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            公司新聞

            天樞平臺-以遙感解譯助力松材線蟲監測

            2022-03-24 421



            松樹千年之劫殤




            《字說》云,“松為百木之長,猶公也。故字從公”。松樹的風姿雄態、醉人千古,是一種生命力極強的常青樹。雖歷冰凍風寒,卻經冬不凋,依然挺拔茂盛。民間更是愛他的常青不老,廣為流傳的“壽比南山不老松”,寓意著健康長壽。人們賦予松樹意志剛強,堅貞不屈的品格,與竹、梅一起比作“歲寒三友”,而予以敬重,無論是從“凌風知勁節,負雪見貞心”的詩詞,還是“松石山水”的國畫,松樹是中國幾千年傳統文化的重要代表。




            《攜琴訪友圖》 南宋 李唐(1066-1150)



            可近年來,松樹遭遇了千年不遇的重大劫難。松材線蟲病于1982年在我國江蘇省南京市的中山陵首次發現,是我國頭號森林病蟲害,號稱松樹的癌癥。松樹一旦感病,最快40天就會死亡,而目前除了砍樹之外,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年來,松材線蟲已經陸續在我國10多個省區幾百個縣級行政區發現發生(《國家林業和草原局公告(2021年第5號)(2021年松材線蟲病疫區)》)。



            感染松材線蟲病的松林



            松材線蟲病全國分布圖


            罪魁禍首-松材線蟲



            松材線蟲病又稱松枯萎病,是一種毀滅性蟲害。它是通過松墨天牛(拉丁名:Monochamus alternatus)(別名:松褐天牛、松天牛)等媒介昆蟲傳播于松樹體內,從而引發松樹病害。被松材線蟲感染后的松樹,針葉黃褐色或紅褐色,萎蔫下垂,樹脂分泌停止,樹干可觀察到天牛侵入孔或產卵痕跡,病樹整株干枯死亡,最終腐爛。




            被松材線蟲感染后的松樹




            松墨天牛,一般1年1代,而我國廣東1年2-3代,以2代為主,廣西賀州地區1年發生2代。松墨天牛成蟲取食健康松樹嫩枝樹皮來補充營養。攜帶松材線蟲的天牛成蟲在咬食松樹皮時,線蟲幼蟲從傷口侵入健康松樹,并在樹脂道進行大量繁殖。松樹感染線蟲后生長衰弱或死亡,又成為天牛的產卵對象。



            松褐天牛(松墨天牛)標本

            松材線蟲病是在松樹內發現的一種肉眼不可見的病蟲害,它又被稱為松樹萎蔫病或松樹枯萎病。在放大鏡下觀察,如同針尖一樣的蟲子。松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus),該線蟲屬線蟲動物門、線蟲綱、滑刃目、滑刃科、傘滑刃屬。雌蟲體長0.81mm,雄體長0.73mm,雌蟲尾部近圓錐形,末端圓;雄蟲尾部似鳥爪,向腹面彎曲。松材線蟲的生活史包括繁殖型和擴散型兩個階段,在寄主植物體內,當環境條件不適宜時,由繁殖型二齡幼蟲(J2)轉變為擴散型三齡幼蟲(JⅢ),并向天牛蛹室周圍聚集,在天牛成蟲羽化前,松材線蟲擴散型三齡幼蟲蛻皮變為擴散型四齡幼蟲(JⅣ),通過氣孔進入剛羽化的、體壁尚未完全骨化的天牛成蟲呼吸系統。隨后,天牛成蟲進行補充營養取食或者產卵時,線蟲從天牛氣管逸出,并從天牛取食或產卵造成的傷口進入新的寄主植物體內。因此JⅣ型幼蟲是松材線蟲生活史中重要的一個蟲態,是種群形成和擴散的關鍵。天牛攜帶的松材線蟲越多,侵染健康松樹的松材線蟲病原就越多。


            顯微鏡下的松材線蟲

            感染松材線蟲發病的松屬種類較多,在不同國家或地區感染的松種有所不同。在亞洲的中國、日本和韓國,黑松和赤松是松材線蟲病的易感樹種,已造成松樹大面積死亡,中國的鄉土樹種馬尾松也是易感樹種,造成嚴重損失。近些年在中國還有自然感染的松樹,如思茅松、油松、云南松、華山松和紅松。








