松材线虫病是松树的一种毁灭性病害，号称“松树癌症”。该病自从1982年传入我国，已致死大量松树，造成森林资源和生态环境的严重破坏。

2016-2019年间，华南农业大学的孙思老师对佛山市高明区某松材线虫病发生地进行了持续调查，利用无人机拍摄的可见光和多光谱影像，监测并预测枯死松树的发生。调查工作一直得到佛山市高明区荷城街道林业工作站的大力支持，部分航拍影像由林业工作站蔡站长拍摄。

△ 这看似美丽的红色，其实是感染了松材线虫病而枯死的松树

2016年：第一次航拍，观察枯死松树

佛山市高明区是国家林业和草原局官方公布的县级疫区。2016年，调查组对高明区荷城街道某村落后山的松林进行了首次航拍工作，从航拍影像生成的正射影像上，可以看到大量新发生的枯死松树。

△ 调查区域的2016年无人机正射影像

2017年：第二次航拍，观察病情发展

2017年，调查组对该地区进行了第二次无人机影像采集，除了前一年枯死的松树，还发现了新枯死的松树。孙思老师告诉我们，新枯死的松树，在影像上往往呈现鲜红色；旧年枯死的松树，在影像上呈灰色。单从影像上，就可以判断枯死松树的数量在继续增加。

△ 2017年无人机正射影像：红色箭头为当年枯死的松树，呈鲜红色；黄色箭头为上年枯死的松树，呈灰色。

2019年5月：第三次航拍，利用多光谱相机预测病情

2018年，应上级主管部门的要求，当地对枯死松树进行了一次清理。因此在2019年5月的无人机正射影像中，枯死松树大幅减少。

与此同时，孙思老师在2019年引进了一个新武器“Sequoia多光谱相机”，对同一片松林进行了拍摄。

这个多光谱相机是2个总重为107克的红色小盒子，可以方便地搭载到无人机上，像普通相机一样进行航拍。不同的是，Sequoia相机每次曝光都会有5张影像生成，除了一张普通可见光影像，还会有绿、红、红边、近红外波段的影像。这些波段组合在一起，就可以“看见”普通相机无法看到的东西。多光谱相机尤其适合去分析植被的健康程度，在农林业中被广泛应用。

Sequoia每次曝光会采集5张影像

在多光谱影像的处理方面，孙思老师选择的软件与他处理普通影像的是同一款Pix4Dmapper软件：“自2016年在一些公众号上看到有人推荐Pix4Dmapper，我就开始使用。对处理图像而言，我觉得这款软件是最方便最好用的。”

几百张多光谱影像经过20分钟的处理后，生成的是一张NDVI植被指数地图。NDVI地图由不同颜色表示：如红色表示长势极差甚至死亡的树木（或非林地）；蓝色表示长势健康的树木；黄色表示长势较差的树木。

在调查区域内，孙老师发现有一个位置的黄色特别密集，表明这个位置的松树长势较差，他随即用黄框圈出了这个需要重点关注的区域。

然而对比这个位置的可见光影像，却发现此处松树与其它的松树没有明显区别。孙老师据此推测，黄框内的松树有可能已经感染了松材线虫病，但属于发病初期，因此还没有肉眼可见的明显症状。

△ 2019年5月的ndvi地图，黄框内的树木长势较差

△ 2019年5月可见光影像和多光谱影像的局部对比，红色箭头是已有明显症状的松树；黄框内的松树无明显症状，但多光谱影像已指明其健康状况不佳

2019年9月：第四次航拍，证实病情预测

2019年9月，调查小组再一次拍摄了这片松林的无人机可见光影像。为了证实自己的怀疑，孙老师找到了前一次黄框内的区域。他发现9月新枯死的松树，与5月NDVI指数地图预测的位置是一致的，黄框内的松树确实在几个月前就感染了松材线虫病！

△ 2019年5月与2019年9月航拍结果对比

调查结论

经过多年在松材线虫病疫区的调查，孙老师指出在广东地区，7-8月天气炎热，树冠蒸发量大，为感染松材线虫病的松树表现症状的高峰时期。

利用最常见的无人可见光影像，可以直观地观察到松树的枯死状况。把同一地区的多期影像进行对比，还可以监测病情的发展，为病树处置提供参考。

孙老师告诉我们：“像人类的疾病一样，松材线虫病在发生的早期是有可能被控制的。即使无法治疗，把感染早期的树木砍掉，也可大大降低周围其它树木被感染的几率。”

而松材线虫病到了中晚期，治愈的可能性极小。而且到了这个时期，只清理肉眼可见的枯死树将难以阻止该病的传染，林业工作者往往需要砍掉一整个山头的松树，经济损失较大。因此利用多光谱影像来分辨早期感染、但还没有肉眼可见症状的树木是很有意义的。

Sequoia多光谱相机和Pix4D影像处理软件，则像一枚照妖镜，突破人类的可见范围，是解译病情的得力工具。

孙老师总结道，无人机搭配各种传感器，既可以提高效率、节省人力成本，又能生成高质量的成果，避免人为因素造成的各种误差。数据不会说谎——作为一个既能搞科研又能飞飞机的专业技术人员，孙老师对各种高科技武器在林业的普及充满信心。