3S 在森林病虫害预警中的应用与展望

具体介绍3S在森林病虫害研究中的应用

湖南环境生物职业技术学院学报 2004,10(4):295~297

JournalofHunanEnvironment-BiologicalPolytechnic

3S 在森林病虫害预警中的应用与展望

刘 琛,张 贵,肖化顺

(中南林学院,湖南株洲412006)

摘 要:对 3S 技术在森林病虫害预警中的应用现状、作用进行了分析.运用3S技术,结合森林病虫害发生的

特点,对可能引发的各种森林病虫害可以进行预警,指出了实现森林病虫害预警应解决的问题及应用前景.

关键词: 3S ;森林病虫害;预警

中图分类号:S763 文献标识码:A 文章编号:1671-6361(2004)04-295-03

UseandOutlookof 3S onPrecautionofForestPests

LIUChen,ZHANGGui,XIAOHua-shun

(CentralSouthForestryUniversity,Zhuzhou412006Hunan)

Abstract:Thequotaandfunctionof3Stechnologyintheforestpestsareanalyzed.The3Stechnologyis

described.Meanwhile,applying 3S technologyandcombiningthecharacteristicsofforestpests,all

kindsofforestpestsmaybeprecautioned.Theproblemsandapplyingfutureinenforcingprecautionof

forestpestsarereferred.

Keywords: 3S ;forestpests;precaution

我国是世界上自然灾害最严重的少数国家之一,也是森林病虫害多发国家,每年都造成严重损失.森林病虫害就其本质而言,同地震、台风、洪水一样,是一种经常和广泛发生的自然灾害.就其产生的直接原因而言,是一种由森林有害生物在一定的生态环境条件下引起的生物灾害;就其治理而言,是一种可以通过人为作用减轻或杜绝发生的可控制灾害.由于森林生态系统的破坏,以及人工纯林的不断增加,森林病虫害日趋严重.森林病虫害严重影响了我国林业事业的进一步发展,成为推行森林分类经营,促进林业可持续发展的主要障碍之一,不论国际或是国内,我们正面临生态问题的严峻形势,根据目前我国林业的现状及病虫害的发展趋势,运用 3S 技术,对森林病虫害进行预警具有重要的意义.

随着高新技术的发展,我国森林资源管理在航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统等学科领域的发展与应用上实现革命性的飞跃,使我国的林业信息技术逐步向世界先进水平靠拢.运用GIS技术,将调查数据、基本地理要素、小班区划界线、专业调查数据等有机地结合起来,应用在森林资源调查、资源分析及森林经营管理等各项林业活动中,将会产生巨大的效益.

3S一体化 技术在多资源综合调查及动态监测中应用地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS).随着计算机技术、无线电技术以及地球环境科学的发展,从各自相对独立发展阶段进 收稿日期:2004-09-06

作者简介:刘 琛(1979-),女,湖南株洲人,硕士.研究方向:信息管理

具体介绍3S在森林病虫害研究中的应用

296 湖南环境生物职业技术学院学报 2004年12月入相互融合、相互渗透和共同发展阶段. 3S一体化 技术为森林资源清查、野生动植物资源等多资源调查提供有力的技术手段,通过不同年度卫片光谱特征性质的分析来进行动态监测.在遥感、地理信息系统和全球定位系统现有技术的基础上,进一步完善森林资源清查、灾害调查、监测与预测预报、森林信息动态更新的 3S一体化 技术与分析处理系统,开发网络GIS与微型GIS系统,逐步形成以网络为传输工具、网络GIS为传输平台、微型GIS为林业数据管理、遥感为数据更新信息源的林业信息共享服务信息产业,为林业生产和生态监测、灾害预报等提供遥感制图、信息更新、辅助决策等信息技术服务,提高林业生产整体水平.

