无人机在松材线虫病监测应用研究

摘要：近年来，无人机技术在林业上，特别是对病虫害的监测方面的应用越来越广泛。松材线虫病是一种毁灭性流行病，被称为松树“癌症”。通过无人机可以对松材线虫病的发生进行及时监测预警，做到早发现早处置。本文对无人机技术对松材线虫病应用情况进行分析介绍，为该技术的大面积推广提供参考。

关键词：松材线虫病；无人技术；监测预警

目前对松材线虫病的防治方法主要有两种，一是给健康松树打孔注药，二是针对媒介昆虫进行防治。但这两种防治方法的成本较高，给地方带来财政带来了较大的压力。无人机技术可以准确获取事先确定好的监测对象的图像，通过综合运算、减法运算、比值运算等运算方法增强图像的清晰度、对比度等。如果利用无人机进行对松材线虫病的监测预警工作，就会做到早发现早处置，避免病害的扩散和蔓延，能够最大程度地降低林区的损失。

当前在对松材线虫的监测中应用最多的是多旋翼无人机。多旋翼无人机由于操作难度小、成本相对较低、可以在较短的时间内进行巡航作业等优势，成为了民用监测的首选平台。

除此之外，还要科学地选择好数据处理平台。ArcGIS平台属于综合性平台，在信息处理方面具有很强的能力，系统兼容性强，因此成为了目前各平台中应用最多的平台。

松材线虫病一经感染，便会快速扩散，且发病周期短，可在较短的时间内造成松树的大面积死亡，给社会带来巨大的经济和生态损失。我国适合松树生长的区域包括东北地区、华东地区、华北地区和华南地区。当前在松材线虫病监测中，无人机遥感技术一般无法全覆盖应用，监测点的分布通常为点状，且多数还是采取人工的方式进行检测。由于松树分布面积广且地形地势复杂多变，利用人工进行监测往往需要耗费大量的时间及精力，监测结果在很大程度上会受到监测人员的经验、责任心以及监测环境条件等因素的影响，检测结果的准确性难以保证。近些年随着无人机遥感技术的普及，可以实现对松材线虫病等林间病虫害监测的全覆盖，快速实现多个角度、动态化、高效率监测，做到早发现、早防控。结合当前无人机遥感技术应用的实际效果，未来技术人员可在稳定性、续航时间、平衡性等方面不断提高性能，在现有图像获取及处理能力的基础上进一步提高。

当前我国无人机遥感技术的应用主要有图像分类法和目视判读法。图像分类法就是对调查物的光谱特征进行利用，结合判别函数、计算机算法等，按照性质做好监测图像的分类，以便快速的对图像做出正确的判断。目视判读法也叫人工判读法，即通过人工的方法判读监测获得的遥感影像数据，并结合目标物的特征进行绘制，最终将监测图像中的有效信息提取出来。

在松材线虫病的监测过程中，目前推广的无人机技术中可以实现多光谱仪技术的应用，能够清晰地获取松树林间的高光谱数据，并结合光谱特征分析的结果，对松材线虫病的发生阶段做出正确的判断。如马尾松树的光谱明显分布在红光区、绿光区、近红外区，且变化较为规律，因此通过分析获得的光谱特征即可判断林间是否发生了松材线虫病的侵染以及发病的程度、重发的区域等。例如，针对某森林疫情的监测要求，选择搭载了单反相机的小型无人机进行工作，在实际监测工作中一般水平位置上变色立木误差平均值在12.65米，识别松树枯死情况，一般误差率平均在17.79%，调查松树变色立木数量情况，准确率平均在93.78%。目前我国北方地区在松材线虫病的监测中通过无人机遥感技术的应用，取得了较好的预测效果。利用无人机遥感技术，可以實现在大面积的松林内对松材线虫病进行监测，可以有序地推进松材线虫病监测工作的开展。监测松材线虫过程中，无人机遥感技术识别病害情况的方式还包括松材的纹理特征和颜色特征，结合监测的结果做出健康程度的判断。健康程度通常分为3类，包括重度、中度、轻度。针对监测中识别的染病松树，相关人员可以及时开展销毁等工作，对控制该病的扩散蔓延比较有利。

无人机对松材线虫病的监测技术不仅可以在全地形得到应用，还能通过光谱特征变化分析出松材线虫病感染的程度，为防治人员除治病死树提供便利，做到及时发现及时处理，防止危害面积的扩大，保证林业生态安全。

作者简介：孙光明（1970-），男，本科，工程师。研究方向：林业有害生物防治。