基于卫星遥感影像的森林病虫害监测研究进展

岳彩会 乔润喜

摘要：森林病虫害的灾害问题对森林资源的保护与安全造成了严重的影响，需要及时的开展森林病虫害监测作业，保障此项作业在实施阶段的快速性和准确性，从而加大对病虫害问题的防治力度。现阶段需要利用卫星遥感影像技术，为森林病虫害监测作业的顺利开展奠定良好的基础，通过对此类技术的应用方法和操作要点加以分析，基于系统化的总结和完善加深对卫星遥感影像森林病虫害监测系统的研究和开发力度，充分的发挥卫星遥感影像系统在森林病虫害监测作业当中的实用价值。

关键词：卫星遥感影像;森林病虫害;监测措施

当森林出现严重的病虫害问题时，不仅不利于树木的正常生长，还会降低森林的整体质量，从而导致大量的森林资源遭到破坏，进一步演变成了更为严重的生态环境失衡和造成更大的经济损失。在使用卫星遥感监测方法的过程中，可以扩大实际的监测区域，并对受害林木的实际情况予以客观的评估，采取有针对性的控制措施，抑制森林病虫害的发生和蔓延;基于精准化的预测，实现对森林病虫害灾害问题的进行有效地防控。

1 分析基于卫星遥感影像监测森林病虫害实际情况

通过对遥感影像的记录状况加以分析，利用识别图像处理等计算机信息提取技术和功能，再结合其他类型的辅助类材料，实现对森林病虫害问题的全面检测。当森林受到病虫害的严重危害时，则会引起失叶等方面的问题，在开展监测作业的过程中，需要针对森林区域的病虫害发生、发展和造成的损失等情况加以评估，且这方面的评估内容在森林病虫害监测阶段具有重要作用。当森林遭受到病虫害问题的危害之后，林木的外观、树冠形态变化以及内部生理都产生了一定程度的变化，并且对植物的反射率造成了相应的影响，植物反射率的变化情况能够引起光谱特性等方面的变动，而这些特性可以利用卫星遥感传感器进行捕捉，通过分析遥感影像光谱值的整体变化状况，进一步掌握林木的内部结构异常变化情况。植被指数属于较为常用的监测方法，并且具有有效特性，利用比值植被指数监测森林病虫害的实际状况，能够获得较为良好的监测效果。首先，可以利用多种不同类型的图像处理措施，及时的消除在波普产生阶段的差异化情况，避免对整体的监测精准程度造成不良影响，接着提取两期不同类型的影像比值植被指数，在最后将两期影像的AVI相减，从而获得植被的指数差，以定量分析的形式掌握森林的失叶情况，从而制作出清晰的图纸等内容。失叶检测属于森林生态学在研究阶段的关键组成部分，在受到失叶等方面问题的影响时，则会造成林木的林冠产生变化，需要将这些的内容纳入到森林经营管理项目当中，采用卫星遥感技术扩大实际的监测空间和监测范围，以实时化的监测措施掌握林冠的动态变化情况，利用卫星遥感监测技术明确森林病虫害问题的发生趋势。

2 利用卫星遥感影像监测森林病虫害的相关技术和主要方法

对于森林的病虫害问题来说，实际上所涉及到的种类具有多样化的特点，且不同的森林所受到的危害状况具有差异性。与此同时，所选用的遥感数据类型各不相同，最终所选用的监测方法也有所不同，从而保障了技术方法的多样性和丰富性。在开展森林病虫害卫星遥感监测应用研究项目的过程中，严格执行早发现、早监测的病虫害防控理念，及时的选取有针对性的防控措施，控制病虫害的发生和蔓延，通过对森林的整体受害情况加以评估，在严格防控的基础上进一步减少灾害造成损失等问题的出现，从而确保早发现、早预防、早除治等方面的森林病虫害治理工作目标能够顺利实现。

2.1 植被指数法

结合地表植被的实际状况，可以选用植被指数的方法对森林现阶段所遭受的病虫害危害加以度量，通过对叶生物量所发生的变化加以分析，充分的将此方面的数据信息反映在影像当中，使专业技术人员能够及时的掌握植被指数的变化状况。另外，在收集植被指数等信息的过程中，还可以确保此类指数能够对病虫害的发生和发展情况进行标示，以此来分析植被指数的变化情况，从而实现对病虫害灾害的有效和及时监测。

2.2 传统影像模式识别方法

2.2.1 影像差值法或影像比值法

通过将多时相影像与单时相影像进行比较可以看出，在使用前者检测方法的过程中，不仅能够获得更加精准的分类程度，还可以对多种不同类型的病害进行监测。影像差值法主要是指两个小时以内所获得的影像，且此类影像在相减的同时，从而衍生成为了新的影像。如果尚未发生病虫害灾害的区域，那么其影像值为零，而对于受到病虫害危害的森林区域，此时的影像值不为零。比值法主要是指在两个小时以内的影像，对其进行相除之后从而获得的新型影像资料。当森林区域尚未受到病虫害的危害时，那么影像的数值较为近似，若受到了病虫害的严重危害时，那么其影像数值处于大于1或者小于1的状态。在使用此类方法的过程中，主要是针对监测光谱变化上的呈现出具有明显失叶程度的区域，且此类区域的面积相对较大，并且失业情况过于严重。

