烟台市福山区松材线虫病无人机普查经验探讨

2023-06-07孙超张绪庆

南方农业·上旬 2023年2期

孙超张绪庆

摘要据山东省烟台市福山区2017年度林地变更调查结果，全区林地面积35 873 hm2，其中松林面积9 747 hm2，占林地面积的27.17%。松科植物是松材线虫病高度易感染树种，而松树是福山区主要的造林绿化树种，为了较为确切地了解全区松材线虫病的发生情况，预防该病的大面积发生危害，本次普查使用人工踏查和机动性多旋翼无人机搭载高分辨率专业相机普查相结合的方法进行。以无人机遥感普查、地面踏查和详查相结合的方法针对各类数据进行核查校正；同时选择非疫点区域和疫点边缘区域进行抽样核查，以确定疫区范围及疫点个数的准确性。经验证明，采用无人机拍摄正摄图和定点拍摄图标记枯死木坐标点，并利用 ArcGIS、GlobalMapper、奥维地图等软件将枯死木坐标点与松林资源信息整合，使得枯死松木可以在小班中精确定位，对下一步开展枯死松木除治工作具有实际指导意义。

关键词松材线虫病；无人机普查；经验；山东省烟台市福山区

中图分类号：S763.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.03.056

松科植物是松材线虫病高度易感染树种，而松树是福山区主要的造林绿化树种[1]，福山区现有松林面积9 747 hm2，占生态公益林总面积的67%，同时，松材线虫病的传播媒介松褐天牛在福山区分布广泛，也为松材线虫自然传播创造了条件。随着交通、通讯、项目开发以及贸易往来等越来越频繁，无形之中又增加了疫情传入的概率和危险，如果放任松材线虫病扩散蔓延，将给森林资源带来不可估量的损失，使几十年的造林绿化成果毁于一旦。目前，松材线虫病在福山区部分镇街及烟台市其他县市区都有发生。福山区于2013年4月在回里镇葫芦头南坡首次发现死亡松树13株，经市森保站鉴定为松材线虫病，截至目前，全区已有清洋街道办事处东留公林地、福新街道办事处炮山林地、回里镇葫芦头林片3个区块发现松材线虫病疫情，总面积约66.67 hm2。在2015年的普查[2]中，门楼镇、张格庄镇、国有福山林场又相继在属地松林中发现多株死亡松树，虽经现场取样分离尚未发现松材线虫虫体，但目前形势不容乐观。2015年10月，福山区被山东省政府列为松材线虫病疫区。

1 基本情况

福山区2017年度林地变更调查结果，全区林地面积35 873 hm2，森林覆盖率43.5%。其中松林面积9 747 hm2，占林地面积27.17%。

1.1 普查方法

普查使用人工踏查和机动性多旋翼无人机搭载高分辨率专业相机，根据福山区自然资源局提供的森林资源2017年度林地变更数据，整理并规划普查区域范围，在普查区域内进行全覆盖航拍并结合人工踏查[3]。

1.1.1 地面踏查影像数据采集

在普查区域内的公路沿线、通信塔、高压电力塔等设施周边进行人工地面踏查，根据松材线虫病的发病特点，采集病死、枯死、濒死松树的影像数据。通过手持GPS设备上传已核查的病死、枯死、濒死松树的点位信息。同时使用专业手持设备对已完成地面踏查的小班矢量图进行处理完成地面踏查数据的采集[4]。

1.1.2 航空影像数据采集

根据松材线虫病枯死木的历史发生情况，对需要监测区域进行前期人工勘查，确定普查的范围和小班。通过无人机地面站系统对监测区域进行飞行区域规划和航线规划设计，利用无人机搭载的高分辨率专业相机，在监测普查区域内全覆盖进行全自主飞行航空摄影，采集检测区域的航空影像数据。

