衛(wèi)星“看到”的沙漠蝗蟲災(zāi)情
發(fā)布時(shí)間：2020-02-28 瀏覽：852001 國際沙漠蝗蟲災(zāi)情介紹
沙漠蝗蟲是非洲、亞洲熱帶荒漠地區(qū)的河谷、綠洲上的重大農(nóng)業(yè)害蟲，它們飛行能力強(qiáng)、食量大，可聚集形成巨大蝗群，每天可隨氣流飛行達(dá)150公里，可跨紅海、波斯灣遷飛。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的最新資料，一個(gè)普通大小的蝗群有多達(dá)4000萬只蝗蟲，每天可移動(dòng)150公里，在蝗蟲季內(nèi)可以吞噬掉足夠養(yǎng)活3400萬人一天的食物。此次從非洲爆發(fā)的蝗災(zāi)已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了埃塞俄比亞、肯尼亞、索馬里、巴基斯坦、印度等國的糧食安全。
2月11日聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）向全球進(jìn)行了預(yù)警，本次蝗災(zāi)始于非洲，然后飛過紅海進(jìn)入歐洲和亞洲，已經(jīng)到達(dá)了巴基斯坦和印度。從FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，此次從非洲沙漠蝗災(zāi)對(duì)農(nóng)作物的破壞力是東非地區(qū)25年之最，是肯尼亞70年之最；而索馬里和埃塞俄比亞直接宣布農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全停滯，數(shù)百萬人生命受到前所未有的威脅。FAO副總干事Maria Semedo發(fā)出了最嚴(yán)厲的警告：“各國必須立即聯(lián)合采取行動(dòng)，蝗蟲不會(huì)等待，它將鋪天蓋地而來并制造毀滅性災(zāi)難”。圖1為沙漠蝗蟲在埃塞俄比亞的遷徙過程地圖，圖2為沙漠蝗蟲在肯尼亞的前夕過程。數(shù)據(jù)來源于FAO發(fā)表的文章《DESERT LOCUST CRISIS Appeal for rapid response and anticipatoryaction in the Greater Horn of Africa》。
圖1 埃塞俄比亞沙漠蝗蟲遷徙軌跡（出品：FAO）
圖2 肯尼亞沙漠蝗蟲遷徙軌跡（出品：FAO）
我們轉(zhuǎn)到亞洲，根據(jù)印度拉賈斯坦邦財(cái)政部長的說法，由于蝗蟲襲擊導(dǎo)致大量農(nóng)作物被毀并有向其它邦蔓延之勢(shì),印度有學(xué)者預(yù)測(cè)蝗災(zāi)將造成印度30%-50%的糧食減產(chǎn)。印度拉賈斯坦邦超過30萬公頃的農(nóng)作物被蝗蟲肆虐，蝗蟲已摧毀數(shù)千英畝的農(nóng)田，如果繼續(xù)席卷印度，印度的糧食將會(huì)極度短缺，本來印度就飽受通脹之苦，尤其是缺乏洋蔥，洋蔥價(jià)格一漲再漲，如果蝗蟲繼續(xù)蔓延下去，印度所有糧食的價(jià)格都會(huì)大幅度上漲。
02 用遙感數(shù)據(jù)“看”蝗災(zāi)發(fā)展
蘇州中科天啟遙感科技有限公司長期致力于農(nóng)業(yè)衛(wèi)星遙感作物長勢(shì)監(jiān)測(cè)、AI智能識(shí)別和作物災(zāi)害評(píng)估的研究和市場(chǎng)化應(yīng)用。針對(duì)此次沙漠蝗蟲引起的東非國家、巴基斯坦和印度糧食危機(jī)，中科天啟與世界其他組織一樣密切關(guān)注災(zāi)情發(fā)展。為此，我們利用自主研發(fā)的遙感數(shù)據(jù)制造平臺(tái)針對(duì)此次印巴邊界地區(qū)沙漠蝗蟲受災(zāi)情況，進(jìn)行了沙漠蝗蟲在印巴邊境內(nèi)災(zāi)情變化和發(fā)展的分析。
地面植被評(píng)估方案：
遙感數(shù)據(jù)制造平臺(tái)通過分析研究區(qū)域蝗災(zāi)發(fā)生前后的多期遙感影像對(duì)比，綜合三種地面植被指數(shù)（NDVI、LAI、NPP）的計(jì)算來反映蝗災(zāi)對(duì)水稻小麥（禾本作物）和草地的損害程度，綜合判定蝗災(zāi)地點(diǎn)的演變規(guī)律、作物受災(zāi)程度。
◆ 蝗災(zāi)發(fā)生區(qū)域的植被指數(shù)（NDVI）
NDVI是一種簡(jiǎn)單有效體現(xiàn)植被生長的指數(shù)，利用NDVI的變化來檢測(cè)研究區(qū)域蝗災(zāi)影響的區(qū)域分布。另外蝗災(zāi)對(duì)研究區(qū)域的損害不是一蹴而就的，對(duì)不同時(shí)間段的NDVI的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)蝗災(zāi)首先發(fā)生的地點(diǎn)和受災(zāi)區(qū)域變化趨勢(shì)，同時(shí)可以間接推出蝗蟲的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)律。
