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天枢平台-以遥感解译助力松材线虫监测

2022-03-24 17:34:49 229 发布:中科北纬

 

 

松树千年之劫殇

 

《字说》云,“松为百木之长,犹公也。故字从公”。松树的风姿雄态、醉人千古,是一种生命力极强的常青树。虽历冰冻风寒,却经冬不凋,依然挺拔茂盛。民间更是爱他的常青不老,广为流传的“寿比南山不老松”,寓意着健康长寿。人们赋予松树意志刚强,坚贞不屈的品格,与竹、梅一起比作“岁寒三友”,而予以敬重,无论是从“凌风知劲节,负雪见贞心”的诗词,还是“松石山水”的国画,松树是中国几千年传统文化的重要代表。

 


《携琴访友图》 南宋 李唐(1066-1150)

 

 

可近年来,松树遭遇了千年不遇的重大劫难。松材线虫病于1982年在我国江苏省南京市的中山陵首次发现,是我国头号森林病虫害,号称松树的癌症。松树一旦感病,最快40天就会死亡,而目前除了砍树之外,尚未有效的控制手段。如不采取有效措施,3-5年即可造成整片松林死亡。40年来,松材线虫已经陆续在我国10多个省区几百个县级行政区发现发生(《国家林业和草原局公告(2021年第5号)(2021年松材线虫病疫区)》)。

 


感染松材线虫病的松林

 

 


 

松材线虫病全国分布图

 

 

 

罪魁祸首-松材线虫

 

松材线虫病又称松枯萎病,是一种毁灭性虫害。它是通过松墨天牛(拉丁名:Monochamus alternatus)(别名:松褐天牛、松天牛)等媒介昆虫传播于松树体内,从而引发松树病害。被松材线虫感染后的松树,针叶黄褐色或红褐色,萎蔫下垂,树脂分泌停止,树干可观察到天牛侵入孔或产卵痕迹,病树整株干枯死亡,最终腐烂。

 


被松材线虫感染后的松树

 

松墨天牛,一般1年1代,而我国广东1年2-3代,以2代为主,广西贺州地区1年发生2代。松墨天牛成虫取食健康松树嫩枝树皮来补充营养。携带松材线虫的天牛成虫在咬食松树皮时,线虫幼虫从伤口侵入健康松树,并在树脂道进行大量繁殖。松树感染线虫后生长衰弱或死亡,又成为天牛的产卵对象。

 


松褐天牛(松墨天牛)标本

 

松材线虫病是在松树内发现的一种肉眼不可见的病虫害,它又被称为松树萎蔫病或松树枯萎病。在放大镜下观察,如同针尖一样的虫子。松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus),该线虫属线虫动物门、线虫纲、滑刃目、滑刃科、伞滑刃属。雌虫体长0.81mm,雄体长0.73mm,雌虫尾部近圆锥形,末端圆;雄虫尾部似鸟爪,向腹面弯曲。松材线虫的生活史包括繁殖型和扩散型两个阶段,在寄主植物体内,当环境条件不适宜时,由繁殖型二龄幼虫(J2)转变为扩散型三龄幼虫(JⅢ),并向天牛蛹室周围聚集,在天牛成虫羽化前,松材线虫扩散型三龄幼虫蜕皮变为扩散型四龄幼虫(JⅣ),通过气孔进入刚羽化的、体壁尚未完全骨化的天牛成虫呼吸系统。随后,天牛成虫进行补充营养取食或者产卵时,线虫从天牛气管逸出,并从天牛取食或产卵造成的伤口进入新的寄主植物体内。因此JⅣ型幼虫是松材线虫生活史中重要的一个虫态,是种群形成和扩散的关键。天牛携带的松材线虫越多,侵染健康松树的松材线虫病原就越多。

 


显微镜下的松材线虫

 

感染松材线虫发病的松属种类较多,在不同国家或地区感染的松种有所不同。在亚洲的中国、日本和韩国,黑松和赤松是松材线虫病的易感树种,已造成松树大面积死亡,中国的乡土树种马尾松也是易感树种,造成严重损失。近些年在中国还有自然感染的松树,如思茅松、油松、云南松、华山松和红松。

 

 

 

主要传播途径和监测防治难点

 

