“3S”在森林病虫害预警中的应用与展望

（福建林业职业技术学院 福建，南平 353000）

森林病虫害的产生会给森林带来很大的危害，它既会影响林木的健康生长，使林木的观赏性大大降低，还会导致林业产品的产量和质量降低。如今，世界上的很多森林都遭受到了不同程度的病虫害威胁，我国是遭受森林病虫害威胁最严重的国家之一，给国家带来重要经济损失。在人们传统的想法中，森林火灾才是威胁森林健康的主要因素，但是经过调查发现，我国林业因病虫害造成的损失是火灾造成损失的214 倍，由此可见，病虫害对森林健康的威胁是不容小觑的。为了使我国的自然生态资源得到合理的利用和充分的保护，使我国的林业资源能够在未来的社会发展中发挥越来越大的积极作用，在政府的支持下，很多学者和科学家纷纷投入到了森林病虫害监测预警工作的研究中，传统的森林病虫害监测预警工作存在较大的弊端，它不仅工作量大、效率低，而且监测预警的准确性也比较低，而如今的以遥感、地理信息系统、全球定位系统为基础的森林病虫害监测预警系统则能够很好地避免这些缺点，能够使森林病虫害的监测预警工作变得更加高效、更加精确。

1 3S技术简述

顾名思义，3S技术主要包含了三种技术，遥感技术能够帮助林业工作人员了解受害植物的具体信息，地理信息系统能够对相关的病虫害数据进行分析处理，全球定位系统能够实现森林内精准的定位，这三种技术组成的系统给林业保护工作做出了很大的贡献。3S技术不仅能让森林病虫害被及时地发现、解决，还能起到预测监控森林火灾的功能，在很多自然保护区里，也会运用到3S 技术。所以，我国林业的健康、稳定发展离不开3S技术的科学运用，本文具体分析了3S 技术系统在森林病虫害监测预警中的主要应用。

2 3S技术在森林病虫害预警方面的应用

在森林病虫害监测预警工作中，3S技术具有动态性、准确性的特点，它能够快速地搜集呈现森林病虫害的具体信息，并对这些信息进行分析。由于3S 技术在林业保护工作中具有很大的价值，所以很多国内外学者、企业都纷纷投入了时间和财力来研究这项技术。

2.1 RS技术的特点和应用

森林里的植物在遭到病虫害侵袭的时候，会发出一种波普值，这种波普值与植物正常时发射的波普值有所不同，遥感技术就是通过分辨波普值的不同来识别森林病虫害的。遥感技术能够通过分辨波普值的异常来呈现森林病虫害的分布情况。遥感技术主要有三个方面的优点，一方面，它的监测面积比较大，工作人员在搜集病虫害信息时更加快速便捷，另一方面，它能够获取到稳定的信息，除此之外，它的监测周期比较短，能够帮助工作人员获取及时、准确的一手资料。遥感技术能够监测到病虫害的生活习性以及林木受危害的程度，能够让工作人员及时了解森林遭受病虫害的基本情况。

目前，在森林病虫害监测预警工作中，使用最多的遥感技术是雷达遥感监测技术、航空遥感监测技术和卫星遥感监测技术。遥感技术在森林病虫害监测预警中的应用始于19 世纪30 年代。科学家们运用遥感技术追踪有害生物的迁移轨迹和植物的失叶率，并取得了显著的成果，慢慢地，人们开始认识到遥感技术在森林病虫害监测预警工作中的重要作用。

在我国，遥感技术在森林病虫害监测预警中的应用始于20 世纪70 年代，我国最初使用的是雷达遥感技术。云丽丽在研究中应用雷达遥感监测技术对马尾松毛虫成虫进行了细致的研究，并在研究中掌握了马尾松毛虫成虫危害植物的轨迹，令人兴奋的是，该项科学研究并未打草惊蛇，马尾松毛虫的生活丝毫没有受到影响，所以研究结果的价值是很大的。该项研究主要得出了两条结论，首先，即使马尾松毛虫处于143 m 之外的位置，雷达遥感技术仍旧能够及时探测到马尾松毛虫的具体信息，其次，如果一个马尾松毛虫成虫被挂在缓缓上升的氢气球上，当氢气球上升到1020 m 的高空的时候，马尾松毛虫的相关信息仍旧逃不了雷达遥感技术的监测。除此之外，大兴安岭和江山市的马尾松毛虫也受到了我国科学家的重视，我国科学家通过利用气象卫星数据对这两个地区的马尾松毛虫的危害进行了监测研究，结果得出了两条结论，首先，通过运用TM技术，植物叶片的损失率和数据图像之间呈现出来的关系能够被清晰明了地显现出来，其次，不同松毛虫的重危害等级能够通过卫星遥感监测技术被快速分辨出来。

