森林病虫害监测技术研究综述

摘要 现代的森林病虫害监测调查，在积极运用航天遥感技术的同时，还在地面调查中集成了自动虫情测报灯监测、性信息素诱集监测调查技术，以及GPS和GIS技术，使监测效率与准确率得到了很大的提高，随着科学技术的进步，森林病虫害的监测正逐步迈向精细化监测预报，以最大限度地满足森林病虫害防治实践的需要。

关键词 森林；病虫害；灾害监测；综述

森林病虫害监测，是森林病虫害防治体系的重要组成部分，也是森林病虫害预报、预警与防治作业规划、实施的基础，实时调查并掌握主要森林病虫害的发生危害情况，以为科学制定宏观防治决策提供重要依据。

1 地面调查技术

1.1 地面人工调查技术

地面人工调查是传统森林病虫害监测的重要方法，随着数学技术的发展，森林病虫害地面调查引入了现代统计学方法，抽样调查技术在森林病虫害监测中得到了广泛应用。森林病虫害监测地面调查，根据不同森林病虫害的生物学特性、发生密度和林间各种环境因子的分布差异，按照森林病虫害林间分布型，选用适当的取样方法和调查项目，开展林间调查，再选择适用的计算指标和计算方法，以准确描述森林病虫害发生和危害情况。

林业调查常用取样方法主要有分级取样、分段取样、典型取样、随机取样，其中随机取样常用方法主要有五点式取样法、棋盘式取样法、对角线取样法、“Z”字形取样法、平行线取样法。常用调查方法主要有捕捉法、搜索目测法，其中捕捉法包括网捕法、震落法等。

描述森林病虫害危害情况的指标主要有绝对指标和相对量指标。时间指标用发生期表示，如始见期、始盛期、高峰期、盛末期和终止期，也可以用发育历期和期距表示。危害程度 ☻用发生程度表示，常用指标主要有感病指数、虫情级、有虫株率等。发生范围一般用分布面积、发生面积、受灾面积、成灾面积等表示。

利用害虫的趋性诱捕害虫，根据诱集的数量来调查害虫的分布或发生状况，主要有性诱剂引诱法、灯光诱捕法、食物诱捕法等方法。

1.3 地面远程监测技术

利用雷达监测害虫迁飞动态，或者利用现有视频监控设备与网络对重点区域森林进行实时监测，以及利用化学传感器、声学传感器等实ฃ时监测重点区域森林背景信息变化状况并据此评估森林健康状况。

1.4 地面自动监测技术

利用虫情测报灯、孢子捕捉器、小气候信息采集系统等自动地面监测系统，或者将其组合成森林生态远程实时监测系统，用来监测森林病虫害发生发展情况。

1.5 GPS与GIS技术的应用

利用全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），开展森林病虫害监测调查与数据处理，从而快速获得高质量的森林病虫害监测数据[1]。

2 遥感监测技术

森林病虫害对森林植物的危害，引起森林植物叶片中细胞活性、含水量、叶绿素含量等的变化，导致森林植物的光谱特性，尤其是其强吸收区和强反射区2个波段的反射率值的变化，使得林冠在蓝光、红光、绿光和红外波段的吸收率和反射率发生变化，这些变化反映在遥感影像上，然后根据遥感图像上的光谱反射率的差异和结构异常，运用图像增强处理和模式识别技术，在地理信息系统和专家系统的支持下，就可以实施对森林病虫害的监测。

2.1 空基平台遥感监测

航空遥感监测森林病虫害的方法主要有航空目视勾绘、航空电子勾绘、航空摄影、航空录像，随着航空摄像成本的降低，航空勾绘技术已经被淘汰。随着GPS与GIS技术在航空遥感上的应用，已经实现了遥感信息的快速提取与处理，大大降低了航空遥感监测森林病虫害的成本。

2.2 天基平台遥感监测

森林病虫害卫星遥感监测，主要是利用地球资源卫星照片的林冠光谱特征，对森林健康状况进行评估。随着高分辨率遥感技术、光谱分析技术、参数成图技术、数学技术、图像处理与模式识别技术的发展和GIS的应用，森林病虫害卫星遥感的时间与空间分辨率越来越精细，所获得的森林病虫害监测数据越来越精准。

2.3 地基平台遥感监测

除了远程视频监测之外，雷达遥感对害虫迁飞进行监测，能够获得较为满意的监测结果[2-3]。

3 监测数据处理技术

传统的森林病虫害监测数据处理都是采用统计学方法进行数据处理，随着数学和系统学技术引入，在森林病虫害监测数据处理中除了采用现代统计学方法之外，还普遍采用聚类分析、时间序列分析、灰色分析、神经网络分析等方法，再加上计算机技术和网络的应用，大大提高了现代森林病虫害监测数据处理与预测预报的时效性。