◆ 葉面積指數(shù)（LAI）
LAI上體現(xiàn)了樹葉密度，蝗蟲的啃食必然對(duì)植被密度造成影響，利用蝗災(zāi)發(fā)生前后的多期LAI計(jì)算結(jié)果對(duì)比來反映蝗蟲對(duì)植被（作物、草地）的影響程度。
◆ 植被初級(jí)凈生產(chǎn)力（NPP）
NPP體現(xiàn)了植被的生物量和作物產(chǎn)量。因此研究區(qū)域NPP的反演主要是分析作物和草地產(chǎn)量的損害程度。利用蝗災(zāi)發(fā)生前后NPP多期變化發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量影響區(qū)域和強(qiáng)弱分布。
遙感數(shù)據(jù)要求：
印巴邊界的蝗災(zāi)主要發(fā)生在2019年夏季，因此我們選用2019年4月到2020年2月的印巴邊界遙感影像數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
遙感數(shù)據(jù)分析結(jié)果：
圖3 植被指數(shù)（NDVI）
注：2019年9月到2019年12月印巴邊界植被指數(shù)分析結(jié)果
如上圖所示2019年9月到2019年12月每月的植被指數(shù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，9月到12月作物長勢(shì)逐步走低，作物生長受到蝗蟲侵害的區(qū)域主要發(fā)生在巴基斯坦境內(nèi)的印度河流域的農(nóng)田和印度境內(nèi)的拉賈斯坦邦。
圖4 葉面積指數(shù)（LAI）
注：2019年9月到2019年12月印巴邊界葉面積指數(shù)分析結(jié)果
如上圖所示葉面積指數(shù)監(jiān)測(cè)反映出2019年9月至12月期間蝗蟲對(duì)草地和禾本類作物葉面的侵害程度，葉面積指數(shù)持續(xù)下降，9月到10月之間下降幅度較大，側(cè)面說明在這段時(shí)間內(nèi)蝗蟲對(duì)區(qū)域葉面損害最為嚴(yán)重。
圖5 植被初級(jí)凈生產(chǎn)力（NPP）
注：2019年9月到2019年12月印巴邊界植被初級(jí)凈生產(chǎn)力分析結(jié)果
如上圖所示2019年9月至12月作物植被凈生產(chǎn)力分布區(qū)域和強(qiáng)度的變化，下降趨勢(shì)沿著印巴邊境像東西兩方向蔓延，表明作物產(chǎn)量的受損變化情況。
每塊農(nóng)田受災(zāi)詳情：
基于中科天啟自主研發(fā)的農(nóng)業(yè)地塊管理系統(tǒng)中遙感AI識(shí)別功能，對(duì)拉賈斯坦邦部分區(qū)域進(jìn)行了作物地塊識(shí)別，通過和三種植被指數(shù)（NDVI、LAI、NPP）的屬性疊加，可以精細(xì)了解到每塊農(nóng)田的各項(xiàng)指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蝗災(zāi)發(fā)生區(qū)域農(nóng)田受損程度的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而測(cè)算出區(qū)域受災(zāi)面積和區(qū)域作物減產(chǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)。
圖6 農(nóng)業(yè)地塊檔案管理系統(tǒng)
國內(nèi)措施：
我國西藏南部和云南西部邊界與尼泊爾和緬甸沙漠蝗發(fā)生區(qū)毗鄰，隨季風(fēng)可能會(huì)有少量遷入我國境內(nèi)。目前農(nóng)業(yè)農(nóng)村部正密切跟蹤境外蝗災(zāi)動(dòng)態(tài)，同時(shí)安排云南、西藏等省區(qū)加強(qiáng)邊境的蝗蟲監(jiān)測(cè)，嚴(yán)防遷入危害。中科天啟歡迎社會(huì)各界關(guān)注和致力于研究和解決農(nóng)業(yè)災(zāi)害的機(jī)構(gòu)或團(tuán)體進(jìn)行農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估和治理的討論和合作，讓農(nóng)業(yè)災(zāi)害的治理和防護(hù)更加科學(xué)和高效。
同時(shí)蘇州中科天啟遙感科技有限公司遙感大數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)已經(jīng)正式上線，面向大眾進(jìn)行正式對(duì)外服務(wù)，讓大家能夠一鍵獲得所需要的遙感數(shù)據(jù)。
服務(wù)地址：http://search.imagesky.info/#/
圖7 北京2020年遙感影像查詢結(jié)果