            主要傳播途徑和監測防治難點




            松材線蟲病主要傳播途徑有兩種,一是借助媒介天?;蚓€蟲本身的移動的自然傳播途徑(近距離);二是借助人為調運帶疫苗木(帶松材線蟲的天牛)、松材、松木包裝箱及松木制品等進行傳播(遠距離)。




            多年研究及實際經驗表明,人為活動傳播是松材線蟲病等重大林業有害生物不斷擴展蔓延的主要原因,而傳統數理統計建模方法難以模擬松材線蟲病發展趨勢受人為活動影響的時空動態變化過程,進而對災情的發展態勢難以做出科學估量。


            對植物調運時空動態變化的研究

            松材線蟲病的預測預報多憑借專家經驗進行定性預測,預測結果的主觀性較強,科學性和準確性有所欠缺?,F場實地踏查監測又因為松林面積大、分布廣泛,難于全面覆蓋,又不能以標準地的方式以點代面。








            遙感影像解譯

            松材線蟲病監測預報新希望



            松材線蟲病主要依靠人為傳播,其擴散蔓延主要與人為活動有關。隨著衛星遙感技術的發展和神經網絡智能技術的實現。通過訓練后提供復雜數據分析能力為智慧型松材線蟲病監測預警提供了可能。

            衛星遙感影像解析結果

            衛星遙感影像適合于大面積的松材線蟲病監測,解譯結果也受限于影像文件的分辨率和清晰度。在重點監測的松林區域和要求準確較高的地區,可以采取無人機低空拍攝正射影像作為解譯的輸入,可以有效提高準確率和召回率,從而提高交并比(IOU)。




            這些指標可以參考一文看懂分類模型的評估指標:準確率、精準率、召回率…

            無人機航線設置


            天樞遙感智能視覺平臺

            松材線蟲病監測利器



            隨著松材線蟲病在我國傳播迅猛形勢異常嚴峻,國家林草部分出臺了多項技術標準和政策文件。行動計劃提出疫情精準監測、疫源封鎖管控、除治質量提升、健康森林保護行動四項行動內容。將實施人工地面監測與航空航天遙感監測相結合的“天空地”一體化監測行動;實施全方位、無死角的疫木清零行動;實施以清理病死(瀕死、枯死)松樹為核心,媒介昆蟲防治、打孔注藥等為輔助措施的綜合防治策略;各級林業和草原主管部門優先將疫情防控納入森林撫育、退化林修復、森林質量精準提升等生態工程項目,統籌松材線蟲病疫情防控與生態修復。




            行動計劃明確了加強組織領導、強化科技支撐、加大資金投入、強化群防群控等四項保障措施。同時提出評估考核要求,要求各地按照本行動計劃確定的總體目標和分省目標,制定省、市、縣五年攻堅行動方案,逐級細化分解任務,每年報送年度攻堅行動進展情況。攻堅行動結束后,國家林草局將對分省目標進行考核。各地要對市、縣級五年攻堅行動目標完成情況進行考核。

            國家林業和草原局關于印發全國松材線蟲病疫情防控五年攻堅行動計劃的通知

            子曰:“工欲善其事,必先利其器”。中科北緯推出了天樞遙感智能視覺平臺,愿景是成為引領測繪遙感數字化轉型的智能引擎。從前影像數據雖然也是數字類型,但它成果轉化時需要經歷大量的人工來目視判讀,或結合機器半自動化的解譯,在這個平臺標注工具的催化下,從影像到矢量成果的轉化可以理解為自發進行的。所謂智能引擎,遙感從數據的挖掘、處理、關聯、共享和應用是一個全鏈條的過程,天樞平臺并不單從孤立的一個方面解決數據問題,它是全流程智能化地在驅動數據的處理。




            實現了衛星及無人機影像中的變化特征及建筑、林地、水域、道路等多種目標信息的智能解譯實現衛星遙感影像統籌,提供“快速、準確、靈活、及時”的衛星數據產品和分發服務,滿足自然資源空間管理一體化和生態環境監測、農業監測、資源普查以及防災減災、應急響應等領域對遙感信息業務的需求。

            無人機正射影像模型訓練


            松林中松材線蟲病的智能識別


            經過多次的行業深究+市場調研+客戶測評反饋+持續內測,天樞-遙感智能視覺平臺也在持續迭代更新升級,優化算法、擴展功能、完善體驗。




            其他更多資訊請參考新版發布|天樞-遙感智能視覺平臺v2.2震撼亮相


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