论文导读：：技术及应用特点。使得实时监测桉树枝瘿姬小蜂动态以进行科学决策成为可能。技术在森林有害生物监测预警领域的应用现状。

　　论文关键词：3S技术，桉树枝瘿姬小蜂，监测预警

　　桉树是我国南方的重要速生丰产树种，年木材生长量超过3000万立方米，为缓解我国木材供需矛盾，增加森林资源等方面发挥了重要作用。桉树枝瘿姬小蜂（Leptocybeinvasa Fisher et 1.aSalle）是桉树枝叶的虫瘿类害虫，具危险性和毁灭性。20OO年在中东及地中海沿岸国家首次发现，然后开始扩散，至今已在欧洲、亚洲、非洲约20多个国家有分布。在国内，2007年4月广西防城东兴市东兴镇首次发现该虫并造成危害。目前，国内仅在广西、海南、广东三省的局部地区发生，为了避免其传播和蔓延危害，广西、海南、广东等省正加强对桉树枝瘿姬小蜂危害的宣传、普查、预测预报等工作。但传统的测报工作靠人工地面调查方法获取数据信息往往存在现势性不够、准确性不稳定、人力物力消耗巨大等不足。以3S为基础，综合专家知识、决策知识等，使得实时监测桉树枝瘿姬小蜂动态以进行科学决策成为可能。

　　1 3S技术及应用特点

　　3s技术是地理信息系统技术（GIS）、遥感技术（RS）、全球定位系统技术GPS三大技术系统的总称。

　　1.1 RS技术

　　遥感（Remote Sensing期刊网，缩写RS）是从地面以上一定距离的高空或外层空间的人造卫星等运载工具，利用可见光、红外、微波等光学、电子和电子光学的电磁波探测仪或传感器，是在远离目标、与目标不直接接触的情况下判定、量测并分析目标的性质。遥感作为一种重要的信息获取手段，具有宏观、动态、便捷、信息丰富等特点。美国、加拿大、日本和欧洲许多国家都把航天或航空遥感作为森林健康状况实时监测的主要手段和方法，我国也开展了森林病虫灾害的遥感应用研究，对由病虫危害引起的森林资源质量变化监测有着较高的准确性。

　　1.2 GIS 技术

　　地理信息系统 （Geographical information systems，缩写GIS），是在计算机软硬件的支持下，对具有空间内涵的地理信息进行采集、存储、处理、分析和再显地球表面空间及非空间数据的信息技术。一个GIS系统的功能构成由数据输入、存储、编辑；操作运算；数据查询；应用分析；数据显示、结果输出；数据更新等组成，它的最显著特点是能够科学管理和综合分析空间数据。同时，还可以提供点状、线状、面状等地理要素， 并完成信息的叠加，以图形和统计数据形式输出结果。此外， GIS的空间分析功能不仅能实现对历史数据的分析和评估，更重要的是它能够通过网络、遥感和全球定位系统对森林病虫害进行实时监测，通过结合时空模型和专家系统对森林病虫害未来趋势进行预测预警。

　　1.3 GPS技术

　　全球定位系统（Global PositioningSystem，缩写GPS）是以人造卫星组网为基础的无线电导航系统。整个系统由卫星部分、地面接收部分及用户组成。利用GPS能进行实时定位、测距、收集矢量数据等。它主要被用于实时、快速地提供目标的空间位置。

　　在3s技术中，GPS主要被应用于实时、快速地提供目标；RS用于实时、准实地提供目标及其环境信息，及时对GIS进行数据的更新；GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理，在专家系统及各种专业模型支持下，进行动态仿真、模似使森林病虫害监测与防治工作更趋现代化，采用3s技术进行桉树枝瘿姬小蜂监测的数据采集和数据更新不难实现。

