无人机热红外遥感监测森林病虫害早期预警研究

近年来，无人机热红外遥感技术凭借其高分辨率、低成本、实时性强等优势，逐渐成为森林资源监测领域的研究热点。通过热红外遥感技术，无人机能够检测到植被的温度变化，进而推测出森林中病虫害的分布情况，为早期预警提供有力的数据支持。

1 涪陵区森林资源现状与病虫害问题

涪陵区森林资源丰富，森林覆盖率 47.6% ，是重庆市的重要森林生产基地和生态屏障。丰富的森林资源不仅为当地提供了优质的木材和经济林产品，还在水源涵养、土壤保持和生物多样性保护等方面发挥着重要作用。然而，近年来，由于全球气候变化的加剧以及人类活动对生态环境的影响，涪陵区的森林生态系统正面临着日益严峻的挑战，其中森林病虫害问题尤为突出。在涪陵区，松树、杉树等经济林木受到病虫害的威胁尤为严重，对林业生产和生态环境造成了极大压力。近些年，松材线虫病的发病面积仍比较大，发病隐患无法消除。此外，红松小蠹虫、松毛虫等害虫也在不同区域爆发，对森林健康构成了巨大威胁。

2 无人机热红外遥感技术原理与应用

2.1 热红外遥感技术的原理与优势

无人机热红外遥感技术通过搭载高精度的红外传感器，能够实时采集森林植被的热辐射信息。这一技术与传统的可见光遥感技术相比，有着明显的优势。传统的可见光遥感只能获取植被的表面影像，难以探测植物的生理变化。而热红外遥感技术则可以精确地探测到植物表面温度的微小变化，尤其是因病虫害引起的温度异常变化。这些温度变化通常表现为叶片的水分蒸腾增加，导致叶片温度升高，或者树干内部水分输送受阻，导致局部温度变化。这些变化往往是病虫害早期的征兆，而通过热红外遥感技术，能够有效地捕捉到这些微小的温度变化[1]。

2.2 无人机热红外遥感的应用优势

在森林病虫害防控工作中，温度异常变化是一个非常重要的预警信号。例如，松材线虫病的初期，受害树木的水分运输受阻，叶片和树干的温度通常会异常升高。通过无人机搭载热红外传感器，可以在飞行过程中实时捕捉到这些温度差异，并通过智能分析算法，生成病虫害分布的热图。这些热图能够清晰地展示出病虫害的发生区域和严重程度，从而为林业管理部门提供精准的数据支持，有助于快速发现和应对病虫害问题。

2.3 精准定位与决策支持

无人机热红外遥感技术结合了先进的传感器和智能算法，能够快速锁定病虫害的高风险区域，并精准定位受害植被。这种高效的监测方式，极大地提高了林业管理的响应速度。在传统的人工巡查中，病虫害往往在出现初期时未被及时发现，导致病虫害蔓延，给森林资源造成更大的损失。而无人机热红外遥感技术能够在病虫害的初期就进行精准预警，确保林业部门能够及时采取防治措施，避免病虫害进一步蔓延。

2.4 促进林业生态安全

涪陵区的森林病虫害防控工作依赖于无人机热红外遥感技术，取得了显著的效果。通过这种技术的应用，涪陵区能够更高效、更精确地监测森林资源的健康状况，有效防控松材线虫病等危害性病虫害的扩散。得益于技术的高效性和精准性，当地的森林资源管理部门能够在病虫害暴发初期就采取措施，避免了大范围的森林生态损失[2]。

3 无人机热红外遥感监测的优势与创新

3.1 高分辨率、快速响应

传统的森林病虫害监测方式主要依赖人工巡查和地面取样调查，这种方式不仅耗时耗力，还容易受到地形复杂、林区广阔等因素的限制，难以做到全覆盖、精准监测。而无人机热红外遥感技术的应用极大地提升了监测的分辨率和响应速度。通过搭载高精度热红外传感器，无人机能够快速飞行覆盖大范围森林区域，在短时间内采集大量高分辨率热红外数据，实现对病虫害的全面、精准监测。此外，无人机的飞行高度和速度可根据监测需求调整，在不同的地形、气候条件下，都能灵活作业。例如，在病虫害高发区域，无人机可以进行低空、慢速飞行，获取更精细的热红外数据，而在大面积巡查时，则可以高空、快速飞行，迅速掌握整体状况。这种灵活的监测方式，不仅提高了数据采集效率，还能实时传输监测数据，使林业管理部门能够迅速分析和响应，实现更高效的森林病虫害防控。

3.2 非接触式监测，减少干扰

传统的人工巡查和取样分析方式通常需要研究人员深入林区，进行叶片采样、树皮剥离、虫害取样等操作。这不仅可能对生态环境造成一定破坏，还可能因人为活动导致病虫害的二次传播。特别是在一些生态脆弱区、自然保护区或禁伐区，大规模的人工巡查极易破坏森林生态系统的稳定性。无人机热红外遥感技术的非接触式监测特点，有效避免了这些问题。无人机在空中飞行扫描即可完成数据采集，无需直接接触植被，极大地减少了对森林生态的干扰，确保了监测的科学性和可持续性。此外，无人机监测可以覆盖偏远、崎岖和难以到达的森林区域，克服了人工巡查的局限性，能够在不影响生态环境的前提下，完成对森林病虫害的精准识别。

3.3 早期预警能力强

在森林病虫害防治中，早发现、早控制是关键。然而，传统的监测方式通常依赖病害可见症状（如树叶枯黄、枝干受损等）来判断病虫害情况，而此时病害往往已经进入中后期，给防治工作带来了极大挑战。相比之下，无人机热红外遥感技术能够在病害早期就发现植被的微小温度异常，提前预警潜在的病虫害风险，为防治工作争取更多时间。热红外遥感技术可以精准捕捉森林植被的微小温度变化，例如松材线虫病会导致树木水分运输受阻，从而引起叶片温度升高。无人机搭载的热红外传感器可以对植被的温度数据进行分析，精准锁定疑似病害区域，进而推测病虫害的潜在蔓延范围。相比传统方法，无人机监测的时效性更强，能够做到“未见其害，先见其征”，为林业部门提供更长的干预窗口期，便于采取科学合理的防治措施，有效遏制病虫害扩散[3]。

4 结语

无人机热红外遥感技术为涪陵区森林病虫害的早期预警提供了一种全新的、革命性的解决方案。该技术通过搭载高精度红外传感器，可以实时监测森林中植被的温度变化，捕捉病虫害初期可能出现的微小异常。与传统的人工巡查或可见光遥感技术相比，热红外遥感能够更早、更精准地发现植物受害的迹象，从而实现对病虫害的早期预警。这种技术的应用，极大地提高了涪陵区森林病虫害监测的效率和准确性，为森林资源的保护和可持续管理提供了有力的保障。通过无人机的飞行巡查，涪陵区能够快速覆盖大范围的森林区域，克服了人工巡查无法覆盖偏远或难以到达区域的难题。

参考文献：

[1] 姚志华 , 陈俊英 , 张智韬 , 等 . 基于无人机热红外遥感的冬小麦水分胁迫研究 [J]. 节水灌溉 ,2019(3):6.

[2] 贾箫 . 基于无人机多光谱和热红外成像的玉米叶斑病遥感监测 [D].河南农业大学 ,2023.

[3] 李旭光 . 无人机遥感技术在农业病虫害监测中的应用研究 [J]. 河北农机 ,2024(2):42-44.

作者简介：王小雪（1985—），女，汉族，重庆市涪陵区人，硕士研究生，林业高级工程师，研究方向：森林资源调查监测等。