1、1信息技术在森林病虫害测报中的应用现状【摘要】森林病虫害的测报工作需要不断提升技术水平，才能够升华测报质量。本文分析了国内外信息技术在森林测报工作中的应用现状，进而分析了“3S”技术在森林病虫害预警中的应用情况，最后分析了森林害虫预测预报专家系统的应用。 【关键词】信息技术；森林病虫害；测报；应用 中图分类号：R857 文献标识码： A 一、前言 提高信息技术在森林病虫害测报中的应用水平是当下工作的重点方向，高效的使用信息技术将能够大大的提高测报工作的质量和效率，更好的为我国的森林工作站服务。 二、信息技术在森林病虫害测报中的应用现状 1、 国内应用现状 随着现代信息技术的迅速发展,高新技术在
2、森林害虫监测与预报中的研究与应用日益见新。黄向东将灰色系统理论应用在森林害虫测报中,通过应用灰色系统理论对黄脊竹蝗及马尾松毛虫历年统计并分析,建立了这两种害虫的发生量、发生期及发生程度的测报模型,并用该模型对马尾松毛虫的发生进行了中、长期预测预报的探讨。汤金仪等开发了自动昆虫诱集器,开发过程中,参考了日本同类产品的资料和图片样本,同时结合了我国测报工作的实际情况和测报技术标准。2000 年 4 月至 5 月,在江苏吴2县病虫测报站进行了诱虫试验,达到了预期效果。叶勤文等将航空摄像技术应用在松材线虫病监测上,从 1994 年至 1996 年安徽省森防总站利用航空摄像技术共监测发生松材线虫病的松林
3、约 1133 万 m2,及时地把图像处理的结果上报给决策部门,并分发至松材线虫病发生区的林业部门,为制定除治方案,及时采取措施控制松材线虫病在安徽的蔓延起到了重要的作用。 项云飞等应用人工神经网络预测马尾松毛虫的有虫面积,选取与马尾松毛虫发生量相关且关系密切的 8 个气象因子作为样本的输入特征,建立马尾松毛虫有虫面积与气象因子的 BP 网络模型,结果表明,所建立的 BP模型,具有令人满意的拟合精度和预测精度。当隐含层神经元个数为 15个,输入因子数为 8 个时, 18 组有虫面积的平均拟合精度为 100%,相关系数为 1.0000, 2 组预留有虫面积的平均预测精度为 96.85%,预测准确率
4、为100%。蒋建军等以环青海湖地区为例,使用 TM 和 DEM、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%。 2、国外应用现状 Twery 等将遥感数据和实地调查数据结合,利用 GIS 研究了虫害的分布及种群密度与环境因子的关系,预测了害虫的栖息带及潜在的发生带、迁飞害虫生境的季节性分布及扩散范围,实现了对危害区域的实时观测和评估。美国 Liebhold A1 等使用地理统计学模型对舞毒蛾发生区分布及发展趋势进行测报。研制出森林害虫地理信息系统管理计划,在舞毒蛾和3
5、云杉卷叶蛾综合治理中应用。Loh 等建立了短叶松卷叶蛾(Choristoneura pinus Freeman)的含 GIS 成分的决策支持系统,使系统接近于实际,便于一般管理人员使用。Liebhold Smith 等将遥感影像和 GIS 结合用于大范围杀虫剂效用的评估,并评价了舞毒蛾 2 种防治方法的效果。美国林务局为每个林管局和林业研究实验站都配备了资源级 GPS 接收机,它们主要用于森林灾害监测和防治的飞机导航、林相图的自动更新、林业作业的定位。值得强调的是,由于林务局可以接收军方的 P 码信号,所以可获得极为精确的定位服务,从而激发了林业管理工作者运用 GPS 技术的极大热情。在美国林
6、区,现有 73 个基准站为各种差分处理提供校准数据。 美国、加拿大等西方发达国家都建立了以遥感技术为主体的森林健康监测体系,它主要利用航空和地面样地调查相结合的方法,来监测和评估森林生态系统的健康状况,主要采集和处理 3 种类型的数据。一是现状监测,原来主要采用固定样地调查,现在遥感和地理信息系统发挥着重大作用;二是评估监测,主要估测森林健康变化的范围、程度和原因,现在的研究已经拓展到植物多样性、土壤、木材碎片等因素的分析;三是宏观生态系统监测,主要研究各种生态系统的组成。根据以上信息的处理,形成年度分析报告,并进入森林病虫害预警系统,指导病虫害的监测与防治。 三、 “3S”在森林病虫害预警中