　　2.“3S”技术在森林有害生物监测预警领域的应用现状

　　随着航空航天技术和遥感数字图像计算机解泽技术的不断发展，以RS为基础，GIS为核心，GPS为必备手段的3s集成技术更加显示出科学、快速、高效和低耗等诸多的优点，在林业领域具有广泛的应用前景。国外自上世纪8O年代就开始了基于遥感和GIS的森林有害生物预警和管理系统的研究期刊网，并建立了一些主要病虫的空间决策支持系统。如构建了松毛虫综合管理系统、黄淮海地区麦蚜预测预报系统、湿地松粉蚧预测预报信息系统。我国最早在1978年，中国科学院和原林业部林业调查规划院对云南腾冲地区的松叶蜂虫灾进行监测。石雷等应用陆地卫星TM 图像监测马尾松毛虫发生状况获得可喜成果。刘志明等以1989年和1990年夏季大兴安岭地区落叶松毛虫大发生为背景，探索了利用气象卫星AVHRR资料进行大范围森林虫害监测的原理、方法。中国林科院利用ERDAS IMAGINE／ArcGIS研发林业局系统的森林病虫害监测与预防信息系统。周立研究各类森林虫源和林火的生物特性及影响的波谱特性，建立了基于3s的森林灾害动态监测防治与预测模型[1]。武红敢、刘志明等分别利用TM、AVHRR数据对松毛虫的危害进行了监测，通过分析，建立针叶损失率与数据图像的关系，找出临界值，可辨别出各级松毛虫危害程度[2] [3]。武红智、陈改英等利用GIS的空间分析功能，探讨了松毛虫灾害的发生发展、扩散、蔓延与环境因子的相关关系，研究马尾松毛虫的空间发展规律[4]。刘书华等开发了集人工智能与植保专家知识具有多媒体功能的空间决策支持系统，能将病虫害的险情转化成电子地图，实现了虫害动态预测及空间决策[5]。安树杰以松材线虫入侵的森林生态系统为主要研究对象，通过航天遥感数据以及地面遥感测定，应用GIS的空间分析功能，对马尾松的受害程度、受害时间进行预测，达到预警的目的[6]。刘震宇通过航空录像获得航片信息，GPS技术采集地面信息，实时获得松材线虫病的属性数据和空间数据，运用GIS的技术，根据松材线虫病发生和防治数据、松树资源及监测信息、气象信息等因素进行综合分析，对不同区域、不同时期发生和危害情况的松材线虫病的预测预报[7]。张志诚利用GIS对媒介昆虫、寄主树木、病原线虫以及气候等空间信息处理和分析，得出松材线虫在中国发生的趋势预测[8]。

　　3. 3S技术在桉树枝瘿姬小蜂监测预警中的应用前景

　　桉树枝瘿姬小蜂是从国外传入我国的外来有害生物，它对桉树造成的灾害要经历发生、蔓延和成灾等多个阶段，在空间范围上表现出由点到面的不断扩展过程，具有很强的空间特征。为了最大程度地降低灾害损失，就必须及时发现早期的灾害点期刊网，对它的发生蔓延情况进行实时监测和预警。桉树枝瘿姬小蜂监测和预警内涵3个方面内容：一是在发生前，对发生的环境进行监测，掌握可能孕育其发生的环境；二是在发生过程中，及时监测发生的空间范围；三是在发生之后，了解灾情和损失。桉树枝瘿姬小蜂主要为害桉树的嫩枝、嫩芽，在叶片、主脉、叶柄及当年生枝条上形成虫瘿，导致枝叶变小，树冠成丛枝状。危害严重时导致落叶、植株矮化、枝梢枯死，甚至致树木死亡。林区发生虫害时，受害林区的反射和辐射光谱就会发生变化，在Rs影像上能够体现出来。可根据不同时相卫星植被指数的变化监测该害虫的分布与发生情况。桉树枝瘿姬小蜂监测预警系统，是以地理信息和森林资源数据为基础，从RS技术中获取多时相的遥感信息，由GPS定位和导航，进入GIS进行数据分析处理，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，提供动态的资源数据和丰富的图文数表，有效地对害虫进行预测预报、灾情监测和损失估算，最终提出决策与实施方案。

　　3.1 遥感技术应用

　　3S监测桉树枝瘿姬小蜂基本技术线路为：卫星数据获取一卫星数据校正一多时相图像数据复合一资源图像信息提取一结合GPS实测数据和资料一更新数据和专题图件一实现动态监测。卫星影像如TM、ASTER、IRSP6、中巴卫星数据具有成本低，易获得、能满足大尺度动态监测应用分析的特点。卫星影像在森林有害生物监测中的应用主要在于对森林植被面状信息的准确把握，但分辨率较低，而航空遥感具有快速机动性和高分辨率的显著特点，故对于灾害点的探测还需要高分辨的航空遥感技术的支持。Franklin运用SPOT与TM卫星数据，分别对铁杉尺蠖和黑头蚜虫落叶病的危害区进行了监督分类，其精度达到90.6％和82％；[9] Joria等也利用SPOT和TM数据在美国密歇根州进行了舞毒蛾失叶率的监测研究期刊网，通过数字林相图等数据的辅助分析后，认为TM非监督分类可较准确地识别林分的危害程度差异。[10]

　　3.2 GIS信息管理系统

　　3.2.1 专题GIS数据库

　　要真正将GIS技术在桉树枝瘿姬小蜂危害预测和防治中发挥作用，桉树枝瘿姬小蜂专题GIS数据库是基础。桉树枝瘿姬小蜂专题GIS数据库分图形库和属性库两部分。图形数据内容可以分为森林分布图、林相图、害虫监测图、害虫预测图、发生区图、防治区图等，可以利用地理信息系统的空间、属性数据分析处理功能被制作出来。属性数据主要包括桉树枝瘿姬小蜂预测和防治档案信息。3.1.2 GIS管理模块

