3S技术在森林虫害动态监测中的应用研究

王淑君

摘 要：3S应用技术中主要包括RS技术、GPS技术和GIS技术应用，3种技术在实际的应用中具有较大的不同，但是在相互协同作用中，却又是相辅相成，为森林中病虫害的动态检测提供了真实可靠的数据基础。病虫害在森林工程中的破坏性已经逐渐的凸显出来，虫洞等质量危害造成了在木材经济利用中的资源浪费使用，因此，在未来的建设中应加强病虫害的监测与防治技术的实施，提高森林工程的资源保护工作。

关键词：3S技术；森林工程；病虫害；动态检测；应用分析

在虫害动态监测领域，传统的动态监测基础理论及监测技术研究主要集中在森林害虫空间分布型与抽样技术研究、森林害虫灾变规律及其与环境相互关系的机理研究、物理化学监测技术应用研究及数理模型预报技术应用研究等方面。但传统的监测方法实时性差，不能进行大范围的宏观动态监测，且无法阐明特定生态系统的可入侵性，以及入侵与灾变的关系。为此，在传统的监测理论和技术研究的基础上，应用3S技术对森林虫害进行动态监测已成为近年来研究的热点问题。

一、3S技术在森林害虫动态监测中的应用分析

1、RS的应用分析

RS是远距离的遥感技术，在森林防护病虫害的预防与信息搜集中具有重要的应用，利用这种非接触性的测量设备，可以对害虫本身的飞行动态、病虫的危害和害虫的生活环境做出信息的搜集，为害虫的进一步防治提供了信息基础。其监测的原理是通过雷达和反射性电磁波的形式，与航空摄像相结合，并在计算机系统上显示动物的形态结构和实质危害等。在森林病虫害的动态检测中，RS技术应用与害虫栖息环境的检测较多，主要是因为RS能够获取害虫寄居植物、栖息环境变化、湿度和温度等的实时准确检测，是动态检测技术中最可靠的应用识别。

RS技术在虫害动态监测研究中，对害虫本身的监测，雷达和航空遥感技术应用研究起步早、范围广，几乎涉及到了所有重要的迁飞性害虫；对害虫产生危害的监测，应用航空和航天遥感技术对失叶率和危害级别的研究国内外报道都很多；对害虫栖息环境的遥感，国内外研究均不多，在众多环境因子中，尤以寄主植物的研究最少，起步最晚；在数据源方面，雷达遥感和航空遥感的应用研究较多，航天数据源的选择以LandsatTM最多；在研究尺度上，对大尺度的种群动态研究较多，而对小尺度的危害情况研究较少。

2、GPS的应用分析

GPS地理信息系统在工程勘探中具有最广泛的应用，无论是在建筑工程、矿产勘探还是在森林营林工程中，都具有不可取代的地位。在森林病虫害的实际应用中，主要作为遥感技术的辅助工具应用，但是却比其他的动态监测系统相比能够获得更多的监测数据。GPS在病虫害的应用中一般对病虫活动的地面进行实时监测，并根据病虫气息的时间、环境等构件空间模拟系统，通过网络化地图的构建，能够模拟出病虫的活动习性，有利于进一步治理技术的开展。

GPS技术在病虫害动态监测研究中，应用GPS辅助遥感影像信息提取及应用GPS进行航空摄影摄像监测导航较多，尤其是在1992年我国将航空录像技术的研究列入了中美合作和国家攻关项目后，我国很多地区都引进了导航和通讯设备，并开发了相应的处理软件，使得GPS在飞防导航的应用研究中产生了一个新高潮。

3、GIS的应用分析

GIS集成系统在森林的病虫害的应用中，可以构建出预测病虫害的模型，通过治理计划的设计，在GIS中制定工作路线。在森林系统的集成应用中，还可以通过GIS和GPS的结合对病虫害进行检测，GPS通过卫星系统对地面信息的资料进行获取，并提供给GIS可靠的研究区域。同样RS和GPS亦可以通过集成的方式进行森林作业，改善了遥感定位不准确的缺点。

在应用GIS技术进行虫害动态监测研究中，我国发展得相对较为成熟，涉及的害虫包括舞毒蛾、马尾松毛虫等10余种；但将GIS与地统计学、遥感技术、计算机科学和人工智能等相结合用于综合分析害虫时空动态的研究起步较晚、研究较少。

3S集成技术体系由3部分组成，即数据采集、数据处理及分析、管理、再更新部分，三者有机结合密不可分。数据的采集主要包括2部分，即现时调查数据和基础调查数据，现实调查数据主要是借助GPS定位功能通过野外实地观测测量得到，基础调查数据主要通过搜集本地区的各种调查数据获得。

二、3S技术在森林病虫害动态检测中的发展趋势

1、从技术手段上看，3S集成技术应用将成为今后的主要发展趋势。可以说在3S集成提出以前，3个“S”在虫害动态监测中的应用经历了几近平行的发展历程，3S集成应用除了能够体现3个“S”单独使用所体现的优势外，还表现在动态性、灵活度和自动化等方面，所以应用3S集成技术对虫害动态监测将成为今后技术手段上的主要发展趋势。

2、从集成方式上看，3S整体集成必将成为今后在虫害动态监测应用中的重要发展趋势。由于RS，GIS和GPS在功能上的互补性，且3S的整体集成并不仅仅是三者的简单加和而是其有机结合，所以3S的整体集成不仅能充分发挥其各自的优势，而且能够产生许多新功能。在对两两集成的大量应用研究基础上，应用3S的整体集成必将成为今后在虫害动态监测研究中应用3S技术的重要发展趋势。

3、从研究方向上看，对害虫栖息环境的监测将成为今后研究的主要方向。以往对于害虫本身的监测及害虫产生危害的监测研究较多，对害虫栖息环境的监测研究却不多，而只有掌握害虫本身的数量增长规律与其生态影响因子的关系，才能对害虫的为害进行预测和动态监测，所以对害虫栖息环境的监测将是今后虫害动态监测的主要研究方向。

4、在遥感数据源方面，高分辨率、高光谱和高时间分辨率的遥感数据应用将成为研究热点。随着航天遥感技术水平的提高，数据源分辨率有了较大的改进，这使得应用高分辨率的航天影像进行虫害动态监测的定量和定性研究成为可能，但应用高分辨率的影像数据仍有很多的技术问题尚待解决，所以应用高分辨率航天遥感影像研究虫害动态监测将成为今后的研究热点。

5、在研究尺度方面，对虫害动态监测的小尺度定量研究将成为主要发展方向。随着遥感图像的时空分辨率的进一步提高及对高分辨率、高光谱和高时间分辨率的遥感数据的进一步应用研究，对于虫害动态监测的研究将会突破传统大尺度的定性研究，而开始走向小尺度的定量研究。

结语：3S技术在森林病虫害的动态检测中具有科学的利用价值，通过对RS、GPS和GIS系统等的结合使用，在技术上提高了自动化的应用，在研究方向确定了病虫害的增长情况和危害的严重性，在集成方面弥补了各个监测系统的缺点等。通过3S的应用技术实施，森林的病虫害防治技术得到了有效的应用，并能够根据病虫们的动态信息的获取，预防了病虫的大面积爆发现象，为营林工程的可持续发展建设提供了技术支持。

参考文献：

[1] 刘斌.3S技术在江苏市森林覆盖率监测中的应用研究[J].江苏林业科技，2011（04）.

[2] 郑海军.3S技术在翔安区森林资源年度家监测中的应用研究[J].林业勘察设计，2014（09）.