运用 3S 技术,为可能引发各种病虫害灾害实施动态检测和预警,为政府防灾减灾工作提供科学依据,预警系统监测主要包括森林病虫害灾害及其相关要素和现象的观测网络,观测资料的收集、传输和交换的电信系统,灾害全程动态监测及资料处理、分析、模拟和预报警报制作系统,预报警报的传播、分发和服务系统等.

1 森林病虫害预警现状

农林重大病虫害预警是我国 十五 科技攻关项目.从进展来看,农林重大病虫害及农业气象灾害的动态监测和灾变预警技术水平明显提高.生物技术、信息技术、计算机网络等高新技术的应用,显著提高了我国主要农作物与森林重大病虫害和农林气象灾害的预警水平,目前已经对稻瘟病、小麦条锈病、松材线虫病、农林草鼠害等重要农林作物主要病虫害的种群变异、发生规律、传播能力和途径、危害状况等方面进行了动态监测,提出了灾变监测和灾害预警新技术;开发了具有国际领先水平的扫描昆虫雷达图像自动处理和识别技术;初步建立了干旱、涝渍、冷害、寒害4种灾害的长期统计预测模型,开展了基于GIS的灾害监测和评估技术方法研究.这些关键灾害监测预警技术的创新和突破,大大增强了农林重大病虫害和农业气象灾害的预警监控能力,减轻了灾害损失,为组建高层次的病虫生物灾害和农业气象灾害监测预警技术体系奠定了基础.

农林重大病虫害防治关键技术研究也取得新的突破.通过充分发挥多抗性品种、天敌昆虫等自然调控技术,加强利用化学和农业生态调控技术,结合农药安全高效使用技术,农林重大病虫害防治技术研究取得了新突破.如中国农业大学提出的 靶标适应性原则 可使农药有效利用率提高20~30%;中国农业科学院植保所提出了 抓住适期、主动出击、药肥混施、病虫兼治 的防治策略;中国林业科学院在防治美国白蛾中,将HcNPV病毒与Bt混用成复合制剂,大大提高了杀虫速率,又可使病毒长期在美国白蛾种群中流行,为国内外首创等等.这些关键技术的取得和广泛应用,大大提高了我国防御病虫生物灾害和农业气象灾害的技术水平和控制能力,同时把控害、增产、降低成本和改善生态环境作为统一目标,实现了农林业的可持续发展.

2 3S 在森林病虫害预警中的应用

2.1 3S 概述

3S 是GIS、RS和GPS的统称,即地理信息系统(GeographicalInformationSystem)、遥感(Remotesens ing)及全球定位系统(GlobalPositionSystem)的简称.在计算机及信息技术快速发展的推动下,RS、GPS与GIS结合日益紧密,为森林资源的宏观动态研究提供了精确、快速、有力的分析手段.一方面,遥感技术为森林资源研究提供了大量多平台、多时相、多波段信息源,使宏观研究和动态监测有足够的信息屏障;另一方面,地理信息系统技术强大的空间存储、管理和分析能力使得遥感信息流得到广泛应用.同时,地理信息系统中的数据库为遥感分析提供了补充资料,与遥感信息复合可产生更多的信息.

2.2 3S 在病虫害治理中的影响

目前,随着计算机的发展, 3S 技术在林业中的运用为森林病虫害的预警工作带来了帮助.森林病.

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第10卷第4期 刘 琛等: 3S 在森林病虫害预警中的应用与展望 297

系统,借助遥感进行资料的搜集,利用地理信息系统进行空间分析,以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息,进行综合集成[1],使之有效地对森林病虫害进行预测预报、灾情监测和损失估算.

在森林资源管理中,我们运用 3S 技术,建立起森林病虫害数据库,实现森林病虫害逐小班数字化动态管理,使森林病虫害的发生及其发展趋势直观的反映到每个小班.森林病虫害预警系统,其实质是病虫害信息处理及服务系统.尽管国内已有大量的数学模型应用于病虫害的预测预报中,但目前开展的仍然是以时间尺度为主的预测预报.对于空间尺度上病虫害的发生范围,尤其是迁飞害虫的异地预测仍然停留于对虫源地、虫情的定性分析上,所发出的预报只是面,与所应用的技木、手段也有很大的关系.地理信息系统技术的发展则为我们进行空间尺度上的预测预报工作提供了比较先进的手段.

