無人機在松材線蟲病監(jiān)測應用研究

摘要：近年來，無人機技術在林業(yè)上，特別是對病蟲害的監(jiān)測方面的應用越來越廣泛。松材線蟲病是一種毀滅性流行病，被稱為松樹“癌癥”。通過無人機可以對松材線蟲病的發(fā)生進行及時監(jiān)測預警，做到早發(fā)現(xiàn)早處置。本文對無人機技術對松材線蟲病應用情況進行分析介紹，為該技術的大面積推廣提供參考。

關鍵詞：松材線蟲病；無人技術；監(jiān)測預警

目前對松材線蟲病的防治方法主要有兩種，一是給健康松樹打孔注藥，二是針對媒介昆蟲進行防治。但這兩種防治方法的成本較高，給地方帶來財政帶來了較大的壓力。無人機技術可以準確獲取事先確定好的監(jiān)測對象的圖像，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。如果利用無人機進行對松材線蟲病的監(jiān)測預警工作，就會做到早發(fā)現(xiàn)早處置，避免病害的擴散和蔓延，能夠最大程度地降低林區(qū)的損失。

當前在對松材線蟲的監(jiān)測中應用最多的是多旋翼無人機。多旋翼無人機由于操作難度小、成本相對較低、可以在較短的時間內進行巡航作業(yè)等優(yōu)勢，成為了民用監(jiān)測的首選平臺。

除此之外，還要科學地選擇好數據處理平臺。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，因此成為了目前各平臺中應用最多的平臺。

松材線蟲病一經感染，便會快速擴散，且發(fā)病周期短，可在較短的時間內造成松樹的大面積死亡，給社會帶來巨大的經濟和生態(tài)損失。我國適合松樹生長的區(qū)域包括東北地區(qū)、華東地區(qū)、華北地區(qū)和華南地區(qū)。當前在松材線蟲病監(jiān)測中，無人機遙感技術一般無法全覆蓋應用，監(jiān)測點的分布通常為點狀，且多數還是采取人工的方式進行檢測。由于松樹分布面積廣且地形地勢復雜多變，利用人工進行監(jiān)測往往需要耗費大量的時間及精力，監(jiān)測結果在很大程度上會受到監(jiān)測人員的經驗、責任心以及監(jiān)測環(huán)境條件等因素的影響，檢測結果的準確性難以保證。近些年隨著無人機遙感技術的普及，可以實現(xiàn)對松材線蟲病等林間病蟲害監(jiān)測的全覆蓋，快速實現(xiàn)多個角度、動態(tài)化、高效率監(jiān)測，做到早發(fā)現(xiàn)、早防控。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，在現(xiàn)有圖像獲取及處理能力的基礎上進一步提高。

當前我國無人機遙感技術的應用主要有圖像分類法和目視判讀法。圖像分類法就是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，以便快速的對圖像做出正確的判斷。目視判讀法也叫人工判讀法，即通過人工的方法判讀監(jiān)測獲得的遙感影像數據，并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。

在松材線蟲病的監(jiān)測過程中，目前推廣的無人機技術中可以實現(xiàn)多光譜儀技術的應用，能夠清晰地獲取松樹林間的高光譜數據，并結合光譜特征分析的結果，對松材線蟲病的發(fā)生階段做出正確的判斷。如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、重發(fā)的區(qū)域等。例如，針對某森林疫情的監(jiān)測要求，選擇搭載了單反相機的小型無人機進行工作，在實際監(jiān)測工作中一般水平位置上變色立木誤差平均值在12.65米，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，取得了較好的預測效果。利用無人機遙感技術，可以實現(xiàn)在大面積的松林內對松材線蟲病進行監(jiān)測，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和顏色特征，結合監(jiān)測的結果做出健康程度的判斷。健康程度通常分為3類，包括重度、中度、輕度。針對監(jiān)測中識別的染病松樹，相關人員可以及時開展銷毀等工作，對控制該病的擴散蔓延比較有利。

無人機對松材線蟲病的監(jiān)測技術不僅可以在全地形得到應用，還能通過光譜特征變化分析出松材線蟲病感染的程度，為防治人員除治病死樹提供便利，做到及時發(fā)現(xiàn)及時處理，防止危害面積的擴大，保證林業(yè)生態(tài)安全。

作者簡介：孫光明（1970-），男，本科，工程師。研究方向：林業(yè)有害生物防治。