1.1.3 影像数据传输

通过对人工踏查和无人机采集回来的数据进行数据加密等操作，将人工踏查影像数据和无人机航空影像数据、无人机POS数据、相机参数等数据通过多媒体介质传输到专业数据处理终端平台进行数据处理。

1.1.4 影像数据处理

林业无人机数据处理中心通过Lightroom、DJI Terra、Pix4D等专业的数据处理软件对收到的数据进行匀光匀色、除雾、影像快速拼接等手段处理，根据各地具体要求生成各种数值分辨率的正射影像图（DOM）。

1.1.5 枯死木勾绘及点位信息处理

利用高精度DOM正射影像图，专业技术人员通过枯死木勾绘系统对监测区域内枯死树、变色树、异常林区进行定位[5]，勾繪出疑似枯死木分布点，并输出疑似枯死木分布点精准地理坐标信息，形成文档报告。

1.1.6 人工地面核查

地面核查技术员对照高精度DOM正射影像数据和枯死木分布点精准地理坐标信息表，选取不同枯死木分布点密度梯度的典型小班[6]，进行人工踏查及标准地调查，以精准核查疑似枯死木坐标。

具体操作为：在普查小班中选取10%具有代表性的典型小班，人工核查小班内枯死木株数，并与无人机普查得出的小班内枯死木株数对比，计算校正系数K：

K=人工核查枯死木株数/无人机普查枯死木株数

枯死木株数=无人机普查枯死木株数×K

1.2 普查技术标准

严格按照《松材线虫病普查监测技术规程（GB/T 23478-2009）》、国家林草局《国家林业和草原局生态保护修复司关于做好松材线虫病疫情监测普查工作的通知》（生防函〔2021〕59号）及《松材线虫病防治技术方案（林生发〔2021〕110号）》的要求执行。以相关疫情乡镇（街道）提供的服务范围内的日常监测数据为基础数据，利用Arcgis、GlobalMapper、奥维等地理信息处理软件进行系统加工和统筹分析，以无人机遥感普查、地面踏查和详查相结合的方法针对各类数据进行核查校正；同时选择非疫点区域和疫点边缘区域进行抽样核查，以确定疫区范围及疫点个数的准确性[7]。

1.2.1 数据收集与加工要求

采用Arcgis、GlobalMapper、奥维等地理信息处理软件，对提交数据进行处理，初步明确普查范围内枯死松木所在位置及数量[8]，系统掌握提交数据的各项信息。并根据各项信息做好后期核查的统筹安排，包括核查样线设计、抽样比例设计等。

1.2.2 无人机远程遥感普查要求

根据普查区域内的松林小班图，规划普查线路，组织专业无人机操作人员利用搭载30倍光学变焦的大疆精灵（Phantom）4 RTK和大疆经纬（Matrice）M300 RTK（搭载全画幅、高精度、快速拍摄的Zenmuse-P1镜头），通过无人机实时视频传输、无人机摄影测量等先进技術对枯死松树进行视频拍摄（枯死木发生区域、重点区域进行正射影像拍摄），对病情严重的地区进行标记。

1.2.3 人工地面核查要求

在无人机远程遥感普查后，设定路线进行全面人工核查。抽取普查范围内10%疫区范围的松林小班（每个疫点选取2～4个小班，每个小班面积不少于13.33 hm2），具体为采取目测或者使用望远镜等方法观测，沿踏查路线调查有无出现针叶褪色、黄化、枯萎以及呈红褐色等

松针变色症状的松树。对于枯死松木分布较为集中的区域，组织人员深入小班内部进行定位、标记、计数，准确修正区域内枯死松木数量和位置。

1.2.4 详查技术要求

详查范围包括：1）各疫区乡镇提供数据涉及新发生疫点的全部范围；2）在全区非疫点区域松林和疫点周边松林抽取不低于5%松林面积。具体方法即详细调查疫情发生地点、寄主种类、发生面积、病死松树数量、林分状况，以及传入途径和方式等情况，并对病死松树进行精准定位，绘制疫情分布示意图和疫情小班详图。

