文|廖永生 航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司

一、背景

從2019年底，東非地區(qū)開始出現(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，受到國際社會廣泛關(guān)注?；葹?zāi)的爆發(fā)使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)，也給林業(yè)和草原自然資源造成嚴(yán)重?fù)p害。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，截至2020年1月30日，蝗蟲災(zāi)害已經(jīng)導(dǎo)致1190萬人受災(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)百萬人生命受到前所未有的威脅。雖然目前蝗災(zāi)得到了控制，但根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織判斷，蝗災(zāi)的擴大趨勢可能會延續(xù)到6月，蝗群規(guī)模甚至有可能增長至目前的500倍。

對于我國民眾來說，最關(guān)心的是這些蝗蟲是否會進入我國境內(nèi)以及其可能造成的影響。雖然農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的專家表示，造成本次蝗災(zāi)的沙漠蝗蟲遷飛入侵我國的幾率很小，且歷史上也很少有該類蝗蟲進入我國的記錄。但是，我國必須防患于未然，建立有效的蝗災(zāi)防治體系，嚴(yán)防境外沙漠蝗遷入危害，保證我國糧食生產(chǎn)安全。同時，我國防治蝗災(zāi)的經(jīng)驗和技術(shù)也可以為其他國家防蝗治蝗提供幫助。本文探討了基于PIE軟件的遙感和地理信息技術(shù)在蝗蟲災(zāi)害防治中的應(yīng)用。

二、遙感和地理信息技術(shù)在蝗蟲災(zāi)害防治領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，我國蝗蟲監(jiān)測預(yù)警和防治能力不斷提升，已建立起比較完整的蝗蟲防治機制。例如，各地建立了蝗蟲監(jiān)測點，形成了蝗災(zāi)預(yù)警制度和應(yīng)急預(yù)案，還有一些地區(qū)建立了基于GIS的蝗蟲監(jiān)測預(yù)測服務(wù)系統(tǒng)。針對本次沙漠蝗蟲災(zāi)害，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、海關(guān)總署、國家林草局制定發(fā)布了《沙漠蝗及國內(nèi)蝗蟲監(jiān)測防控預(yù)案》，并沿中印、中巴、中緬邊境線，設(shè)置了29個沙漠蝗蟲監(jiān)測點，提高應(yīng)急監(jiān)測能力。除此之外，中國農(nóng)業(yè)、林業(yè)和氣象等部門，都在研究將遙感地理信息等新技術(shù)應(yīng)用于蝗災(zāi)監(jiān)測和防治工作。遙感和地理信息技術(shù)應(yīng)用于蝗災(zāi)防治，有助于不斷完善系統(tǒng)，提高蝗災(zāi)防治水平。

20世紀(jì)80年代，遙感領(lǐng)域科學(xué)家提出使用衛(wèi)星遙感以及地理信息技術(shù)應(yīng)對蝗災(zāi)，最主要的內(nèi)容是評估蝗災(zāi)造成的損失和分析蝗蟲飛行路徑。但是由于當(dāng)時技術(shù)限制，遙感衛(wèi)星數(shù)量極少，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)不足以實現(xiàn)對蝗災(zāi)過后損失的有效評估，地理信息技術(shù)和平臺也尚未普及，這種方法無法得到有效應(yīng)用和推廣。

隨著我國遙感衛(wèi)星數(shù)量增多，遙感數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量不斷增加，地理信息技術(shù)不斷進步，利用衛(wèi)星遙感和地理信息技術(shù)監(jiān)測與治理蝗災(zāi)成為現(xiàn)實?；谛l(wèi)星遙感技術(shù)的蝗蟲災(zāi)害防治有多種應(yīng)用模式，例如，利用衛(wèi)星影像和地理信息系統(tǒng)建立蝗蟲飛行軌跡、損害區(qū)域等信息展示平臺，并作為預(yù)警救災(zāi)管理系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組成部分，可快速、直觀地瀏覽蝗災(zāi)的各種信息。除作為基礎(chǔ)顯示地圖外，遙感和地理信息技術(shù)還可以在蝗災(zāi)防治領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

1.蝗蟲習(xí)性分析

只有掌握蝗蟲習(xí)性才能采取有效可靠的滅蝗措施。不同種類蝗蟲的生活習(xí)性有較大差別，傳統(tǒng)生物學(xué)方法是采用單體蝗蟲的習(xí)性，比較難獲取群體蝗蟲的習(xí)性。利用衛(wèi)星遙感影像記錄的蝗蟲飛行軌跡和植被破壞情況，結(jié)合各類衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及地表覆蓋數(shù)據(jù)（如地表溫度和濕度、植被類型、土壤類型等），分析蝗蟲的基本習(xí)性（如喜厭的植物種類、產(chǎn)卵以及生長環(huán)境等），從而確定蝗蟲種類并采取有效的滅蝗措施。