松材线虫病主要传播途径有两种,一是借助媒介天牛或线虫本身的移动的自然传播途径(近距离);二是借助人为调运带疫苗木(带松材线虫的天牛)、松材、松木包装箱及松木制品等进行传播(远距离)。

 

多年研究及实际经验表明,人为活动传播是松材线虫病等重大林业有害生物不断扩展蔓延的主要原因,而传统数理统计建模方法难以模拟松材线虫病发展趋势受人为活动影响的时空动态变化过程,进而对灾情的发展态势难以做出科学估量。


对植物调运时空动态变化的研究

 

松材线虫病的预测预报多凭借专家经验进行定性预测,预测结果的主观性较强,科学性和准确性有所欠缺。现场实地踏查监测又因为松林面积大、分布广泛,难于全面覆盖,又不能以标准地的方式以点代面。

 

 

 

遥感影像解译
松材线虫病监测预报新希望

 

松材线虫病主要依靠人为传播,其扩散蔓延主要与人为活动有关。随着卫星遥感技术的发展和神经网络智能技术的实现。通过训练后提供复杂数据分析能力为智慧型松材线虫病监测预警提供了可能。


卫星遥感影像解析结果

 

卫星遥感影像适合于大面积的松材线虫病监测,解译结果也受限于影像文件的分辨率和清晰度。在重点监测的松林区域和要求准确较高的地区,可以采取无人机低空拍摄正射影像作为解译的输入,可以有效提高准确率和召回率,从而提高交并比(IOU)。

 

这些指标可以参考一文看懂分类模型的评估指标:准确率、精准率、召回率…

 


无人机航线设置

 

 

 

天枢遥感智能视觉平台
松材线虫病监测利器

 

随着松材线虫病在我国传播迅猛形势异常严峻,国家林草部分出台了多项技术标准和政策文件。行动计划提出疫情精准监测、疫源封锁管控、除治质量提升、健康森林保护行动四项行动内容。将实施人工地面监测与航空航天遥感监测相结合的“天空地”一体化监测行动;实施全方位、无死角的疫木清零行动;实施以清理病死(濒死、枯死)松树为核心,媒介昆虫防治、打孔注药等为辅助措施的综合防治策略;各级林业和草原主管部门优先将疫情防控纳入森林抚育、退化林修复、森林质量精准提升等生态工程项目,统筹松材线虫病疫情防控与生态修复。

 

行动计划明确了加强组织领导、强化科技支撑、加大资金投入、强化群防群控等四项保障措施。同时提出评估考核要求,要求各地按照本行动计划确定的总体目标和分省目标,制定省、市、县五年攻坚行动方案,逐级细化分解任务,每年报送年度攻坚行动进展情况。攻坚行动结束后,国家林草局将对分省目标进行考核。各地要对市、县级五年攻坚行动目标完成情况进行考核。


国家林业和草原局关于印发全国松材线虫病疫情防控五年攻坚行动计划的通知

 

 

 

子曰:“工欲善其事,必先利其器”。中科北纬推出了天枢遥感智能视觉平台,愿景是成为引领测绘遥感数字化转型的智能引擎。从前影像数据虽然也是数字类型,但它成果转化时需要经历大量的人工来目视判读,或结合机器半自动化的解译,在这个平台标注工具的催化下,从影像到矢量成果的转化可以理解为自发进行的。所谓智能引擎,遥感从数据的挖掘、处理、关联、共享和应用是一个全链条的过程,天枢平台并不单从孤立的一个方面解决数据问题,它是全流程智能化地在驱动数据的处理。

 

实现了卫星及无人机影像中的变化特征及建筑、林地、水域、道路等多种目标信息的智能解译实现卫星遥感影像统筹,提供“快速、准确、灵活、及时”的卫星数据产品和分发服务,满足自然资源空间管理一体化和生态环境监测、农业监测、资源普查以及防灾减灾、应急响应等领域对遥感信息业务的需求。

 

 


 

无人机正射影像模型训练

 

 


 

松林中松材线虫病的智能识别

 

 

经过多次的行业深究+市场调研+客户测评反馈+持续内测,天枢-遥感智能视觉平台也在持续迭代更新升级,优化算法、扩展功能、完善体验。

 

其他更多资讯请参考新版发布|天枢-遥感智能视觉平台v2.2震撼亮相

 

 

 

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