　　GIS管理模块主要包括：地图编辑功能、视图管理、图层管理、缩微图功能、图例显示功能、标注功能、基本属性浏览功能、专题图制作功能和地图输出功能等。地图编辑功能：可以在GIS图上对图形进行编辑，能删除、增加图形等功能；视图管理功能：可进行开窗放大、开窗缩小、漫游、可以刷新，可按照特定比例显示、可以指定空间范围进行视窗定位；图层管理功能：可进行图层控制，可显示或隐藏所选择的图层，可以设置各个图层的编辑状态、捕捉状态，可以设置各个图层显示风格等功能；图例显示功能：标识地图中各类地理要素所代表的意义；桉树枝瘿姬小蜂分布标注功能：根据桉树枝瘿姬小蜂危害程度、树木种类、分布区等在图上进行标注，形成桉树枝瘿姬小蜂监测预警专题图层；专题图制作功能：可以根据其危害的区域范围、桉属植物种类、危害程度等信息自动生成各种桉树枝瘿姬小蜂专题图，如某地区桉树枝瘿姬小蜂危害高发区域图；地图输出功能：主要包括地图打印、专题图外网发布等功能。

　　3.1.3 预测预报系统

　　测报人员通过在前端浏览器中选择或输入变量并提交，在服务器端就能自动调用数据库中的数据、模型和方法进行逻辑运算，对害虫的发生情况进行预测预报，然后将测报结果返回前端，测报人员就能掌握害虫的发生情况

　　3.3 GPS技术应用

　　GPS在病虫害动态监测中的应用主要体现在灾害点的定位、测面积、损失计算、辅助遥感数据处理与信息提取、数据更新及监测路线导航等。采用GPS进行灾害点的定位、测面积、损失计算，精确度高，安全性强，能够实时、快速、准确地测定灾害点位置和危害范围。桉树枝瘿姬小蜂危害预测和控制，不仅要在数量上和发生时间上，而且要在空间位置上掌握其发生发展情况。空间定位是否准确，直接影响到桉树枝瘿姬小蜂发生面积的确定和控制计划的制定。

　　4、问题与展望。

　　3S技术在林业中的应用过去已取得了一定的成就，但大多是单项的RS、GIS或GPS的应用，而3S集成的应用较少，3S一体化技术的优势和潜力还没有得到充分的发挥，原因主要有：（1）可获取卫片资料多，如AVHRR、TM、SPOT SAR、IKONOS等期刊网，但适合研究用的高分辨率图片价格太高。象IKONOS，它的空间分辨率完全可以与航空像片媲美，可目前价格又太高。（2）GPS定位过程中易受林区高大乔木或特殊地形的遮蔽，使得卫星信号受到干扰，导致定位精度降低，空间定位精度有待提高。（3）现阶段遥感图像解译技术相对成熟，但遥感图片信息丰富，目前用于林业有害生物的预警和控制各项研究挖掘工作还不够。

　　建议：（1）发展中国的对地观测小卫星技术和机载遥感集成平台技术，以便为国内用户提供时效性强、分辨率高，价格便宜的遥感信息源；（2）提高遥感分类精度，进行多维信息复合分析，加快3s的集成和综合运用；（3）加强林业遥感图像处理，图像分类技术的研究，最大限度的提取出有用的专题信息；（4）面对复杂的森林资源、森林环境等问题，单纯依靠遥感信息或者单纯依靠地面资料都不能很好地满足需要。如何实现RS、GPS等多源信息的有效融合，并借助GIS工具实现数据资料的自动更新，研究与3S技术紧密衔接的软件推动一体化进程。

　　参考文献：

　　[1]周立。森林虫害监测与防治综合管理系统中3s集成技术实现[J].林业资源管理，1999（1）：59—62.

　　[2]武红敢，石进。松毛虫灾害的TM影像监测技术[J].遥感学报，2004，8（2）：172—177.

　　[3]崔恒建，武红敢，乔彦友，等。马尾松毛虫灾害遥感监测模型的建立[J].生物数学学报，1997，12（5）：611-616.

　　[4]武红智，陈改英。基于GIS的马尾松毛虫灾害空间扩散规律分析[J].遥感学报，2004，8（5）：475—480。

　　[5]刘书华，杨晓红。蒋文科，等。基于GIS的农作物病虫害防治决策支持系统[J].农业工程学报。

　　[6]安树杰。应用遥感与GIS的松材线虫病预测模型的研究[D].北京：北京林业大学，2006.1—5.

　　[7]刘震宇。广州市松材线虫病管理信息系统研建[D].湖南：中南林学院硕士学位论文，2004.1—9.

　　[8]张志诚，牛海山，黄保续，等。基于GIS的中国松树萎蔫病发生的适应性评价。兰州大学学报（自然科学版），2005， （10）：27-32.

　　[9]FranklinS.Classification of Hemlock Looper defoliation usingSPOT HRV imagery[J].Canadian Journal of Remote Sensing，1989，15（3）：178—182

　　[10]J0riaP，AhearnS，Connor M. A Comparison of theSPOT HRVand Landsat thematic mapper satellite systems for detecting gypsy mothdefoliation in Michigan [J].PhotogrammetrieEngineeringand Remote Sensing，1991，57（12）：1605—1612.