2.蝗蟲飛行遷徙路線分析

蝗蟲飛行遷徙路線受到地形地貌的限制和植物的趨避誘導(dǎo)?；诨认x習(xí)性，建立數(shù)字高程模型（DEM），并結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取的植被分布及長勢等情況，綜合分析蝗蟲飛行遷徙路線，從而選擇最佳位置開展滅蝗。圖1是利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立的本次沙漠蝗蟲飛行路線分析預(yù)測成果，如果2020年6月蝗蟲災(zāi)害蔓延到印度東南部，則有可能通過雅魯藏布江大峽谷進入中國境內(nèi)。

圖1 基于喜馬拉雅山數(shù)字高程模型建立的沙漠蝗蟲遷徙路線分析預(yù)測

3.蝗災(zāi)損失統(tǒng)計分析

蝗災(zāi)損失統(tǒng)計分析是災(zāi)后重建工作的重要前提和基礎(chǔ)。由于蝗災(zāi)影響面積非常大，傳統(tǒng)的實地調(diào)查方法工作量大、準(zhǔn)確度低。利用衛(wèi)星遙感影像，通過對遭受蝗蟲災(zāi)害地區(qū)的衛(wèi)星遙感影像進行對比分析，可以有效分析出蝗災(zāi)導(dǎo)致的農(nóng)作物、草原和森林等植被的損害量，從而確定相應(yīng)的保險賠償和災(zāi)害補償額等。圖2是基于高分六號衛(wèi)星遙感影像對巴基斯坦信德省蝗災(zāi)后植被受損情況的分析。

圖2 巴基斯坦信德省2020年2月蝗災(zāi)后植被受損情況分布圖

4.滅蝗方案設(shè)計

通過衛(wèi)星遙感影像獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合蝗蟲的習(xí)性特點，可確定蝗蟲數(shù)量、可能飛行路線、到達(dá)某個地區(qū)時間以及可能的產(chǎn)卵地等，設(shè)計最佳滅蝗方案。

當(dāng)然，遙感和地理信息技術(shù)應(yīng)用于滅蝗，需要結(jié)合原有蝗蟲研究積累、滅蝗技術(shù)和經(jīng)驗，才能取得最好的滅蝗效果?？梢灶A(yù)見，衛(wèi)星遙感和地理信息技術(shù)的結(jié)合，將成為未來蝗災(zāi)治理體系一個重要組成部分。

三、關(guān)于建立蝗蟲災(zāi)害預(yù)警防治系統(tǒng)的思考

遙感和地理信息技術(shù)應(yīng)用于滅蝗，需要跨學(xué)科和融合多種資源，包括遙感地理信息、昆蟲、農(nóng)林以及自然資源等。目前，我國已經(jīng)擁有多顆遙感衛(wèi)星，每天都能獲取海量的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，同時擁有國情普查、國土調(diào)查、農(nóng)業(yè)調(diào)查以及林業(yè)調(diào)查等豐富的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都可以為蝗蟲災(zāi)害預(yù)警防治系統(tǒng)提供有效支持。

從遙感數(shù)據(jù)解譯成為各種專業(yè)數(shù)據(jù)并結(jié)合地理信息實現(xiàn)信息服務(wù)，需要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)解譯、數(shù)據(jù)集成分析等一系列過程。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)集成分析的水平越來越高，未來對蝗蟲災(zāi)害的預(yù)警和防治將越來越準(zhǔn)確。通過集成大數(shù)據(jù)、人工智能和地理信息服務(wù)功能，快速建立蝗蟲災(zāi)害預(yù)警防治系統(tǒng)，有助于農(nóng)業(yè)、災(zāi)害和自然資源管理等部門及時、有效地對蝗蟲災(zāi)害進行防治。

四、結(jié)語

本次席卷東非、西亞和南亞的蝗災(zāi)雖然未對我國造成嚴(yán)重影響，但是也要看到蝗災(zāi)的巨大破壞作用，積極采取措施應(yīng)對可能再次到來的蝗災(zāi)。我國是一個蝗災(zāi)多發(fā)的國家，治蝗問題備受關(guān)注。如何通過遙感和地理信息技術(shù)更好地開展蝗蟲災(zāi)害預(yù)警、防治、減災(zāi)救災(zāi)以及災(zāi)后重建工作，是技術(shù)人員和各單位需要面對的問題。只有開發(fā)先進有效的技術(shù)和服務(wù)平臺，幫助各災(zāi)害處置單位快速、高效地獲取遙感地理信息，才能最大程度減少蝗蟲災(zāi)害造成的損失，保障國家糧食安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和生態(tài)安全。