基于遥感和地理信息技术的蝗虫灾害防治
    来源:  时间:2020/03/02

     从2019年底,在东非地区开始出现蝗灾并逐渐蔓延到西亚和南亚等地,因本次蝗灾规模大、破坏性强且经过很多粮食产区而受到全球关注。本次蝗灾是20年来最严重的蝗灾,据联合国粮农组织发布的报告显示,非洲之角是此次蝗灾的重灾区,其中埃塞俄比亚、吉布提、索马里遭遇着25年来最严重蝗灾,而肯尼亚也正经历70年来最严重蝗灾。蝗灾的爆发使得非洲及亚洲部分地区受灾严重,导致大面积农作物减产,甚至已给索马里和埃塞俄比亚农业造成绝收,也给林业和草原自然资源造成严重损害。


     截至1月30日蝗虫灾难已经导致1190万人受灾,其中,东非肯尼亚、索马里和埃塞俄比亚直接宣布农业生产完全停止,数百万人生命受到前所未有的威胁。

     目前蝗灾已经蔓延到印度和巴基斯坦地区,虽然在印度地区得到了控制,但是专家同时警告,今年6月,有可能有更加严重的蝗灾卷土重来。联合国粮农组织近日向全球预警,蝗灾的扩大趋势可能会延续到今年6月,届时,蝗群规模或可增长至目前的500倍。有专家表示,根据迁飞路线,今年起始于于非洲的蝗群依然会在5、6月份飞至巴基斯坦和印度一带,与当地孵化的蝗虫合流后进一步扩散至印度全境、孟加拉国和缅甸,而那时恰逢中国的季风季节,蝗虫也可能随季风进入云南地区。


     而对于我国民众来说,最关心的就是这些蝗虫是否会进入我国。虽然农业和昆虫专家解释,这次蝗灾的沙漠蝗虫很难飞跃喜马拉雅山进入我国境内,而且我国历史上也很少该类蝗虫进入我国的记录,但是,我们也不能掉以轻心,特别是今年夏天仍然有可能出现更大规模的蝗灾,因此,必须防患于未然,能力有效的蝗灾防治体系,尽可能将蝗灾抵御于国门之外,才能保证我国粮食生产安全。而防治蝗灾的经验和技术,也可以为其他国家防蝗治蝗提供帮助。

     蝗灾是世界性灾害,且源远流长,与旱灾、水灾统称为三大自然灾害。我国历史上频繁遭受蝗灾,严重危害人民正常生产和生活,危害国家稳定,历史上中国各个朝代都非常重视防蝗灭蝗。


     我国政府高度重视、支持蝗灾治理工作,建立健全了蝗虫防治组织系统,研制开发了生态控制(改造发生基地)措施、生物防治措施、有效、先进的监测技术等。自1949年以来,我国没有大规模蝗灾的发生。但是却不可以掉以轻心,近年来,我国局部性的蝗灾也时常发生,如2000年新疆蝗灾,1998年和2001年河北草原地区蝗灾,因此,对各种蝗灾始终要保持警惕,继续完善的蝗虫防治组织系统。特别是针对今年5、6月份可能到来的大规模蝗灾,需要做好充分准备。

     目前我国已经建立了比较完整的蝗虫防治系统,随着技术的进步,更多新的技术也应用到了蝗灾的防治,不断完善蝗虫防治系统,提高蝗灾防治水平。

     近年来,随着遥感地理信息技术的进步,全球都开始将地理信息遥感技术应用于蝗灾防治工作。最基础的应用就是应用基础地理信息作为蝗虫飞行轨迹、损害区域等信息展示,即作为一个预警救灾管理系统平台基础数据组成部分,但是遥感地理信息在蝗虫防治领域的作用远不止于此。除作为基础地图外,遥感地理信息技术在蝗灾防治方面也发挥很多重要作用。

     第一, 用于分析蝗虫习性。

     利用记录下的蝗虫飞行轨迹和破坏的植被情况,结合现势各类卫星遥感数据以及地表覆盖数据,如地表温度、植被类型等情况,分析蝗虫的基本习性,如喜厌的植物种类、产卵以及生长环境等。