1.2.5 松材线虫病送样检测要求

对于新发疫点的确认，必须采样进行检测是否确实为松材线虫病感染。松材线虫病抽样及检测严格参照《松材线虫病防治技术方案》（林生发〔2021〕59号）执行。

1.3 普查范围

为贯彻“预防为主，科学治理”的指导方针，防止松材线虫病扩散传播，本次普查规划范围在2020年松材线虫病秋季普查数据的基础上，围绕2020年枯死木分布小班向外延伸 1 km范围，重点调查交通沿线、厂矿、木材制品生产企业、建筑工地、信号塔等周边松林，以及从疫区购买设备的单位周边区域松林和人为活动和物流频繁区域周围的松林等[9]。

人工踏查和无人机航拍普查了福山区全部的松林面积，其中人工踏查面积5 982.91 hm2、无人机航拍面积3 764.85 hm2，覆盖高新区、经济开发区、东厅街道、福新街道、清洋街道、门楼镇、臧家庄镇、回里镇、张格庄镇，高疃镇共10个乡镇（街道）和1个林场，胡家夼村、善疃村、姜家夼、李家沟、曲家沟等36个村，共计1 661个小班（详见表1、表2）。

2 普查结果

经调查发现死亡松木数量达到25 853株，其中病死松树22 151株，濒死松树3 139株，其他原因死亡松树563株；疫情小班40个，发生面积409.77 hm2，涉及福新街道、门楼镇、回里镇、张格庄镇4个乡镇（街道）17个村（详见表3）。

3 经验体会

无人机用于林业病虫害监测主要是以遥感（UAVRS）技术作为航空遥感手段，利用高分辨CCD 相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理。本次普查生成的 1∶1 000 的正射图和枯死木坐标，提高了普查效率和准确性。根据国家林业局《松材线虫普查监测技术规程》，监测普查到的枯死松木应落实到小班。但在实际调查中，因为松林资源分布数据不准确，加上一些林地地势险峻，人工调查难以实现，无法判定枯死木在小班中的具体位置。本次普查采用无人机拍摄正摄图和定点拍摄图标记枯死木坐标点，并利用 ArcGIS、GlobalMapper、奥维地图等软件将枯死木坐标点与松林资源信息整合，使得枯死松木可以在小班中精确定位，该经验对下一步开展枯死松木除治工作具有实际指导意义。

4 存在的问题与措施建议

4.1 存在的问题

1）敏感区域多。普查区域内存在禁飞区、限高区及军事禁区等敏感区域，普查人员和无人机都无法进入敏感区域内进行普查工作，一定程度上影响了普查工作的顺利开展[10]。

2）部分区域已完成和正在进行除治工作。普查区域内的部分疫情小班已完成或正在进行除治工作，针对此类区域松材线虫病疫情发生的实际情况与本次普查的结果可能存在一定误差。

4.2 措施建议

1）针对敏感区域，积极与相关部门进行沟通协调，进行无人机作业申请，不能进行无人机作业的，结合最新影像数据进行分析，准确完成敏感地区的普查工作。

2）积极与县级林业主管部门进行对接，将部分区域已完成和正在进行除治松材线虫病疫的株数、数量、位置进行对接，将其纳入本年度普查参考范围，将普查工作做到准确细致，为松材线虫病的后期防治工作奠定基础。

参考文献：

[1] 谢春春，张倩，马海涛，等.胶东半岛地区松材线虫病普查监测技术[J].安徽林业科技，2021，47（1）：35-37.

[2] 郝建清.我省圆满完成今年松材线虫病秋季普查[J].河北林业，2020（10）：6.

[3] 陈国恩.基于GIS的泰山松材线虫病除治管理系统的设计与实现[D].泰安：山东农业大学，2022.

[4] 2018年松材线虫病疫情集中普查工作全面完成[J].山西林业，2018（4）：3，48.