基于无人机遥感技术的林业工程病虫害监测与防治研究

一、引言

林业病虫害作为影响森林健康和生态稳定的重要因素，一直是林业管理的重点难题。传统的病虫害监测方法依赖人工巡查，存在效率低、覆盖范围有限及数据时效性差等不足。随着无人机遥感技术的发展，其高分辨率、机动灵活和实时监测的优势，为病虫害的精准识别与动态跟踪提供了新的解决方案。本文旨在探讨基于无人机遥感技术的病虫害监测方法及其在防治中的应用，推动林业病虫害防治的智能化和现代化，提升森林资源保护水平，促进生态环境的可持续发展。

二、林业病虫害的特征

（一）主要病虫害种类及其对森林的影响

林业病虫害种类繁多，主要包括昆虫害虫、真菌病害、细菌病害以及病毒病害等。其中，害虫如松毛虫、天牛和尺蠖等对针叶树和阔叶树造成严重危害，能大量啃食叶片、树皮和木质部，导致树木生长缓慢甚至死亡。真菌病害如松材线虫病、白腐病和枯梢病，通过侵染树木组织，破坏其结构，削弱树体的防御能力，引发枯死现象。细菌和病毒病害则常通过传染性病斑，影响树木的生理功能，降低森林生态系统的稳定性。

（二）病虫害发生规律与空间分布特征

林业病虫害的发生具有明显的季节性和空间异质性。多数害虫在春夏季节活跃，病害则在湿度较高的季节易发易传播。不同病虫害根据其生物学特性和生态环境的差异，呈现不同的空间分布格局[1]。例如，松毛虫常集中在针叶林较密集的区域，而白腐病则多发于老龄或受伤的树木群体中。病虫害的发生与森林结构、树种组成、气候条件及人为活动密切相关，往往呈现局部爆发、区域扩散的趋势。

三、基于无人机遥感的病虫害监测方法

（一）数据采集方案设计

根据林区的地形、植被类型和病虫害分布特点，确定飞行高度、飞行路线及覆盖范围，以确保获取高分辨率和全面覆盖的图像数据。通常，飞行高度会根据传感器的空间分辨率需求进行调整，同时考虑气象条件对飞行安全的影响。传感器选择方面，光学多光谱相机、红外热成像仪和激光雷达等设备被广泛应用，以捕捉植物叶片的光谱特征和生理变化。数据采集需制定合理的时间安排，避开阴雨和强风天气，尽量选择病虫害高发期进行多时相采集，以便捕捉病害动态变化。合理设计的数据采集方案为后续的数据处理和分析奠定坚实基础。

（二）病虫害识别算法与模型

无人机通过图像预处理去除噪声、增强对比度，提取感兴趣区域的特征信息。常用的特征包括植被指数（如 NDVI）、纹理特征及光谱特征，这些特征能够反映植物健康状态的细微变化。基于这些特征，应用传统分类算法（如支持向量机、随机森林）和深度学习模型（如卷积神经网络）进行病虫害识别。

（三）病虫害空间分布与动态变化分析

利用无人机遥感获得的高时空分辨率数据，可以对病虫害的空间分布特征和动态变化进行深入分析。空间分布分析通常采用空间统计方法和地理信息系统（GIS）技术，绘制病虫害热点区域图和分布密度图，揭示病虫害的聚集规律和影响范围。动态变化分析则通过多时相数据对比，监测病虫害的发生、发展及扩散过程。结合环境因素（如气温、湿度）和林分结构数据，可以建立病虫害动态模型，预测未来发展趋势。

（四）监测精度评估与验证方法

监测精度是评估无人机遥感病虫害监测效果的重要指标。常用的评估方法包括混淆矩阵、总体准确率、用户准确率、生产者准确率和 Kappa 系数等，能够量化模型识别结果与实际情况的一致性。精度验证通常依赖于地面实地调查数据，通过对比遥感识别结果与实地样本的病虫害发生情况，评估识别模型的可靠性和适用性[2]。为提高监测精度，需确保训练样本的代表性和质量，合理选择特征变量，优化算法参数。

四、病虫害防治技术与策略

（一）结合遥感数据的精准防治策略

基于无人机遥感技术获取的高精度病虫害监测数据，为精准防治提供了科学依据。通过对病虫害的空间分布、发生密度及动态变化的准确掌握，能够实现有针对性的区域划分和风险评估，从而制定差异化的防治方案。精准防治策略强调“ 病虫害防治点对点” ，避免大范围盲目施药，既节约了农药资源，也减少了环境污染。利用遥感数据生成的病虫害风险地图，结合林分结构和气象条件，能够动态调整防治时间和防治强度，提高防治效果的同时降低成本。

（二）无人机在防治作业中的应用

无人机搭载喷洒系统，可实现高效、精准的药剂喷洒，克服传统人工喷药难以到达和覆盖不均的问题，尤其适用于复杂地形和密集林区。无人机喷洒作业具有快速响应和灵活调度的优势，能够及时应对病虫害突发状况，降低人力成本和作业风险[3]。同时，无人机也可用于布设诱捕器、释放生物防治剂等多样化防治措施。借助无人机实时传输的图像和传感数据，操作人员能够实时调整作业参数和路径，提高作业精准度和效率。

（三）防治效果监测与评估

防治效果的监测与评估是确保病虫害防治措施有效性的关键环节。无人机遥感技术在防治后期发挥重要作用，通过定期获取防治区域的多时相遥感影像，分析病虫害密度变化、植被恢复状况及药剂覆盖效果。利用图像处理和变化检测技术，能够准确量化防治效果，及时发现防治盲区或防治不足的区域。结合地面实测数据，评估防治措施对病虫害控制的实际效果和生态环境影响，为后续防治方案调整提供科学依据。

（四）综合防治体系建设

构建科学完善的综合防治体系是实现林业病虫害长期有效控制的根本保障。综合防治体系不仅依赖无人机遥感和智能监测技术，还需结合生态调控、生物防治、化学防治和人工措施多种手段。通过建立信息共享平台，整合遥感数据、气象数据及地面调查信息，实现病虫害监测、防治、评估全流程的信息化管理。推动跨部门协作和资源整合，形成防治合力，提高应急响应能力。加强技术培训和公众宣传，提高防治技术的普及率和应用水平。注重生态保护与资源可持续利用，推广绿色防控技术，减少化学农药依赖，促进森林生态系统的健康稳定发展。

五、结论

无人机遥感技术在林业病虫害监测与防治中展现出优势，实现了高效、精准的病虫害识别和动态监控。通过合理的数据采集和先进的识别算法，可准确掌握病虫害的空间分布和变化趋势，指导精准防治作业。无人机在喷洒和生物防治等作业中的应用提高了防治效率，减少了环境影响。同时，防治效果的监测与综合防治体系的建设，保障了病虫害管理的科学性和持续性。未来，随着技术的不断发展，基于无人机遥感的智能化防治将成为林业病虫害管理的重要方向，有助于实现森林资源的有效保护和可持续利用。

参考文献

[1]隆琅.无人机遥感技术在森林病虫害监测的应用[J].广西农业机械化,2023(1):48-50.

[2] 宋阳怡. 无人机在林业病虫害监测中的应用[J]. 林业科技情报,2024,56(4):171-173.

[3]唐涛,蒋华,莫钧成.无人机遥感技术在林业病虫害防治中的有效应用[J].江西农业,2025(5):157-159.