[00133198]广西森林害虫灾害发生气象条件监测预警预报技术

1、课题来源与背景 广西壮族自区财政厅和广西壮族自区科技厅于2013年（桂财教[2013]55号,2013年第四批自治区本级技术研究与开发项目）联合下达的攻关课题“广西森林害虫灾害发生气象条件监测预警预报技术”,合同编号：桂科攻 1355010-5,项目期限为2013年5月至2016年12月,科技经费20万。 2、应用领域和技术原理 该项目的主要应用领域是林业有害生物的监测和预警预报,课题内的衍生成果“近地面气温的反演”技术具有广泛的应用领域和应用范围。 广西森林害虫灾害发生气象条件监测预警预报系统的原理是基于林业有害生物的发生发展与环境条件,尤其是温度、湿度,关系紧密的事实,试图通过气象条件的监测来补充小班数据的林业有害生物属性监测,提高监测预警预报的效果;同时还尝试了应用遥感技术监测灾情,这部分技术的基本原理是：食叶害虫严重危害区域其光谱特征表现为与裸地相似。健康绿色植物对Band4（0.76～0.90μm）的光谱反射率上升,数值在40～60之间,而裸地的数值在14～30之间,形成“红边”现象。结合森林小班属性对林地和裸地的识别,多个波段的数值就能较好地区分健康植物与受害植被。 衍生成果“近地面气温的反演”部分的技术原理：基于众多因子和非线性技术,应用有限样本设计逼近器来逼近未知函数,来达到提高泛化误差精确度、克服云层等干扰、提高计算稳定性的效果;同时引入GPU计算技术来提高计算速度、引入GIS技术使输出结果栅格化,便于扩展应用范围。该部分的技术可以应用到湿度监测、虫灾监测等。 3、考核指标和完成情况 3.1 合同要求的考核指标 （1） 突发性和高危害性森林虫害发生的适宜气象条件预报基本正确,准确率75%以上。 （2） 提早15天以上发布虫害信息。 （3） 专利1件、论文专著3篇。 3.2 考核指标完成情况 （1）项目研发出广西森林害虫灾害发生气象条件监测预警预报系统,经过应用证明：突发性和高危害性森林虫害发生的适宜气象条件预报基本正确,准确率75%以上。提早15天以上发布虫害信息。 （2）申请并且获受理发明专利1件、论文专著3篇。 申请并且获受理发明专利“一种近地面气温反演方法”（专利号： 201510103565.7）应用超级电脑CPU+GPU 异构协同并行计算和非线性数学建模技术取得突破性进展。通过不同季节、不同条件下的53 万对样本的试验验证,该项专利克服了云层、地形、植被等的干扰,同时计算精度高稳定性还有大幅提高,泛化误差缩小60%以上,获得比较高的时间和空间分辨率（90 米×90 米,1h）,可以全天候监测近地面气温,通过与国外同类方法比对,泛化误差大幅优于国际上的七大算法,引入超级计算技术使计算速度提高1000 倍以上,而且速度扩展容易。 4、技术的创造性与先进性 广西森林害虫灾害发生气象条件监测预警预报系统小班数据的林业有害生物属性细化,位置监测具体到小班水平,开发的处理软件提高实际工作效率,为该项业务的细化预报和管理奠定了技术基础。开发了一些林业有害生物野外采集及信息传输系统,为林业有害生物灾害小班精细化管理和智慧林业管理模式奠定了技术基础。系统功能强大、性能稳定,综合信息处理能力大幅提升。 林业小班数据覆盖95 县。开发了一些软件功能,可以按照需要扩张气象属性数据、遥感栅格数据,使气象为林业有害生物预报服务能够达到小班水平。 5、作用和意义（直接经济效益和社会效益） 本项目属于社会公益事业,其效益主要体现在生态效益和社会效益方面。通过加强气象预报服务,提前给出预报结果,提高预报准确率,为防治决策提供科学依据,增强林业有害生物灾害防治的主动性,提高防治成效,减少防治成本,挽回林业有害生物灾害造成经济损失和生态服务功能损失,有较大的经济效益、生态效益和社会效益。 6、推广应用前景 该项技术把我国投入巨资建立起来的无人气象站与国内外卫星技术、地理信息等结合起来,形成高质量的近地面气温产品,还可以应用到湿度等要素的监测上;应用领域可以是农业、林业、人类和动物的一切活动;无论是灾害监测还是正常生长都离不开温度等要素,是利国利民的重大技术,应用前景十分广阔,意义重大。 该项目的在广西已经有了一定的应用基础,玉林市、桂林市、南宁市等的十几个县应用到小班水平,其他的70多县应用到乡镇级水平。 技术的深层次的开发,比如遥感监测技术的应用、与短期气象预报和精细化技术的结合,还有比较大的空间;遥感技术本身就有很大的发展空间而且已经是我国重点发展的方向,会出现许多新的遥感手段和方法,应用前景十分广阔。 7、推广应用措施 加强与广西壮族自治区林业有害生物防治检疫站的数据共享,监测数据要及时传过来。