基于遙感和地理信息技術(shù)的蝗蟲(chóng)災(zāi)害防治

從2019年底，在東非地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)蝗災(zāi)并逐漸蔓延到西亞和南亞等地，因本次蝗災(zāi)規(guī)模大、破壞性強(qiáng)且經(jīng)過(guò)很多糧食產(chǎn)區(qū)而受到全球關(guān)注。本次蝗災(zāi)是20年來(lái)最嚴(yán)重的蝗災(zāi)，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織發(fā)布的報(bào)告顯示，非洲之角是此次蝗災(zāi)的重災(zāi)區(qū)，其中埃塞俄比亞、吉布提、索馬里遭遇著25年來(lái)最嚴(yán)重蝗災(zāi)，而肯尼亞也正經(jīng)歷70年來(lái)最嚴(yán)重蝗災(zāi)。蝗災(zāi)的爆發(fā)使得非洲及亞洲部分地區(qū)受災(zāi)嚴(yán)重，導(dǎo)致大面積農(nóng)作物減產(chǎn)，甚至已給索馬里和埃塞俄比亞農(nóng)業(yè)造成絕收，也給林業(yè)和草原自然資源造成嚴(yán)重?fù)p害。

截至1月30日蝗蟲(chóng)災(zāi)難已經(jīng)導(dǎo)致1190萬(wàn)人受災(zāi)，其中，東非肯尼亞、索馬里和埃塞俄比亞直接宣布農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全停止，數(shù)百萬(wàn)人生命受到前所未有的威脅。

目前蝗災(zāi)已經(jīng)蔓延到印度和巴基斯坦地區(qū)，雖然在印度地區(qū)得到了控制，但是專家同時(shí)警告，今年6月，有可能有更加嚴(yán)重的蝗災(zāi)卷土重來(lái)。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織近日向全球預(yù)警，蝗災(zāi)的擴(kuò)大趨勢(shì)可能會(huì)延續(xù)到今年6月，屆時(shí)，蝗群規(guī)?；蚩稍鲩L(zhǎng)至目前的500倍。有專家表示，根據(jù)遷飛路線，今年起始于于非洲的蝗群依然會(huì)在5、6月份飛至巴基斯坦和印度一帶，與當(dāng)?shù)胤趸幕认x(chóng)合流后進(jìn)一步擴(kuò)散至印度全境、孟加拉國(guó)和緬甸，而那時(shí)恰逢中國(guó)的季風(fēng)季節(jié)，蝗蟲(chóng)也可能隨季風(fēng)進(jìn)入云南地區(qū)。

而對(duì)于我國(guó)民眾來(lái)說(shuō)，最關(guān)心的就是這些蝗蟲(chóng)是否會(huì)進(jìn)入我國(guó)。雖然農(nóng)業(yè)和昆蟲(chóng)專家解釋，這次蝗災(zāi)的沙漠蝗蟲(chóng)很難飛躍喜馬拉雅山進(jìn)入我國(guó)境內(nèi)，而且我國(guó)歷史上也很少該類(lèi)蝗蟲(chóng)進(jìn)入我國(guó)的記錄，但是，我們也不能掉以輕心，特別是今年夏天仍然有可能出現(xiàn)更大規(guī)模的蝗災(zāi)，因此，必須防患于未然，能力有效的蝗災(zāi)防治體系，盡可能將蝗災(zāi)抵御于國(guó)門(mén)之外，才能保證我國(guó)糧食生產(chǎn)安全。而防治蝗災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，也可以為其他國(guó)家防蝗治蝗提供幫助。

蝗災(zāi)是世界性災(zāi)害，且源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，與旱災(zāi)、水災(zāi)統(tǒng)稱為三大自然災(zāi)害。我國(guó)歷史上頻繁遭受蝗災(zāi)，嚴(yán)重危害人民正常生產(chǎn)和生活，危害國(guó)家穩(wěn)定，歷史上中國(guó)各個(gè)朝代都非常重視防蝗滅蝗。

