據(jù)、公眾服務數(shù)據(jù)等集中管理。

數(shù)據(jù)庫中要包括以下數(shù)據(jù)信息。氣象監(jiān)測的資料信息，林業(yè)有害生物的發(fā)生與氣象條件密切相關，獲取實時的天氣及環(huán)境信息并進行記錄，為蟲害預警提供氣象數(shù)據(jù)依據(jù)。有害生物照片資料信息，對蟲情監(jiān)測設備采集到的圖像數(shù)據(jù)進行蟲情圖片管理和識別[4]。信息上報數(shù)據(jù)，對病蟲害信息進行登記，填報病蟲數(shù)據(jù)，包括有害生物的類型、名稱、危害對象、危害部位，上報監(jiān)測事件，發(fā)生經(jīng)緯度坐標，處理狀態(tài)以及照片信息等。圍繞空間地理數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)兩大總體數(shù)據(jù)，對現(xiàn)有空間地理數(shù)據(jù)、公共基礎數(shù)據(jù)資源基礎數(shù)據(jù)專題數(shù)據(jù)、資源及監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理入庫，按照統(tǒng)一規(guī)范及標準構(gòu)建“空天地”一體化監(jiān)測時空數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合，圖屬互聯(lián)、集中管理、動態(tài)更新一套圖的可管、能用的建設目標，為建設有害生物監(jiān)測預警管控體系提供數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)語

數(shù)字技術(shù)在林業(yè)有害生物防控中的應用，是當前林業(yè)管理發(fā)展的一個重要方向。而且隨著數(shù)字技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)綜合應用程度的不斷加深，在林業(yè)病蟲害管理方面會發(fā)揮越來越重要的作用，不僅能夠掌握林業(yè)常發(fā)性的病蟲害的發(fā)生期、發(fā)生量、發(fā)生范圍和危害程度，對其發(fā)生趨勢做出準確的預測，為開展防治工作提供科學依據(jù)。