都本绪(大连市林业调查规划院，辽宁 大连 116023)

GIS在大连松线虫病预防中的应用

都本绪
(大连市林业调查规划院，辽宁 大连 116023)

松线虫病又名松干线虫病、松材线虫病、松树萎蔫病，广泛分布于日本、美国、德国等国家，现在已知能患此病的松树多达24种之多。随着我国经济的高速发展和改革开放的深入，对进口木材及包装箱的需求越来越多，随之而来的就是大量的松干线虫附着在各种物品上进入我国。由于没有天敌和相对有效的防治措施，在很长一段时间内造成其大面积扩散，而快速的预防，清理感染树木就是目前行之有效的方法之一。本文就是探讨GIS在松干线虫暴发初期快速预防和清理感染树木中的应用。

GIS；多光谱遥感；松线虫

本文主要研究如何利用遥感技术(RS)和地理信息系统技术(GIS)在大连市预防和防治松线虫病中的应用。重点探讨了如何利用多光谱技术提取松线虫病，发病整个过程的反射光谱。以及如何利用相关软件提取疑似发病像素点的坐标，通过GPS定位技术，将坐标点输入到无人机上，制定飞行航线，做到及时、准确、快速的监控以及防治。

1 大连市松线虫病的分布

松材线虫病又称松干线虫病、松材线虫病、松树萎蔫病，是松树的一种毁灭性流行病。在我国松褐天牛是它的主要传媒昆虫。致病力强，寄主死亡速度快；传播快，且常常猝不及防；一旦发生，治理难度大，被称为松树的癌症。

大连由于地处沿海，是我国最早的14个副省级沿海开放城市之一，东北地区对外开放的桥头堡和东北地区进口商品的集散地。松线虫病最早作为外来入侵病，大连地区是最早受到其危害的区域之一。

在我国松线虫的主要寄主是赤松、黑松、马尾松、黄松、白皮松等松属植物。而大连金州以南区域包含长海县，是大连黑松分布区域最多的地方，所以金州以南(含长海县)是大连松线虫病暴发的主要地点。

大连金州以南区域含长海，主要包含有金普新区、沙河口区、中山区、西岗区、甘井子区、高新技术园区、旅顺口区以及长海县。松树林分布面积共43 359.3 hm2，其中金普新区9 892.6 hm2、主城区2 524 hm2、甘井子区9 230.1 hm2、高新技术园区5 452.8 hm2、旅顺口区11 601.5 hm2、长海县4 658.3 hm2。从理论上讲，以上区域目前都为大连市松线虫病的疫区。

但目前由于防治积极，主要暴发点为沙河口区大顶山区域。

图1 按权属分黑松林分布图

2 目前GIS在森林病虫害预防中的应用

3S技术中，最核心、最重要的内容就是遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS)的集成，也是在森林病虫害动态监测和预防中研究较多的一种集成方式。通过遥感技术能直接有效地监测森林病虫害暴发地点和面积，并且根据不同的光谱，能很好地确定森林病虫害的种类, 相关部门提供了实时、准确的数据源, 从而让相关部门能快速地对森林病虫害进行防治。

利用遥感图片和GIS数据相融合叠加, 可用于大范围内杀虫剂效用的评估及森林病虫害防治方法的效果评价, 并可根据病虫害预防区域内面积的大小以及预防区域是否接近病虫害暴发地点等情况, 对其防治方法的实用性和有效性进行推断。

还可以通过遥感技术获取病虫害发生后的遥感数据,经过图像判读找出受灾区域像素点,再经GIS的数据分析和处理,通过光谱分析等技术，可提取病虫害发生的范围、面积以及程度,并根据经验公式推算出经济损失。同时可以利用GIS地图制作功能,可将所受灾害的情况通过图形和数据表格的形式反映出来[5]。

GIS和RS相结合可用于监测森林中人类难以直接进行实地调查区域内的树种组成，并评估病虫害危害程度,从而使病虫害防治工作更有针对性。我国南京大学蒋建军教授等以环青海湖地区为例,使用TM遥感影像和DEM数字高程数据、草地类型图以及GPS定位的野外调查资料,从遥感图像处理、地理数据及专家知识一体化的角度出发,进行草地蝗虫生境类型的分类,精度达84.23%,比最大似然法提高10.2%[4]。

