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森林病虫害遥感

林业遥感组成部分之一。应用遥感手段,通过森林受病虫害危害的可探测现象,尽快揭露危害因子,确定危害的范围和等级,提供可靠和及时的信息,以便制定灾害防治方案,减少经济损失。遥感机理在任何森林环境中,危害因子很多,并且一种因子可产生多种综合症状。对灾害的表象描述分为林木形态变异及生理损害两类。形态变异包括叶形、冠形等轮廓变化,细胞萎缩,部分或全部落叶。

林业遥感组成部分之一。应用遥感手段,通过森林受病虫害危害的可探测现象,尽快揭露危害因子,确定危害的范围和等级,提供可靠和及时的信息,以便制定灾害防治方案,减少经济损失。

遥感机理

在任何森林环境中,危害因子很多,并且一种因子可产生多种综合症状。对灾害的表象描述分为林木形态变异及生理损害两类。形态变异包括叶形、冠形等轮廓变化,细胞萎缩,部分或全部落叶。生理损害包括光合作用降低、叶绿体衰减、输导作用中断等。生理损害最后导致形态变异,同时表现为反射光谱变化,灾害表象及隐象可为遥感手段所揭示。

森林灾害在光谱上的反映可分为四个阶段:①正常绿叶在绿色区域有个反射峰值,蓝、红区域有吸收谷,近红外反射率相当高。确切数值取决于树种、树龄、立地、营养状况等。②当树叶的生理损害影响到细胞构造物、细胞晶体数目及细胞质总量时,红外区域的反射首先降低,在时间上比可见光反射率的变异可早数十小时。这就是可见光以外的损害预兆,但多片种及多滤光镜组合的实验表明,此预兆难于测定。③持续的慢性轻度损害最终会引起叶绿体的衰败,降低在红波段的吸收,反射率因而升高。这表现为反射峰值的向右偏移,外观上是树叶变黄。④死亡叶的变红,其光谱表现是峰值不断向红区偏移,而近红外区域的一般趋势是反射率继续降低。树木形态变异对反射率的影响,在于是否有新的表面暴露,如树叶布局有变化,或树冠包含了更多阴影等。反射率的变化在彩色红外象片上有一系列颜色的差异。(见图)

判读人员往往不知道某种损害因子形成的光谱反射类型,故须充分应用判读样片、判读检索表和影象增强技术。但是过分的影象增强常夸大非受害的干扰细部,并不能提取轻度损害信息。

受害树叶光谱反射率的四个阶段示意图

1.正常绿色树叶

2.在近红外开始受害

3.持续受害引起树叶变黄

4.已死亡的树叶变为红色

遥感手段

①航空视查法:有经验的航空调查员乘坐轻型低空飞机,在象片略图或航片上勾绘病虫害的分布及受害类型。此法早在1947年已经采用。②航空摄影法:是最有效、最普遍使用的病虫害遥感方法。彩色红外象片对病虫害反应敏感,精细可靠,优于天然彩色,更优于黑白片。小比例尺(1∶32000)或超小比例尺(1∶120000)彩色红外摄影可用于勾绘病虫害分布图,但1∶120000的超小比例尺彩红外片有一定局限性。它对许多严重的虫害,效果也不明显,只有当林地下木或草地等背景明显时,才能分辨。如用中小比例尺(1∶30000左右)的彩红外摄影探测森林病虫害则最经济有效。1∶5000至1∶20000比例尺的彩红外航片可以监测城市行道树及绿化区的生长情况,并可寻找到危害源。③多阶抽样法:对于大面积病虫害的调查常用这一方法。先用航空视察、陆地卫星影象或高空摄影做受害分阶。第一阶是对从各层中选出的大块样地做带状或点状立体象对彩红外摄影,比例尺为1∶8000左右。第二阶是在更小样地上拍摄1∶2000大比例尺彩红外象片。第三阶作地面调查样地。多阶调查可以一定精度估测出受侵害株数、面积及林木蓄积量(见两阶和多阶抽样)。④高空全景摄影:1982年在北美开始曾用这一方法做森林病虫害遥感。采用高分辨彩红外胶片,中心比例尺为1∶26000,象幅为9×18英寸。它的优点是能在短时间内,拍摄大面积受害林木,而费用较少。缺点是由于比例尺向两端变小,受害树木株数调查精度从象幅中心向两侧降低。多次实践表明,对受害树株数估测的相对标准误约为13%。高空全景航空摄影经济实用,对大面积的病虫害监测较常规航空摄影优越。