2.2 GIS技术的特点和运用

GIS技术与电子计算机技术有着非常密切的关系，随着电子计算机技术的飞速稳定发展，GIS技术开始诞生并在森林病虫害监测预警工作中发挥越来越重要的作用。GIS技术能够对当地林业资源的具体信息、病虫害信息以及外界环境的相关信息进行分析整合，从而以数据或图片的形式输出与当地林业资源有关的地理信息。通过合理地应用GIS技术，能够使遥感技术的自动分类功能变得更加精确。与此同时，GIS技术还能够使监测预警数据具有更强的时效性、准确性和规范性。

一些发达国家对GIS 技术在森林病虫害监测预警中的研究开始得比较早，科学家们通过对有害生物的研究得出了许多非常有意义的结论，这些结论为后世治理森林病虫害提供了很大的帮助。澳大利亚的一个科学家通过研究蝗虫的生活习性得出了这样一个结论，利用GIS技术可以较为准确地预测到蝗虫种群的变化，这个结论给后世治理蝗灾提供了很大的启示。还有外国科学家通过利用GIS技术对有害生物时空动态分布进行分析，得出了害虫在不同时间有不同的空间分布的结论。还有外国科学家针对黄杉毒蛾进行了研究，在运用GIS 技术的基础上，科学家对一些遭受黄杉毒蛾侵害的植物进行了研究，科学家将森林类型图、受害植物的叶片损失率、地理气候图进行了细致地分析，最后得出了这样一个结论，通过运用GIS技术，黄杉毒蛾的爆发区域是可以提前被预测出来的，科学家只需要认真研究分析时空动态数据图就可以。还有科学家运用GIS 技术，运用模型法的思想，针对往年搜集的关于病虫害爆发的数据进行了研究，绘制出了与有害生物有关的种群密度分布图，通过进行该项研究，人们掌握了预测有害生物爆发时间节点的方法。

目前，我国对GIS技术在森林病虫害监测预警方面的研究比较稀缺，在实际研究方面，研究活动主要集中在马尾松毛虫、沙漠蝗、草地螟、棉铃虫等昆虫上面。我国科学家通过利用GIS 技术研究椰心叶甲在中国的分布得出了这样一个结论：要想了解有害生物在我国森林资源中的分布情况，科学家可以通过合理科学地运用GIS技术来实现。除此之外，对松材线虫爆发情况的研究也离不开GIS技术的运用，张志诚是我国的一个科学家，在利用GIS技术的基础上，他对大量的与松材线虫有关的数据资料进行了有效地分析，因此他掌握了我国松材线虫的生活规律，正因为如此，我国的松材线虫灾害才得到了有效的控制和监测。我国的武红智等科学家也在充分运用GIS 技术的基础上，对松毛虫灾害的爆发、蔓延、扩散进行了分析研究，从而帮助人们解开了松毛虫在空间上的发生规律之谜，为松毛虫灾害的治理工作做出了很大的贡献。我国科学家利用GIS 技术在辽宁省建立了松毛线虫监测预警系统，这个系统能够实现对松毛线虫活动轨迹的有效监测，能够使我国林业的松毛线虫灾害得到有效的控制。

2.3 GPS技术的特点和运用

GPS系统就是全球定位系统，它的功能的覆盖面非常广泛，它实现了海洋、陆地、天空三个层次的定位、导航和面积测量功能，GPS技术在森林病虫害的监测预警工作中有着非常广泛的应用，它能够帮助林业工作人员及时、精确地找到病虫害爆发的区域，能够使森林病虫害监测预警工作变得更有可靠性。

起初，国外主要将GPS技术运用在航空及地面导航、路线检测工作中。如今，美国的DGPS技术能够直接引导飞行员从机场来到需要工作的地区，如果飞行员在途中偏离了既定的轨道，那么地面的数据计算系统会及时得到偏离信息，并将偏离信息传递给飞行员，这样飞行员就能够及时调整自己的飞行路线，使自己重新回到既定的轨道。飞行员在进行喷洒等工作的时候，GPS技术也能够及时监测、记录飞行员的工作状态，这样的实时监测能够使森林病虫害的监测预警工作的精度更高。

GPS 技术在我国林业保护工作中有着非常普遍的应用，我国科学家通过利用GPS 技术中的复位功能进行研究，实验结果证明，对于GPS 技术而言，复位率达到百分之百是没有问题的。我国科学家利用GPS技术研究森林中松树感染疾病的情况发现，利用GPS 技术能够使松材线虫的爆发情况得到及时、有效地监测。我国一些机构合作建立了GPS 站，GPS 站通过对蝗虫灾害的监测和研究，使我国的蝗虫灾害得到了有效的控制。

2.4“3S”技术集成的应用

2.4.1 GIS 与GPS 技术的集成 GIS 技术能够帮助GPS 快速、准确地定位在电子地图上面，GPS 技术能够为GIS技术提供很多与病虫害有关的地理位置信息，这两种技术的集成能够使林业工作人员及时发现病虫害的源头和分布情况，能够切实保障森林资源不受病虫害的侵袭。澳大利亚就建立了GPS和GIS集成技术的系统，澳大利亚通过利用这个技术系统，对林业内的有害生物进行了及时、精准的监测，从而及时避免了很多可能发生的森林病虫灾害。我国主要将GIS 和GPS 集成技术运用在沙漠蝗、松毛虫、松材线虫病的预防上面。

