基本信息
- 项目名称：
- 美国白蛾入侵危害评估及治理决策模型
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 美国白蛾现已泛滥成灾，并有愈演愈烈之势，美国白蛾对杨、桑、榆、法国梧桐等23种树种和绝大多数的农作物具有极大的危害性，每年繁殖2-3代，造成数十亿的经济损失和无法挽回的生态损失。我们模型库主要包括六个模块，旨在于通过科学的建模，对影响美国白蛾蛹的成活率以及影响成虫分布的多种因子进行定量分析，并在此基础上对其造成的危害进行综合评估，最后提供最佳灭虫方案，从而使美国白蛾对农林产业的危害降到最低。
- 详细介绍：
- 本作品由6个主要的模型和2个子模型，各个模型之间紧密联系，流程为：求出白蛾蛹存率->求出白蛾蛹羽化率->动态扩散->早期预防->后期治理->危害评估。 子模型My Erase Tool: 即擦除栅格图模型，因为在总体模型中计算出的成活密度、羽化密度、分布密度等栅格图都是整幅青岛市的范围的，然而青岛市内的湖和水库中肯定不存在白蛾，因此要用“湖和水库”矢量图层去擦除生成的栅格图层，擦除后的图层才是符合事实的。该子模型在模型Survival Rate中被调用。 子模型Soil IDW: 顾名思义，就是对土壤中的土壤含氧量、土壤PH值、土壤有机质含量各种土壤理化参数进行IDW插值。该子模型在模型Survival Rate中被调用。 模型Survival Rate： 即存活率模型，此模型用来计算经过越冬期后存活的白蛾蛹的成活密度(即每平方米成活蛹的个数)。 模型Eclosion Rate： 即羽化率模型，此模型承接于模型Survival Rate，用来计算成活蛹经过羽化后的羽化密度(即每平方米羽化成白蛾的个数。其中要对如下的因子进行加权叠加，通过AHP计算软件，运用层次分析法和方根法来确定各个因子的权重，得到的权重科学，符合事实。 模型Dynamic Spread： 即动态扩散模型，此模型承接于模型Eclosion Rate，此模型用来动态模拟羽化后的白蛾进行扩散的过程，采用Iteration进行了3次循环模拟，以模拟每一个小阶段的扩散过程。要对车流量、人口、植被、风速、高程五个因子加权叠加。 模型Early period Prevention： 即早期预防模型，此模型承接于模型Survival Rate，以实现用天敌啮齿蜂来预防白蛾蛹，结果以图层和表的形式展示。 模型Later period Handle： 即后期治理模型，此模型承接于模型Dynamic Spread，在美国白蛾扩散完毕后，根据成虫的分布情况，可以根据白蛾密度将受灾区划分为轻度、中度、重度灾区，对于不同程度的受灾地区，分别采取不同的灭虫方案，并以图层和表的形式输出。 模型Damage Evaluation： 即损失评估模型，根据白蛾扩散的最后密度，运用层次分析法对研究区域进行损失评估，分为经济损失和非经损失。经济损失包括直接经济损失、间接经济损失和防治费用。非经济损失主要是体现在对树木的影响上，主要包括碳氧平衡损失、减低噪声功能损失、生产生活损失、心理影响损失、景观美学损失。用层次分析法确定各个因子的权重，采用方根法来计算判断矩阵的权重。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 近年，美国白蛾灾害日益严重，对农林生产造成了巨大的经济损失和不可挽回的生态损失。因此，我们采取一些科学的方法对白蛾暴发进行预警和危害评估并且提供最佳处理方案。创新点是运用ArcGIS软件强大的空间分析功能将影响白蛾生长、扩散的各种因子进行分析，并将分析结果以及对白蛾的生长扩散影响结果和扩散后的经济损失情况以地图、表格的形式展现出来。技术关键和指标是综合运用ArcGIS软件ToolBox中的各种工具对各种影响因子进行空间分析，确定因子的权重，运用迭代的思想模拟白蛾的动态扩散情况。
科学性、先进性
- 本作品由6个主要的模型和2个子模型，各个模型之间紧密联系，流程为：求出白蛾蛹存率->求出白蛾蛹羽化率->动态扩散->早期预防->后期治理->危害评估。主要技术特点是运用了迭代的思想动态模拟美国白蛾的扩散情况，查阅大量白蛾生活习性有关资料，得到白蛾生活习性与气温、降水量等各种物理化学因子的关系，各因子的权重均由AHP软件计算求得，具有科学性。提供某地区的模型所需数据，就能预测本地区的白蛾扩散分布状况并提供防治措施，还能进行灾害评估。参考资料：《美国白蛾生物学特性的研究》作者：张春玲，李志文；《美国白蛾的发生规律与综合治理》作者：殷培峰，毛建萍，浦冠勤。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品在2010年10月的ESRI2010中国大学生GIS软件开发大赛空间建模与分析组中被评为鼓励奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、模型、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 将美国白蛾繁殖生存所必须的环境数据导入到软件模型中，通过与目标地区的各项实际数据进行比对，立刻能够输出扩散分布状况和经济损失情况。本模型着眼于环境保护、维护生态平衡。模型库能根据特定地区的自然条件和往年受美国白蛾危害的程度预测本年度其危害程度，并根据受灾程度提供最佳的灭虫方案。本模型库虽以美国白蛾为例，但同时适用于其他一般的外来昆虫入侵，具有一定的通用性。广泛的实用性和低成本性决定了本作品将有广阔的市场效益。
同类课题研究水平概述
- 目前运用地理信息系统来对美国白蛾进行防治的研究，本作品属首例。国内外对白蛾生活习性的研究成果已经较多，但只停留在简单的生活习性研究，并未将其与地理空间信息特别是空间分析相结合。地理信息系统是一门研究空间与环境的科学，它能够通过地理信息系统软件对地质、植被、季候、气象、交通流量、人口分布等各种空间数据与应用需求相结合进行分析，并将分析结果以空间位置的直观方式在地图上展现出来。利用地理信息系统的这一特点与优势，在深入研究美国白蛾的习性后，将美国白蛾繁殖生存所必须的环境数据导入到软件模型中，通过与目标地区的各项实际数据进行比对，立刻能够输出很多有价值的信息。 软件包括多个模型，所有模型环环相扣，能够系统的完成对美国白蛾入侵的危害评估，并能提供科学合理的治理决策。例如：通过土壤分析模型、越冬成活率模型、羽化率模型等的综合应用，可准确判断不同地区害虫的越冬和羽化情况，这时早期预防模型就会根据上述分析给出如何投放天敌周氏啮小蜂的预防方案；而通过将人口、交通、风向风速、植被等数据输入动态扩散模型，则可以动态预测虫害的扩散情况，这时结合后期治理模型就可以快速有效的采取应对手段，抵御虫害的漫延；软件还提供了损失评估模型，可以根据白蛾扩散的最后密度对目标区域进行经济性和非经济性损失的量化评估。由此可见，该项研究成果涵盖了灾害前预防、灾害中处理直到灾害后的损失评估，对抵御美国白蛾的侵害提供了一整套系统、全面的解决方案，有极高的实用价值。该套模型经过一定程度的改造还能够广泛的应用于其他类似的虫害防治，对保障生态系统的完整性以及农林产业的正常稳定发展具有重要的意义。
