閆 娜

(遼寧省朝陽市林業(yè)調查規(guī)劃院，遼寧 朝陽 122000)

松材線蟲病是一種毀滅性流行病，在當前世界森林病害類型中屬于最具危險性的一類病害，在我國被作為頭號林業(yè)疫情，一旦發(fā)生則對生態(tài)的危害達到重大級別[1]；松材線蟲病發(fā)生后表現出很強的致病能力、致死速度快、以多種途徑擴散傳播、剛發(fā)病時監(jiān)測難以發(fā)現且不易防治，因此松材線蟲病的防治目前還屬于世界性難題，防治上還沒有高效、快捷、經濟的方法。松樹感染后一般在病源侵入后40d后導致松樹死亡，松樹林發(fā)生松材線蟲病后如果防治不及時可在3-5年間導致整個松林的毀滅，因此被稱為松樹“癌癥”。因此做好松材線蟲病的監(jiān)測預防工作，做到及時發(fā)現及時處置，才能最大程度的降低對林區(qū)的損失。近些年出現的無人機遙感技術可以很好地實現該病的全面監(jiān)測，在松材線蟲病早期的預防中發(fā)揮著積極的作用，避免該病的擴散蔓延呈現明顯效果[2，3]。

1 無人機遙感技術簡介

近些年我國社會經濟發(fā)展水平較之前有了很大幅度的提高，一些新技術、新手段水平也相應提高，無人機等技術的研發(fā)力度也逐漸加強，類型更加豐富、技術開發(fā)程度更加深入。目前無人機按照型號可以分為4類：大型、中型、小型、微型；按照動力水平可分為4類：燃油、混合動力、太陽能、燃料電池；按照機器自身結構可分為2類，包括固定翼、旋翼。制作無人機的材料也在不斷更新。目前應用較多的新材料包括玻璃纖維、碳纖維等，且該領域的研究還不斷深入，逐漸往更小體系、更低噪音方面發(fā)展，在推進系統(tǒng)上積極探索新能源，以提高無人機的穩(wěn)定性、延長其工作的續(xù)航時間。目前我國無人機中應用于數字航空測量領域的像素非常高，可以超過8000萬以上，獲得的照片精度非常高，包括彩色圖片、紅外圖片。近些年快速發(fā)展的無人機遙感技術與高壓縮比的圖像技術比較常見，遙感的數據也可以分為2類，包括地上處理、機上實時處理，前一類處理方式下需要地面上提前進行數據接收站的建設，以接受無人機傳送的數據等資料信息，除此之外地面的接收站還可針對遙感數據進行幾何糾正，后一類處理方式下可以對無人機中遙感圖像處理集成系統(tǒng)進行利用，定位待測量的遙感圖形，可大幅度使遙感工作的效率得到提高。

2 無人機遙感技術在國內松材線蟲病監(jiān)測中的應用

2.1 針對性選擇適合的無人機平臺

當前我國的無人機平臺有3種，包括固定翼無人機、多旋翼無人機、無人直升機，在松材線蟲監(jiān)測中應用較多的為多旋翼無人機，一般對于民用用途來說，此平臺是首選平臺，操作難度小、成本相對不高，雖然只能在較短的時間內進行巡航作業(yè)，但是目前在松材線蟲病的監(jiān)測中應用廣泛。對于確定好的監(jiān)測對象，通過利用無人機遙感技術即可獲取到圖像，之后通過綜合運算、減法運算、比值運算等運算方法增強圖像的清晰度、對比度等[2]。

除此之外，還要科學地選擇好數據處理平臺，目前各平臺中應用最多的即為ArcGIS 平臺，屬于綜合性平臺，在信息處理方面具有很強的能力，系統(tǒng)兼容性強。結合當前國內松材線蟲病監(jiān)測的實際，無人機遙感技術的應用主要有圖像分類法、目視判讀法。一是圖像分類法。此類方法即為對調查物的光譜特征進行利用，結合判別函數、計算機算法等，按照性質做好監(jiān)測圖像的分類，以便快速對圖像做出正確的判斷。二是目視判讀法。此類方法也有人工判讀法之稱，即為通過人工的方法判讀監(jiān)測獲得的遙感影像數據，并人工結合目標物的特征進行繪制，最終將監(jiān)測圖像中的有效信息提取出來。