2.4.2 GIS 与RS 技术的集成 RS 技术能够直接获取很多关于植物病虫害的一手资料，包括病虫害的爆发信息和病虫害的生活习性，这些信息能够给GIS技术的使用提供丰富的数据，与此同时，GIS技术能够对大量的数据信息进行分析，分析的结果能够给RS技术的运用提供很大的帮助。我国科学家曾经将该项新型监测技术与传统的森林病虫害监测技术做了详细的对比，最后得出了这样一个结论：在森林病虫害防治工作中，GIS技术和RS技术的集成在选择最优路径和分析缓冲区方面有很大的发展空间。除此之外，外国科学家通过RS技术获取与有害生物有关的影像信息，之后，在对杀虫剂的效果进行评价的时候，这个科学家通过GIS技术使评价的参考数据更丰富、更有代表性，最终帮助人类掌握了两种治理舞毒蛾灾害的方法[1]。

2.4.3 RS 与GPS 技术的集成 当森林发生病虫灾害的时候，GPS技术能够及时定位到病虫害发生的地点，RS技术虽然能够对病虫害的具体情况以遥感影像的形式呈现出来，但是RS 技术的定位功能比较弱，所以GPS 技术刚好能够弥补RS 技术的不足。外国科学家通过GPS 技术将研究对象定位到每一株具体的植物上面，之后再使用RS技术对每一株植物进行信息提取，通过综合使用这两种技术，科学家掌握了受病虫害侵袭区域分布图。我国科学家刘震宇利用RS技术获取了航空影像图，之后又利用GPS 技术对影像图上的内容进行实时的定位，最后快速、精准地掌握了松材线虫的属性和空间数据[2]。

2.4.4 “3S”集成技术 3S 技术的综合运用能够大大提升森林病虫害监测预警工作的效率，三种技术的集成能够帮助林业工作人员准确地了解到森林病虫害与环境因素之间的关系，这样能够给林业专家解决森林病虫害问题提供丰富的研究资料。与此同时，在充分利用三种技术的基础上，林业专家通过运用自己掌握的专业知识，能够及时预测到病虫害发生的基本情况，并能够及时通过最优路径到达虫源所在地，林业专家经过专业化的调查研究，能够及时使病虫害得到治理[3]。

在国外，3S 集成技术在林业保护方面得到了广泛的应用。美国在2000 年将3S 集成技术运用在了森林病虫害监测、预报方面，并取得了良好的成效。第二年，澳大利亚将3S集成技术运用在了监测森林资源质量和害虫种群动态上面，同样取得了良好的结果。除此之外，很多西方国家会通过使用3S 集成技术进行数据的收集、处理工作，使资源得到了有效的管理[4]。

在我国，最早提出在森林病虫害监测预警工作中利用3S集成技术的科学家是周立，后来，陈春叶将他的这一想法变成了现实，陈春叶在小陇山林区运用了3S 集成技术，通过利用3S技术对小陇山林区的病虫害进行监测、预报，通过进行这一研究，得出了一个结论：3S 集成技术能够帮助小陇山林区清查森林资源，实现病虫害的及时监测和预警工作，能够大大地提升林业资源的保护工作质量[5]。

3 在森林病虫害防治工作中，3S技术的发展前景

虽然3S技术在森林病虫害的监测预警工作中有着举足轻重的重要价值，但是目前针对该项技术的研究条件和研究技术还不够成熟，所以在开展森林病虫害监测预警工作的时候，3S 技术的应用还有很多可以开发的空间。目前，人们对森林保护工作越来越重视，所以人们对3S 技术的关注程度也越来越深，虽然有关这方面的新闻报道比较少，但是相信随着科学家们的不断努力，3S技术会在防治森林病虫害方面做出更大的贡献。通过对3S技术运用现状的分析，预测3S 技术在未来将会有三方面的发展革新：首先，遥感技术将会在识别有害生物光谱图像上有所进步，遥感技术对有害生物的分辨能力将会增强；其次，地理信息系统的信息处理分析能力将会增强；最后，全球定位系统在追踪有害生物的行踪轨迹方面的能力也会有所提升。除此之外，随着3S技术的普及应用，3S技术的应用管理将成为未来学者研究的重点内容[6]。

4 结束语

综上所述，3S 技术在森林病虫害的监测预警工作中发挥着很大的作用，它能够使有害生物的监测预警工作具有更强的时效性和精确度，同时，它也能够呈现给林业工作人员动态的地理信息，并对这些信息进行分析，这样会给森林病虫害监测管理人员的工作带来了很大的便利。在不久的未来，3S 技术的普及应用将会成为森林病虫害防治工作的发展趋势，到那个时候，我国的林业保护工作将会达到一个新的高度。在科技快速发展的背景下，在专家学者孜孜不倦的探索之下，相信我国的森林病虫害监测预警工作将会变得越来越高效、科学。