我國(guó)政府高度重視、支持蝗災(zāi)治理工作，建立健全了蝗蟲(chóng)防治組織系統(tǒng)，研制開(kāi)發(fā)了生態(tài)控制(改造發(fā)生基地)措施、生物防治措施、有效、先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)等。自1949年以來(lái)，我國(guó)沒(méi)有大規(guī)模蝗災(zāi)的發(fā)生。但是卻不可以掉以輕心，近年來(lái)，我國(guó)局部性的蝗災(zāi)也時(shí)常發(fā)生，如2000年新疆蝗災(zāi)，1998年和2001年河北草原地區(qū)蝗災(zāi)，因此，對(duì)各種蝗災(zāi)始終要保持警惕，繼續(xù)完善的蝗蟲(chóng)防治組織系統(tǒng)。特別是針對(duì)今年5、6月份可能到來(lái)的大規(guī)模蝗災(zāi)，需要做好充分準(zhǔn)備。

目前我國(guó)已經(jīng)建立了比較完整的蝗蟲(chóng)防治系統(tǒng)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，更多新的技術(shù)也應(yīng)用到了蝗災(zāi)的防治，不斷完善蝗蟲(chóng)防治系統(tǒng)，提高蝗災(zāi)防治水平。

近年來(lái)，隨著遙感地理信息技術(shù)的進(jìn)步，全球都開(kāi)始將地理信息遙感技術(shù)應(yīng)用于蝗災(zāi)防治工作。最基礎(chǔ)的應(yīng)用就是應(yīng)用基礎(chǔ)地理信息作為蝗蟲(chóng)飛行軌跡、損害區(qū)域等信息展示，即作為一個(gè)預(yù)警救災(zāi)管理系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組成部分，但是遙感地理信息在蝗蟲(chóng)防治領(lǐng)域的作用遠(yuǎn)不止于此。除作為基礎(chǔ)地圖外，遙感地理信息技術(shù)在蝗災(zāi)防治方面也發(fā)揮很多重要作用。

第一， 用于分析蝗蟲(chóng)習(xí)性。

利用記錄下的蝗蟲(chóng)飛行軌跡和破壞的植被情況，結(jié)合現(xiàn)勢(shì)各類(lèi)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及地表覆蓋數(shù)據(jù)，如地表溫度、植被類(lèi)型等情況，分析蝗蟲(chóng)的基本習(xí)性，如喜厭的植物種類(lèi)、產(chǎn)卵以及生長(zhǎng)環(huán)境等。

第二， 用于分析蝗蟲(chóng)飛行路線。

蝗蟲(chóng)飛行有一定的高度限制，同時(shí)也要根據(jù)其食物位置飛行。因此，基于獲取的蝗蟲(chóng)生活習(xí)性，通過(guò)數(shù)字高程模型(DEM)和基于衛(wèi)星遙感分析現(xiàn)勢(shì)各類(lèi)植被長(zhǎng)勢(shì)，可以有效分析蝗蟲(chóng)群飛行路線。

如下圖所示，利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立的蝗蟲(chóng)路線分析預(yù)測(cè)成果。

第三， 用于統(tǒng)計(jì)分析蝗災(zāi)損失。

通過(guò)衛(wèi)星遙感影像，利用蝗蟲(chóng)損害過(guò)地區(qū)前后衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行對(duì)比分析，可以有效分析蝗蟲(chóng)導(dǎo)致的糧食、草原和森林等植被的損害量。從而確定保險(xiǎn)賠償以及災(zāi)害補(bǔ)償額。

下圖展示在今年2月巴基斯坦某地區(qū)蝗災(zāi)后植被受損分析(國(guó)產(chǎn)高分六號(hào)數(shù)據(jù)源。)

第四，設(shè)計(jì)最佳的滅蝗方案。

通過(guò)衛(wèi)星影像分析先在蝗蟲(chóng)位置，并基于蝗蟲(chóng)生活習(xí)性和分析獲得的蝗蟲(chóng)飛行路線，結(jié)合氣象衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、地表植被等數(shù)據(jù)，確定蝗蟲(chóng)數(shù)量、可能飛行路線、到達(dá)某個(gè)地區(qū)時(shí)間以及可能產(chǎn)卵地等，設(shè)計(jì)最佳的滅蝗方案。

當(dāng)然，遙感和地理信息技術(shù)應(yīng)用于滅蝗，需要結(jié)合原有積累蝗蟲(chóng)研究、滅蝗技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，如不同蝗蟲(chóng)的習(xí)性特點(diǎn)、飛行數(shù)據(jù)以及消滅方法等，才能取得最好的滅蝗方案和效果。