     第二, 用于分析蝗虫飞行路线。

     蝗虫飞行有一定的高度限制,同时也要根据其食物位置飞行。因此,基于获取的蝗虫生活习性,通过数字高程模型(DEM)和基于卫星遥感分析现势各类植被长势,可以有效分析蝗虫群飞行路线。

     如下图所示,利用数字高程模型数据建立的蝗虫路线分析预测成果。


     第三, 用于统计分析蝗灾损失。

     通过卫星遥感影像,利用蝗虫损害过地区前后卫星遥感影像进行对比分析,可以有效分析蝗虫导致的粮食、草原和森林等植被的损害量。从而确定保险赔偿以及灾害补偿额。

     下图展示在今年2月巴基斯坦某地区蝗灾后植被受损分析(国产高分六号数据源。)


     第四,设计最佳的灭蝗方案。

     通过卫星影像分析先在蝗虫位置,并基于蝗虫生活习性和分析获得的蝗虫飞行路线,结合气象卫星遥感数据、地表植被等数据,确定蝗虫数量、可能飞行路线、到达某个地区时间以及可能产卵地等,设计最佳的灭蝗方案。

     当然,遥感和地理信息技术应用于灭蝗,需要结合原有积累蝗虫研究、灭蝗技术和经验,如不同蝗虫的习性特点、飞行数据以及消灭方法等,才能取得最好的灭蝗方案和效果。

     遥感地理信息技术应用于灭蝗,是一种跨学科的技术,需要多种学科和资源融合,包括遥感地理信息、昆虫、农林以及自然资源等技术和数据。而最终建立蝗灾预警防治平台,需要将多数据和多技术集成在一个平台中,从而使农业、灾害和自然资源管理等部门使用,这是测绘地理信息技术应用于各个行业的有效方法和途径,也是目前测绘地理信息企事业单位要解决的问题。

     目前,我国已经拥有大量的遥感卫星,每天都获取海量卫星遥感数据,同时拥有国情普查、国土调查、农业调查以及林业调查等详细而丰富的数据,都可以成为蝗虫预警防治系统的有效支持。

     如何利用遥感和地理信息技术与资源,集成昆虫和农业等领域的技术建立蝗灾预警防治系统?

     从遥感数据解译成为各种专业数据并结合地理信息实现信息服务,需要从数据处理到数据解译到数据集成分析等一系列过程,随着大数据技术和人工智能技术飞速发展,数据解译和数据集成分析的水平和准确性越来越高,未来对蝗虫的预警和防治越来准确,这类集成遥感地理信息和各个领域技术与数据的技术不仅仅应用于蝗灾的防治,还可以用于农业、环境、水利和自然资源等各个行业,或者也是未来发展趋势。

     长期以来,我国遥感影像处理和解译软件市场都被国外软件厂商占领,而遥感数据与地理信息应用缺少集成平台,很多地理信息软件供货商都缺少遥感处理和解译功能,不能实现真正信息一体化服务。但是,我国很多遥感地理信息软件商家和研究院所都意识到该问题,也看到其中蕴藏巨大商机。航天宏图的PIE遥感图像处理系列软件航不但打破了国外遥感软件的垄断,还集成了大数据、人工智能和地理信息服务功能,能够非常快速建设蝗灾预警防治系统,对于我国软件自主化以及服务各个行业都有重要意义。

     本次席卷东非、西亚和南亚的蝗灾虽然未能对我国造成严重影响,但是我们也要看到蝗灾巨大破坏作用,并积极采取措施应对可能再次到来的蝗灾。同时这次蝗灾也给我们带来一些启示,我国是一个多灾害的国家,而遥感和地理信息技术在减灾防灾中发挥了越来越重要的作用,如何通过遥感地理信息技术集成实现更加为灾害预警、灾害防治、减灾救灾以及灾后重建工作,是遥感地理信息技术人员和各个灾害处置单位需要面对的问题,只有开发更加先进有效的技术和服务平台,实现各个灾害处置单位快速高效实用遥感地理信息,也才能最大程度减少蝗灾等灾害给我国造成的损失,更好保护我国自然资源,保护国家经济建设和人民生活正常进行。