2.2.2 影像分类法

在多光谱影像监测技术的使用过程中，为影像分类法的操作提供了充足的空間，并且使影像分类法呈现出了良好的适应性，在受到病虫害危害时，林木冠层光谱区域可以使用影像分类法，从而明显的掌握冠层光谱的变化状况，并为检测作业的开展奠定良好的基础。单时像影像以及多时相影像属于影像分类方法当中的关键组成部分，其中，在使用多时相影像方法的过程中，能够获得较为精准的分类程度。当林木受到舞毒蛾等害虫的危害时，则会引起失叶等状况，可以在TM与SPOT等影像的共同作用下，对此类病虫害问题进行分类实验，可以基于监督和非监督等两种不同类型的分类实验，将最终的监测精准程度保持在80%左右。例如：在检测落叶松等森林区域的过程中，若落叶松受到了早落病的危害时，那么树冠的针叶部分呈现出了黄色的状态，并且不断形成以自上而下的形式出现了失叶的情况，最后导致叶片死亡最终演变成为深灰色的状态。通过对树冠的变化进行识别和分析可以看出，可以引起影像光谱变化状况，从而呈现出了差异化的特点，可以利用影像分类的方法，对于受到损害的落叶公等树木进行检测。

2.3 其他类型的影像处理方法

在使用其他类型影像处理方法的过程中，包含了缨帽变换、变化矢量、主成分变换、光谱混合以及纹理特征等多种不同类型的分析方法，将其全部融入到森林病虫害问题监测作业的实施阶段，有助于进一步提高病虫害监测作业的实施效果。在开展森林病虫害问题监测作业的过程中，由于尚未全面的消除相应的成像条件，并且受到了地形、迹象等多方面因素变化状况的影响。在使用传统类型的影像分类差值法或者比值法监测森林病虫害问题时，则无法获得更加优质的监测效果。例如：在分析落叶松毛虫危害等问题的过程中，可以针对落叶松的纹理特征加以分析，从而构建相应的纹理量。在分析纹理量显著差异性特点的基础上，从而获得了有效的落叶松毛虫害信息数据，为森林病虫害监测工作的顺利开展奠定了良好的基础。

3 光谱分析技术

3.1 红边参数分析

在使用红边参数分析研究方法的过程中可以看出，当植物受到了病虫害的严重危害时，光谱情况则随着相应的反应程度进行改变，红边的拐点位移、红界光谱的蓝移以及蓝边的斜率变化情况较为明显。在使用红边参数分析方法的过程中，主要涉及到了红外波段和近红外波段，且植物的光谱反射率呈现出了由低到高的状态，中间的光谱区域则可以作为宏边区进行研究，通过对红边特性进行分析，可以及时的探测出病虫害的实际状况，进一步监测植被的健康情况。

3.2 分析叶绿素的最大吸收深度

当森林区域受到了病虫害危害时，林木的叶片叶绿素浓度则会逐渐降低，且光谱的红边则会产生相对位移情况，与其相连的光谱吸收则会呈现出变浅的状态。此时可以看出植物受到病虫害的危害状态较为严重，那么光谱吸收的变浅程度则会逐渐增大。为此，可以通过对叶绿素的最大吸收深度加以分析，并将此方面的数据信息作为表中植物健康状况的重要数据，以定量的分析方法掌握植物的光谱变化情况。

4 基于卫星遥感影像研究森林病虫害监测工作的发展趨势

一方面，综合运用多种技术和方法，并为图像的处理和信息的提取提供支持，识别并消除林下植被以及土壤等基础因素对灾害光谱所造成的干扰，从而对伪信息加以剔除。在使用多源遥感数据方法的过程中，需要对影像的纹理特征予以高度的重视，从而加大对树木冠层结构特征的分析力度，进而达到突出灾害信息、抑制噪声的目的。另一方面，实现对多源遥感数据的综合应用。在开展森林病虫害监测作业的过程中，可以基于高分辨率的影像数据，从光谱、空间以及时间等多种不同的角度入手，从而拓展多源遥感数据应用空间，基于丰富的数据信息提高病虫害监测的精准程度。

5 结论

为了能够促进森林病虫害遥感监测技术的研究进程，并在开展森林病虫害防治工作的过程中，为此类工程项目提供充足的数据参考依据，保障数据内容的科学性、准确性与可靠性，需要实现对卫星遥感影像监测方法的有效使用，及时地找出在森林病虫害研究阶段的主要问题，从而采取有针对性的改善措施，基于多种不同类型的监测技术为森林病虫害监测作业的顺利开展提供良好的技术支撑。

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