2.3 病虫害预警方法

预警系统的研究目前已经成为一门学科即预警科学,它不仅有一整套概念系统和独特的理论体系,而且还有相应的方法和技术支持.我国现行病虫害预警,以人工综合分析为主,并辅以数理统计分析.

随着航片判读、抽样技术、系统仿真、最优控制理论、动态模型、定量理论、模糊数学、灰色系统理论、计算机技术、通讯技术和网络技术等理论与技术的深入研究与应用,特别是计算机的大量应用,为森林资源信息管理带来了飞速的发展.80年代后期至90年代初期逐渐系统化,以研制MIS、DSS、ES为主要特征,并对RS、GPS、GIS以及网络应用作了初步的尝试.GIS技术预测病虫害:利用GIS技术和气候统计学方法并结合农业气象学和病虫害及寄主的生物学特性能够预测当年病虫害的超冬环境和地理分布区域,为中长期预测病虫害灾变发生提供快速分析手段.GIS有两个显著特征:一是它不仅可以像传统的数据库管理系统(DBMS)那样管理数字和文字(属性)信息,而且可以管理空间(图形)信息;二是它可以利用各种空间分析的方法,对多种不同的信息进行综合分析,寻求空间实体间的相互关系,分析和处理在一定区域内分布的现象和过程.遥感数据经识别处理直接进入地理信息系统数据库[2],遥感技术作为先进手段对资源与环境进行调查是十分必要的,也是可行的.

3 3S 技术应用展望

3S 技术的发展,为林业现代化和科技化描绘出一幅宏伟的蓝图,采用当今最先进的技术手段,进行全新概念的数据采集和数据更新方法,从RS技术中获取多时相的遥感信息,由GPS定位和导航,进入GIS进行数据综合分析处理,提供动态的资源数据和丰富的图文数表,最终提出决策实施方案.在技术上可以说是跨时段的、从天空到地表的多维 立体林业 ,逐步替代传统的调查、规划、监测和管理手段,使林业行业由单一粗放的经营管理模式迈上多元化、现代化、国际化的建设发展道路.在未来的10~15年中, 3S 技术将得到更深层次的发展.例如,GPS用于飞播造林辅助导航,样地野外定位,伐区测定边界和面积,林业工程测量等,取得良好的经济效益.RS在我国林业中的应用更是令人瞩目, 三北 防护林遥感综合调查在两年时间查清了占全国60%面积的 三北 地区森林、土地、草场等再生资源的数量,并对 三北 的生态环境进行了评价.使国家有关部门在短时间里掌握了如此大面积的资源状况及变化情况,对人迹稀少、常规方法难以调查的地区,RS更显其威力,西藏自治区森林资源调查就是用遥感技术完成的.可以预见, 3S 技术将对林业产生以下影响:

(1)改变林业调查作业方式. 3S 技术能快速、实时地获取地面三维信息,使以往图像繁重的校正工作及手工作图的作业方式,变得简单,周期缩短,人工劳务介入量大大减少,成本成倍降低,整个过程将以自动化作业为主.

(2)提高了对林火、病虫害等灾害事件监测能力.我国已实现了侧视雷达扫描图像的实时数字传输,保障了对灾害事件的全天候监测,并快速地通过通讯卫星向远距离发送.