2.2 結合松材線蟲病感病不同階段的特點實施光譜分析

松材線蟲病的監(jiān)測中目前推廣的無人機遙感技術中可以實現多光譜儀技術的推廣，將松樹林間的高光譜數據進行清晰的獲取，并結合光譜特征分析的結果做出其目前正處于松材線蟲病發(fā)生在哪個階段的判斷。如在馬尾松林內，運用無人機遙感技術，馬尾松樹的光譜明顯分布在紅光區(qū)、綠光區(qū)、近紅外區(qū)，且變化較為規(guī)律，因此通過分析獲得的光譜特征即可判斷林間是否發(fā)生了松材線蟲病的侵染以及發(fā)病的程度，又如在黑松林內，利用不同波長的光可以有效地預測不同松樹的發(fā)病情況，包括發(fā)病的程度、重發(fā)的區(qū)域等。研究結果表明，通過無人機遙感技術的應用，通過593nm波長段光譜的應用，可以在松材線蟲病剛發(fā)病時感知到早期的特征，進而判斷松樹是否染病。每年的8-9月監(jiān)測松林內松材線蟲病情況一般效果最好[2]。

2.3 無人機遙感技術應用于監(jiān)測松材線蟲病的情況分析

結合當前我國無人機遙感技術應用于松材線蟲病監(jiān)測的實際情況分析，某森林疫情的監(jiān)測選擇搭載了單反相機的小型無人機進行工作，實際監(jiān)測工作中一般水平位置上變色立木誤差平均值在12.65m，識別松樹枯死情況，一般誤差率平均在17.79%，調查松樹變色立木數量情況，準確率平均在93.78%。目前我國北方地區(qū)在松材線蟲病的監(jiān)測中通過無人機遙感技術的應用，取得了較好的預測目標。通過無人機遙感技術，在大面積的松林內進行松材線蟲病的監(jiān)測也可以在短時間內完成，可以有序地推進松材線蟲病監(jiān)測工作的開展。監(jiān)測松材線蟲過程中，無人機遙感技術識別病害情況的方式還包括松材的紋理特征、顏色特征，結合監(jiān)測的結果做出健康程度的判斷，一般健康程度可分為3類，包括重度、中度、輕度。針對監(jiān)測中識別的染病松樹，相關人員及時開展銷毀等措施，對控制該病的擴散蔓延比較有利[2]。

3 無人機遙感技術應用于松材線蟲病防治中的前景分析

從多年來松材線蟲病發(fā)生的實際情況分析，松樹上一旦出現了松材線蟲病，則可快速擴散，該病的蔓延可通過多種途徑，且發(fā)病周期短，其在松林內發(fā)生后，可在較短時間導致松樹林地的面積快速降低，導致巨大的經濟及生態(tài)損失[1]。當前我國松樹適合生長的區(qū)域包括東北地區(qū)、華東地區(qū)、華北地區(qū)、華南地區(qū)，松樹的分布范圍非常廣泛，將先進無人機遙感技術加大力度應用于松材線蟲病監(jiān)測的實際工作中，成為松樹分布區(qū)域林業(yè)工作者面臨的亟待解決的問題。當前在松材線蟲病監(jiān)測中應用無人機遙感技術一般分布范圍無法全面覆蓋，監(jiān)測點的分布一般為點狀，且多數還是采取人工的方式進行監(jiān)測，相對落后，受到松樹分布地理環(huán)境及分布面積廣等多種因素的影響，人工監(jiān)測方法往往需要耗費大量的時間及精力，且監(jiān)測的結果還很大程度上受到監(jiān)測人員經驗、責任心以及監(jiān)測時的環(huán)境條件等因素的影響，降低了監(jiān)測結果的準確性。近些年無人機遙感技術的逐年推廣，可以實現松材線蟲病等林間病蟲害監(jiān)測的全覆蓋，快速實現多個角度、動態(tài)化、高效率監(jiān)測，盡早發(fā)現病情、及早做好防控。結合當前無人機遙感技術應用的實際效果，未來技術人員可在穩(wěn)定性、續(xù)航時間、平衡性等方面不斷提高性能，且在現有圖像獲取及處理能力的基礎上不斷實現進一步提高，這就需要專業(yè)人員在遙感技術方面加大研究、繼續(xù)完善[4,5]。

4 結語

在監(jiān)測松材線蟲病時通過無人機遙感技術的應用可以盡早發(fā)現病情、針對性防控。首先要科學選擇無人機平臺類型，結合實際需求做好飛行高度、半徑等數據的調整，一般松材線蟲侵染松樹后可導致樹體的光譜特征發(fā)生變化，此種變化特征通過遙感技術即可被分析得出松樹是否感染松材線蟲病，且從光譜特征變化還可以分析出松材線蟲病感染的程度，從而為林業(yè)工作人員開展松材線蟲病的防控提供參考，及時針對染病的松材做好銷毀等處理，盡可能在短時間內將病癥的擴散蔓延趨勢控制住，確保健康松樹的可持續(xù)生長[6]。