松材線蟲病(Bursaphelenchus
xylophilus)又稱松樹枯萎病，是全球森林生態(tài)系統(tǒng)中最具危害性的病害之一。自1991年松材線蟲病入侵寧波市象山縣以來，這場曠日持久的“松林保衛(wèi)戰(zhàn)”一轉(zhuǎn)眼已持續(xù)了30年。
松樹是浙江省造林先鋒樹種，其規(guī)模幾乎占到全省森林總面積的“半壁江山”，然而即便是堅韌耐旱如它的常青樹種，一旦被松材線蟲病侵染，也會迅速泛黃枯死，甚至將病害隨著疫木及其制品持續(xù)向周圍傳播開去，蔓延成災(zāi)。因此，對于松材線蟲病的防治、監(jiān)測和消殺一直是我國林業(yè)生態(tài)監(jiān)管工作的重中之重，松材線蟲也被列在“重要(典型)有害生物”中植物病害的首位。
多年來，對松材線蟲病科學防治、有效監(jiān)測的相關(guān)研究始終未曾懈怠。單純依靠森林病蟲害防治工作者及護林員的人工勘查、抽樣定點監(jiān)測，很難全面、有效地掌握大面積山林中疫木的空間分布情況，從而導致監(jiān)測和處置的效率降低。
2019年我院聯(lián)合市森防站成立了一支科研團隊，針對當前松材線蟲病監(jiān)測工作中遇到的監(jiān)測數(shù)據(jù)源單一、監(jiān)測手段人工依賴性強等亟需解決的要點難點問題集中開展了技術(shù)攻關(guān)，以期探求我市森林病蟲害遙感監(jiān)測的新轉(zhuǎn)機，“天空地協(xié)同的松材線蟲病疫情遙感監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究”項目應(yīng)運而生。
該項目充分利用我院無人機和Cubert-S185成像高光譜傳感器等基礎(chǔ)設(shè)施裝備，同時創(chuàng)新性地引入高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用于松材線蟲病枯死樹識別和監(jiān)測工作，實現(xiàn)了高空間分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)、低空無人機高光譜遙感數(shù)據(jù)與地面遙感采樣數(shù)據(jù)和實地踏勘核實數(shù)據(jù)等多源多平臺數(shù)據(jù)的綜合利用和有效融合。
“天-空-地”一體化遙感數(shù)據(jù)采集
地面遙感采樣數(shù)據(jù)和實地踏勘核實數(shù)據(jù)是研究的重要基底和驗證數(shù)據(jù)。項目實施期間，項目組成員抽樣采集了研究區(qū)發(fā)病枯死松樹的準確空間位置和實測光譜數(shù)據(jù)，并將采集的地面數(shù)據(jù)進行清洗整理，形成松材線蟲病枯死樹光譜樣本，為系統(tǒng)性研究寧波市松材線蟲病枯死樹高光譜遙感圖譜特征提供了數(shù)據(jù)支撐。
低空無人機高光譜遙感數(shù)據(jù)，具有空間分辨率高(優(yōu)于0.15m)、光譜分辨率高(4nm)的優(yōu)勢，在項目關(guān)注的重點發(fā)病區(qū)躍龍街道和桃源街道采集了1.5萬畝高光譜遙感影像數(shù)據(jù)。
在此基礎(chǔ)上，項目組提出并建立了松材線蟲病枯死樹的光譜特征指數(shù)，實現(xiàn)了基于無人機高光譜遙感成像技術(shù)的松材線蟲病枯死樹智能化、精細化提取，提取準確率優(yōu)于90%。
航天衛(wèi)星遙感為大空間范圍、高頻高效時空監(jiān)測提供了有效技術(shù)手段。利用無人機高光譜遙感提取的精細監(jiān)測成果作為衛(wèi)星遙感監(jiān)測的“海量”訓練數(shù)據(jù)，基于樣本遷移算法實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)間的相互利用和優(yōu)勢互補，采用隨機森林機器學習算法完成了松材線蟲病枯死樹宏觀監(jiān)測尺度上的高效化空間分布信息提取。
科技成果轉(zhuǎn)化落地
2020年，該項目正式申請立項為首批浙江省自然資源廳科技項目，通過項目實施，形成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科技成果，包括發(fā)明專利一項(已進入實質(zhì)性審查階段)，撰寫論文2篇。此外，項目關(guān)鍵技術(shù)已通過科技成果查新，并完成自然資源部科技成果登記。
2021年11月1日，該項目順利通過了省自然資源廳在杭州組織的項目驗收。由浙江省自然資源廳、浙江省測繪科學技術(shù)研究院、國家林草局華東院、杭州市錢投集團及浙江工業(yè)大學等有關(guān)專家組成的項目驗收組充分肯定了項目的研究價值、現(xiàn)實意義以及項目形成的科技成果，一致同意項目驗收通過。
項目形成的天空地一體化松材線蟲病疫情遙感監(jiān)測技術(shù)方案已順利在實際工作中實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，目前已應(yīng)用于寧波市自然資源規(guī)劃局森林病蟲害防治站2020和2021年度松材線蟲病疫情監(jiān)測及疫木處置評估等工作中，為摸清寧波市病害疫情底數(shù)，有效提高寧波市森林病蟲害監(jiān)測效率和科學化管理水平提供遙感技術(shù)支撐
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