遙感地理信息技術(shù)應(yīng)用于滅蝗，是一種跨學(xué)科的技術(shù)，需要多種學(xué)科和資源融合，包括遙感地理信息、昆蟲(chóng)、農(nóng)林以及自然資源等技術(shù)和數(shù)據(jù)。而最終建立蝗災(zāi)預(yù)警防治平臺(tái)，需要將多數(shù)據(jù)和多技術(shù)集成在一個(gè)平臺(tái)中，從而使農(nóng)業(yè)、災(zāi)害和自然資源管理等部門(mén)使用，這是測(cè)繪地理信息技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的有效方法和途徑，也是目前測(cè)繪地理信息企事業(yè)單位要解決的問(wèn)題。

目前，我國(guó)已經(jīng)擁有大量的遙感衛(wèi)星，每天都獲取海量衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，同時(shí)擁有國(guó)情普查、國(guó)土調(diào)查、農(nóng)業(yè)調(diào)查以及林業(yè)調(diào)查等詳細(xì)而豐富的數(shù)據(jù)，都可以成為蝗蟲(chóng)預(yù)警防治系統(tǒng)的有效支持。

如何利用遙感和地理信息技術(shù)與資源，集成昆蟲(chóng)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的技術(shù)建立蝗災(zāi)預(yù)警防治系統(tǒng)?

從遙感數(shù)據(jù)解譯成為各種專業(yè)數(shù)據(jù)并結(jié)合地理信息實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)，需要從數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)解譯到數(shù)據(jù)集成分析等一系列過(guò)程，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)解譯和數(shù)據(jù)集成分析的水平和準(zhǔn)確性越來(lái)越高，未來(lái)對(duì)蝗蟲(chóng)的預(yù)警和防治越來(lái)準(zhǔn)確，這類(lèi)集成遙感地理信息和各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)與數(shù)據(jù)的技術(shù)不僅僅應(yīng)用于蝗災(zāi)的防治，還可以用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、水利和自然資源等各個(gè)行業(yè)，或者也是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)遙感影像處理和解譯軟件市場(chǎng)都被國(guó)外軟件廠商占領(lǐng)，而遙感數(shù)據(jù)與地理信息應(yīng)用缺少集成平臺(tái)，很多地理信息軟件供貨商都缺少遙感處理和解譯功能，不能實(shí)現(xiàn)真正信息一體化服務(wù)。但是，我國(guó)很多遙感地理信息軟件商家和研究院所都意識(shí)到該問(wèn)題，也看到其中蘊(yùn)藏巨大商機(jī)。航天宏圖的PIE遙感圖像處理系列軟件航不但打破了國(guó)外遙感軟件的壟斷，還集成了大數(shù)據(jù)、人工智能和地理信息服務(wù)功能，能夠非?？焖俳ㄔO(shè)蝗災(zāi)預(yù)警防治系統(tǒng)，對(duì)于我國(guó)軟件自主化以及服務(wù)各個(gè)行業(yè)都有重要意義。

本次席卷東非、西亞和南亞的蝗災(zāi)雖然未能對(duì)我國(guó)造成嚴(yán)重影響，但是我們也要看到蝗災(zāi)巨大破壞作用，并積極采取措施應(yīng)對(duì)可能再次到來(lái)的蝗災(zāi)。同時(shí)這次蝗災(zāi)也給我們帶來(lái)一些啟示，我國(guó)是一個(gè)多災(zāi)害的國(guó)家，而遙感和地理信息技術(shù)在減災(zāi)防災(zāi)中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，如何通過(guò)遙感地理信息技術(shù)集成實(shí)現(xiàn)更加為災(zāi)害預(yù)警、災(zāi)害防治、減災(zāi)救災(zāi)以及災(zāi)后重建工作，是遙感地理信息技術(shù)人員和各個(gè)災(zāi)害處置單位需要面對(duì)的問(wèn)題，只有開(kāi)發(fā)更加先進(jìn)有效的技術(shù)和服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)災(zāi)害處置單位快速高效實(shí)用遙感地理信息，也才能最大程度減少蝗災(zāi)等災(zāi)害給我國(guó)造成的損失，更好保護(hù)我國(guó)自然資源，保護(hù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活正常進(jìn)行。