(3)编制各种林业专题图件.以往林业制图,地形图是编制其它图件的基本图,数据采集主要靠人工,使得林业专题图的编制费时费力,在一些无地形图的地区更是无法进行.利用 3S 技术可以不受时间、地域的影响,利用其获取的直接地学编码图像,直接输出包括地形在内的各种专业图件,编制时间大大缩短,精度也有了较高的保证.(

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300 湖南环境生物职业技术学院学报 2004年12月

散白蚁bralis(上唇舌状),台湾乳白蚁虽有发生,但对房屋未构成经济危害[3].南方的厦门(24.2!N)有白蚁4科8属17种,危害房屋者主要是台湾乳白蚁,当地有4种散白蚁,它们为突额亚属尖唇类(上唇矛状,而非舌状);长沙市区(28.2!N)的白蚁区系组成可视为介于两者之间(有可能存在未被发现的种属).危害房屋的既有散白蚁,又有台湾乳白蚁,它们的危害性不相上下;11种散白蚁皆为突额亚属,上唇是矛状的种类.随着现代物流的加强,一些南方种类也随之入侵长沙,典型事例为从福建随红继木北运落户长沙的象白蚁Nasutitemmessp.以及随大树进城从广西来长沙的以家白蚁为主的白蚁(我们曾调查一树木园内移来的古银杏80余株,80%以上有家白蚁危害的痕迹甚至筑有蚁巢), 南种北移 的倾向值得注意.随着生态园林城市建设的进展,城市绿地增加,古(大)树的移植增多,因此危害园林树木白蚁的严重性当予以足够重视.

无论是何种白蚁,预防和灭治都必需坚持绿色环保的方针.为此,我们必需加强对白蚁无公害防治的研究,以应对时代的挑战.

参考文献:

[1]中科院动物研究所.中国动物志等翅目[M].北京:科学出版社,1997.

[2]刘智源,江 涌,苏云祥,等.中国白蚁生物学及防治[M].成都:成都科技大学出版社,1998.

[3]陈 尧,徐海曙,胡天生,等.安庆市白蚁种类及其区系分布[J].白蚁科技,2000.17(1):18~22.

[4]金则安.厦门房屋建筑白蚁种类及危害情况调查[J].白蚁科技,1999.16(1):22~24.[4]

(上接第297页)

(4)建立森林病虫害监测体系.利用 3S 技术建立森林病虫害监测体系易于克服传统监测体系的缺陷,其优势在于:a.动态监测森林病虫害的空间分布信息;b.不仅对国家及大区域的森林病虫害进行宏观监测还能对局部微观区域的森林病虫害变化进行监测;c.在监测内容上,不仅对森林病虫害数量进行监测,更能加强对生态环境信息的动态监测;d.在信息更新方面,利用 3S 技术的实时或准实时功能,能更好地完成监测体系的信息更新.

3S 技术的集成,构成了对空间数据实时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学决策咨询的强大技术体系. 3S 在森林病虫害预警中的运用有以下几点优势:a.可以直观准确地反映不同森林病虫的分布范围、发生面积、危害程度及确切地点;b.有利于研究病虫害种群数量随着时间和空间而演变的全过程,以及病虫害种群与自然环境因子之间的相互作用;c.可及时、准确预测病虫害种群的未来消长趋势;d.可实现病虫害数据在网上及时、准确、连续的传输和预报发布;e.可切实为我国森林病虫害防治工作提供决策依据.

4 结语

近十年来,随着计算机应用的不断普及和新的数学分析预测理论、技术、方法的产生.病虫害的计算机分析预测、系统分析预测、计算机模拟预测等在病虫害测报工作中的比重逐渐增加.传统的人工综合分析、数理统计分析已不能满足目前林业发展的需要,必须加快建立健全监测预报体系,抓好全国防治检疫信息网络和国家级中心测报点建设,逐步应用航空监测技术,提高监测预报的科技含量.同时,建立长期的防灾减灾机制,确保可持续发展战略.今后, 3S 在森林病虫害预警中的应用将会有更大的发展.参考文献:

[1]陆守一,唐小明,王国胜.地理信息系统实用教程[M].北京:中国林业出版社,1998.

[2]何国辉,江太辉,甘俊英.地理信息系统的研究[J].计算机工程与应用,1998,(12):68~70.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wb41.html