7、的应用 1、 “3S”概述 “3S”是 GIS、RS 和 GPS 的统称,即地理信息系统(Geographical Information System)、遥感(Remote sensing)及全球定位系统(Global Position System)的简称。在计算机及信息技术快速发展的推动下,4RS、GPS 与 GIS 结合日益紧密,为森林资源的宏观动态研究提供了精确、快速、有力的分析手段。一方面,遥感技术为森林资源研究提供了大量多平台、多时相、多波段信息源,使宏观研究和动态监测有足够的信息屏障;另一方面,地理信息系统技术强大的空间存储、管理和分析能力使得遥感信息流得到广泛应用。同时,地理
8、信息系统中的数据库为遥感分析提供了补充资料,与遥感信息复合可产生更详细系统的信息。 2、 “3S”在病虫害治理中的影响 目前,随着计算机的发展,“3S”技术在林业中的运用为森林病虫害的预警工作带来了帮助。森林病虫害预警系统的构建,将以地理信息和森林资源数据为基础,应用 GPS、GIS 和 RS 技术。使用全球定位系统,借助遥感进行资料的搜集,利用地理信息系统进行空间分析,以从 RS 和 GPS 提供的浩如烟海的数据中提取有用信息,进行综合集成,使之有效地对森林病虫害进行预测预报、灾情监测和损失估算。在森林资源管理中,我们运用“3S”技术,建立起森林病虫害数据库,实现森林病虫害逐小班数字化动态管
9、理,使森林病虫害的发生及其发展趋势直观的反映到每个小班。森林病虫害预警系统,其实质是病虫害信息处理及服务系统。尽管国内已有大量的数学模型应用于病虫害的预测预报中,但目前开展的仍然是以时间尺度为主的预测预报。对于空间尺度上病虫害的发生范围,尤其是迁飞害虫的异地预测仍然停留于对虫源地、虫情的定性分析上,所发出的预报只是面,与所应用的技术、手段也有很大的关系。地理信息系统技术的发展则为我们进行空间尺度上的预测预报工作提供了比较先进的手段。 四、森林害虫预测预报专家系统的应用 5现代模拟人类思维的专家系统科学的发展,使得预测预报信息化系统具有人类专家的推理和解决实际问题的能力。因此,在收集测报研究成果
10、与生产实践经验的基础上,与各大学和科研单位预测预报专家系统进行连接,是必要的。专家系统主要由知识库、数据库、用户接口系统和推理机部分组成。知识库系统包括所在林区各种虫害发生期、发生量、发生范围以及为害程度等方面的预测预报内容的专家知识,专家知识规则的联系,采用类似常用的计算机算法语言的菜单驱动技术来解决。这样,既可保持原有的逻辑关系,又可使规则相对独立于系统。从而使得系统的咨询内容能随时删改、扩充和更新,逐步完善、准确。数据库系统用于害虫测报中的初始资料和数据以及推理过程中得到的各种中间信息。本系统数据库中的内容是通过用户接口系统,由计算机提问,用户(森林害虫测报员或森林保护科技人员)回答的事
11、实所咨询的桥梁。对于本系统只要用户启动计算机,进入专家系统的运行状态,计算机便在显示屏幕上,按照知识库中各种病虫害测报规则的顺序,对各条规则的所有条件逐一提问,等待用户回答。用户只要根据实际情况,在计算机键盘上按“Y”(代表 Yes,中文意思是“对”)或“N”(代表 No,中文意思是“不对”)键选择。计算机便把用户回答的事实自动存贮起来,作为数据库中的数据,以供推理机作为推理判断的依据。当所有条件都满足后,屏幕即显示出推理的结论,完成一次咨询。一次咨询结束时,屏幕底行显示“Press the spallbar”,提示用户按下空格,让系统重新处于开始运行状态。也可以连续按两次 R 键,再次进行咨
12、询。推理机是一组程序,用于控制、协调整个系统。它根据实际输入的各种虫害存在情况的基本事实,利用知识库中的知识,按一定的推理6策略(本系统采用正向、精确推理),来决定测报方法或测报结果。其推理过程大致与人类专家的思考、分析、判断与决策的推理过程相似。本系统咨询迅速准确,并且咨询结果可靠。本系统操作简便易行。整个测报答询过程中只要操作计算机键盘上的几个键,不管用户是否学过计算机,都能在短时间内学会操作使用。 五、结束语 综上所述，信息技术应用于森林病虫害测报工作具有非常大的优势，所以，今后在森林病虫害的测报工作中，要深入的挖掘信息技术的可利用点，从而将其优势利用到森林病虫害的测报工作中。 【参考文献】 1刘铉基,李克政.森林病虫害预测与决策M .哈尔滨:东北林业大学出版社, 2010.45. 2薛贤清.森林害虫预测预报M.北京:中国林业出版社, 2011.11. 3汤金仪,王建瑞,莫肖斌.一种新型害虫测报工具)昆虫自动诱集器J.植保技术与推广, 2011, 21 (3): 9. 4叶勤文,周 卫,高景斌.航空摄像技术在松材线虫病监测上的应用J.森林病虫通讯, 2010 (3): 45-47. 5项云飞,陈绘画.应用人工神经网络预测马尾松毛虫的有虫面积J.浙江林业科技, 2010, 24 (3): 44-54.