在我国，国家林业局开发了森林病虫害信息处理系统以及相关数据处理工具，并建立了国家级中心测报点基础数据库，解决了基层监测预警单位数据处理的难题。

3.1 国家级中心测报点基础数据库

我国目前建立的基于WebGIS国家级中心测报点基础数据库（图1），通过网络将中心测报点基础信息上报，随着数据库扩展和相应应用程序的开发，以及森林医院网站的建设，还可以实现远程咨询、培训、诊断等功能。

3.2 森林病虫害信息处理系统

国家林业局建立的以森林病虫害防治管理软件（图2）和病虫害防治信息中心处理网站（图1）构成的全国森林病虫害防治管理信息系统，搭建了虫情信息网络传输和管理通道，实现了对上报数据的有效管理，推进了森林病虫害监测信息的网络化、自动化管理。

3.3 研制监测预报工具软件

国家林业局自主研发的“森林病虫害预测预报软件”和“中国森林病虫指数系统”2个实用森林病虫害监测数据处理工具，这2个工具对国家级中心测报点上报数据进行分析处理，一方面为森林病虫害防治宏观决策提供依据，另一方面也为基层测报人员提供了简便、高效、准确的数据处理与病虫情预测工具，大大缩短了数据分析周期，提高了森林病虫害监测预报工作效率和质量。 4 监测技术的集成

传统的森林病虫害监测预报以地面人工调查为主，存在技术手段落后、劳动强度大、效率和预报准确率都不高的问题。现代的森林病虫害监测调查，在积极运用航天遥感技ษ术的同时，还在地面调查中集成了自动虫情测报灯监测、性信息素诱集监测调查技术，以及GPS和GIS技术，我国还在监测信息处理中全面普及推广运用“森林病虫害预测预报软件”，大大提高了森林病虫害监测预警的水平。

5 预警技术

5.1 预报

现代信息技术的发展，互联网尤其是智能手机的普及，使森林病虫害预报已经实现了网络化。尽管如此，传统的电视预报与纸质预报，在一定的范围内，尤其是在欠发达地区，还起着不可替代的作用。

2006年，国家林业局组织成立了“林业生物灾害监测预报专家咨询组”，对于进一步提高我国森林病虫害监测预报工作的效率和质量，实现对重大突发性林业生物灾害做出及时准确的预测预报，起到 ッ十分重要的作用。自2007年开始，国家林业局还与气象局联合在中央电视台黄金时段发布“林业生物灾害预警信息”，为社会公众和广大林农提供了及时的森林病虫害预报服务。2009年建立的网络森林医院（图3），是一个综合性森林病虫害防治政府服务平台，对指导全国各地开展林业有害生物的监测预报、检疫检验、防治救灾及突发事件的应急处置，以及全国林业有害生物防治工作的行业管理，发挥着十分重要的作用。

5.2 预警

在森林病虫害防治中引入灾害管理理论，即林业生物灾害管理。预警是灾害管理中一个十分重要的环节，是林业生物灾害管理中的基础性工作。林业生物灾害预警包括潜在威胁分析、真实威胁检定、警情发布和威胁的响应。国家林业局和部分省市林业行政管理部门先后发布了重大外来林业有害生物应急预案或重大林业有害生物灾害应急预案，对森林病虫害的灾害事件进行了分级，规定了应急响应程序与应急管理办法[4-7]。

6 精细化监测预报技术

2006年，张国庆提出了生物灾害“双精”管理（precision monitor，precision management，2P）理论，2010年张国庆又在《生物灾害管理理论研究与生物灾害精确管理》和《生物灾害学》等文中，将“双精”管理理论提升为精确管理理论，其中就包括了森林病虫害的精密监测，即森林病虫害的精细化监测预报[8-13]。

森林病虫害精细化预报，是建立在生态学理论基础之上[14]，通过长期的森林病虫害监测数据的积累，根据森林病虫害的生物生态学特性，建立起森林病虫害的种群变化动态与环境因子变化之间的关系模型，进行森林病虫情预测预报。

森林病虫害的精细化预报也包括“精”和“细”2个方面，即在预报准确率要高（“精”）的基础上，还要将预测预报的时间、空间、强度等维度的分辨率尽可能地做到小（“细”），最大限度地满足森林病虫害防治实践的需要。

7 参考文献

[4] 张国庆.林业信息管理系统[J].安徽农业，2002（学术版）：164-166.

[5] 张国庆.利用Intrannet建设林业“金关工程พ”[J].安徽农业，2002（学术版）：165-166.

[7] 张国庆.森林健康与林业有害生物管理[J].四川林业科技，2008，29（6）：77-80.

[8] 张国庆.复杂系统生态论方法及其应用[J].现代农业科技，2013（11）：190-193.

[14] 杨存建，陈德清.遥感和GIS在森林病虫害监测管理中的应用模式[J].灾害学，1999（1）：6-10.