剛竹毒蛾危害下的毛竹林遙感回響機理研究

《剛竹毒蛾危害下的毛竹林遙感回響機理研究》是依託福州大學，由許章華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：剛竹毒蛾危害下的毛竹林遙感回響機理研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：許章華

項目摘要

剛竹毒蛾（Pantana phyllostachysae Chao）是竹的最主要食葉害蟲之一，危害面積廣，經濟損失大，嚴重威脅竹林健康與森林可持續發展。基於前人認識的總結、實地踏查及實驗室模擬等多種手段，綜合確定剛竹毒蛾危害下毛竹個體、組織等層面的表征；以剛竹毒蛾生活史為依據，於典型縣域內設定樣地並跟蹤調查，選擇並獲取與寄主表征相關的葉面積、齊整度、綠度、濕度及遙感影像特徵波段等指標，藉助多時相多光譜、高光譜遙感影像，實現各遙感指標的反演和提取。量化分析各遙感指標與蟲情級（危害程度）的相關性，分析其對蟲害的回響能力，並確定遙感回響特徵；對各遙感回響特徵進行時間序列分析與突變檢測，尋找“突變點”，確定遙感最佳診斷時點。該研究成果將揭示剛竹毒蛾危害下的毛竹林遙感回響機理，奠定該蟲害遙感監測與預警的理論基礎。

結題摘要

剛竹毒蛾（Pantana phyllostachysae Chao）是毛竹最主要的食葉性害蟲，嚴重威脅竹林健康，造成巨大經濟與生態價值損失。當前尚未有涉及剛竹毒蛾危害遙感監測或預警的直接研究成果，其遙感回響機理亦未被發現，故開展該方面的研究具有重要的理論與實際套用價值。以福建省南平市延平區為研究區，以多時相Landsat 8 OLI衛星影像、野外調查數據及有關部門資料等為數據源，總結對剛竹毒蛾危害回響敏感的各項寄主表征，同時獲取與之對應的遙感回響特徵，構建剛竹毒蛾危害檢測模型，並基於突變理論，獲得蟲害的最佳診斷時段。主要結果有：（1）將葉損量LL、相對葉綠素含量RCC、相對含水量RWC、原始光譜的733.66~898.56 nm值、一階微分光譜的562.95~585.25 nm值與706.18~725.41 nm值等理化參數確定為葉片尺度下的剛竹毒蛾危害毛竹表征。（2）以各項毛竹表征為自變數，分別運用Fisher判別分析、BP神經網路及隨機森林建立剛竹毒蛾危害檢測模型，總體而言，隨機森林的檢測效果最佳，其檢測精度、Kappa係數、R2分別為83.78%、0.7788、0.8709。（3）基於2017年2月份OLI遙感影像數據，分別獲取LAI、綠度、濕度等指標，並根據總結的特徵波段構建特徵光譜指數CSI，選擇蟲害回響敏感的遙感指標，將LAI、NDMVI、GVMI、CSI確定為剛竹毒蛾危害下的毛竹林遙感回響特徵。（4）以各遙感回響特徵為自變數，建立隨機森林模型。結果顯示，耦合以上指標的隨機森林模型對剛竹毒蛾危害的檢測能力較好，其檢測精度、Kappa係數、R2分別為74.84%、0.6512、0.8818。（5）收集延平區2016年2月~2017年1月間的OLI影像，獲取各遙感回響特徵時間序列數據，選擇蝴蝶模型進行突變檢測。結合剛竹毒蛾的生活史，確定每年的2月上旬及5月中旬是剛竹毒蛾危害的最佳預警時段，而2月上旬至2月下旬、5月中旬至9月上旬則為剛竹毒蛾危害的最佳監測時段。該成果深入解析了剛竹毒蛾危害下的毛竹林遙感回響機理，為該蟲害的遙感檢測提供理論與技術基礎，為蟲害精準防控提供決策支持。