美国佛蒙特大学艾肯中心的Twery等人将遥感数据和实地调查数据相结合,利用GIS研究了森林病虫害种群密度与环境因子的关系,成功地预测了森林病虫害的栖息区域及潜在暴发区域以及森林病虫害季节性分布及扩散范围,实现了对为害区域的实时观测和评估[7]。

地统计学为生态学家提供了一个非常有效的分析和解释空间数据的方法[3]。

3 大连市选择应用方法

3.1 遥感卫片多光谱分析方法

多光谱分辨率遥感，是利用具有两个及以上波谱通道的传感器对地面物体进行同步成像的一种遥感技术，它将物体反射辐射的电磁波信息分成若干波谱段进行接收和记录。并通过卫片判读来判断，同一反射光谱下的物体。

我们主要是通过监测松线虫已暴发区域松树林的STOP多光谱影像，来判读松树发病区域内，不同发病时段松树的反射光谱，并通过已经获取的反射光谱像素数据，用ERDAS软件来预判和提取大连整个区域内相应像素点的坐标，并通过GPS定位技术对预判的各个像素区域进行实地调查，并最终确定是否为发病区域，以及发病区域的范围和面积。

通过预判主要暴发区域为大连市主城区，及中山区、沙河口区、西岗区。

图2 松线虫病评估等级分布图

图中我们将松线虫病暴发的区域分为5级，其中Ⅴ级为最高级别，说明已经完全暴发，只能全部采伐，通过分析，我们最后看出该区域的大顶山为本次松线虫病重灾区，其次为输变电电塔附近，经调查分析，主要暴发原因可能为输变电塔施工过程中，由于存在大量纸质包装，而纸质包装中可能带有松线虫所致。

3.2 GPS与飞防相结合防治

本文所指的飞防分为两部分，一部分为无人机监测预防，一部分为大型飞机喷洒农药进行防治与除虫。

无人机监测预防主要根据本文3.1所说的通过多光谱遥感，提取相应坐标，对于敏感区域制定飞行坐标航线，输入到无人机后，无人机根据设定航线进行飞行监测，这样既节省了人力又节省了时间，达到快速反应的目的，对于松线虫病做到提前预防、及时发现、快速处理的目的。

大型飞机喷洒农药是指对已经确认感染的区域，实施大范围喷洒，预防与除虫一起完成。

4 结论与展望

RS和GIS相结合在松线虫病中的应用刚处于起步阶段，很多方面还需要完善。尤其是不同时间段取得的多光谱数据都有一定的时效性，并不能完全准确地获取该区域的信息，只能做到相对准确，而我们在预防当中，主要是给其选取一个阈值，在这个阈值中提取相应坐标信息，采用无人机和人员实地调查相结合的方式进行防治，最终确定飞机喷洒农药线路，进行大区域杀虫。

GIS在森林病虫害防治中具有传统方法无可比拟的优势, 但还有好多方面需要研究。(1)数据标准的研究。数据是GIS应用的前提和基础,然而受到好多自然因素的影响，以及设备、技术条件和资金的约束，很难获得完全准确的数据值，只能在日常的生产生活中不断完善。(2)在监测预警系统研究方面,开展多学科交叉的多尺度和多途径综合研究是实现森林病虫害监测预警的基本前提,然而如何做到时时监控、及时上传、及时提取就需要大量的人力和物力，希望在以后的工作中能及时跟进，完善数据处理流程和方法。真正做到提前预防、及时发现、快速处理的目的[1]。

[1] 曾兵兵,张小丽,路常宽,等.GIS在森林病虫害管理中的应用[J].世界林业研究,2007,20(5):17-21

[2] 郝涛,钱庆,石道良.地理信息系统在我国森林病虫害信息管理中的应用[J].湖北林业科技,2003(3):46-49

[3] Twery MJ.Using GIS to assess gypsymoth hazard . [ J] . Photogrammetry and Remote Sensing , 1990(3): 284-290

[4] 蒋建军,倪绍祥,韦玉春.GIS辅助下的环青海湖地区草地蝗虫生境分类研究[J].遥感学报,2002,6(5):387-392

[5] 闫宏娟,李典漠,谢宝瑜.河北省棉铃虫地理信息系统的设计与建立[J].昆虫知识,1999,36(3):174-177

1005-5215(2017)06-0076-02

2017-03-21

都本绪(1983-)，男，硕士，工程师，主要从事林业规划、森林调查研究.

S435.112

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10.13601/j.issn.1005-5215.2017.06.028