由于預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)具有計(jì)算速度快,精確度高,儲存信息容量大,功能多,并能記憶和邏輯判斷,自動控制和模擬等特點(diǎn),因此,在森林預(yù)測預(yù)報中應(yīng)用是勢在必行的�？梢詰�(yīng)用預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)進(jìn)行森林病蟲害測報基本數(shù)據(jù)的收集、整理、貯存和調(diào)用,可以應(yīng)用于數(shù)理統(tǒng)計(jì)測報的分析與數(shù)學(xué)模型的建立,森林病蟲害預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)的建立,衛(wèi)星或飛機(jī)監(jiān)測森林病蟲害的遙感圖象的處理,森林病蟲害種群數(shù)量變動和演變規(guī)律的研究,森林病分類和標(biāo)本數(shù)碼的管理,促使森林病蟲害預(yù)測預(yù)報向著中心化、規(guī)范化、自動化和現(xiàn)代化的高水平方向發(fā)展。
    1　森林蟲害測報資料信息化管理
    1. 1　蟲情調(diào)查原始資料的預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)整理　　
    蟲情調(diào)查時,獲得的基本數(shù)據(jù)需要計(jì)算累計(jì)數(shù)、平均數(shù)、百分?jǐn)?shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等。并且在逐級上報蟲害測報資料時,都要?dú)w類匯總。這些過去用手工整理頗為繁瑣復(fù)雜�，F(xiàn)按照資料整理的要求,設(shè)計(jì)程序后,即可由預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)來整理,不僅顯著提高效率,而且便于規(guī)格化,有利于森林害蟲測報資料的系統(tǒng)積累。
    1. 2　森林害蟲測報資料的預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)信息管理
通過預(yù)測預(yù)報信息化管理的系統(tǒng),采用數(shù)據(jù)隨機(jī)文件存取形式,建立森林害蟲測報資料的數(shù)據(jù)庫,可隨時增添、修改、刪除與檢索資料。如經(jīng)重新組合生成,則能按照特定要求直接調(diào)用。應(yīng)用預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)存貯將林場的森林害蟲測報資料輸入數(shù)據(jù)庫。通過信息管理應(yīng)用程序連接,可直接進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)測報。
    1. 3　森林害蟲測報資料專用電碼及其預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)編譯
提前查清害蟲的發(fā)生情況,掌握害蟲發(fā)生發(fā)展的動態(tài),及時做出科學(xué)的分析,事先提出預(yù)報,及時、準(zhǔn)確地控制或消滅害蟲,把經(jīng)濟(jì)損失控制在最低的指標(biāo)之內(nèi)。加快測報信息的傳遞速度,縮短時空差。并且完全標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,有利于提高害蟲測報的質(zhì)量和時效性,為害蟲測報中心化奠定基礎(chǔ)。
    1. 4　預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)自動進(jìn)行害蟲測報
日本佐賀縣果樹實(shí)驗(yàn)所,利用預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)預(yù)報柑桔葉面害蟲的發(fā)生狀況。把這種害蟲在不同氣溫、濕度、降雨情況下的產(chǎn)卵、孵化、幼蟲生長等狀況建立數(shù)學(xué)模型,并編制蟲情的預(yù)測預(yù)報程序。試驗(yàn)表明,預(yù)測相當(dāng)準(zhǔn)確,與半個月后的葉虱密度基本相同。害蟲的預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)自動測報原理: (1)確定預(yù)報害蟲的內(nèi)容。選擇影響害蟲發(fā)生的不同氣象因素作為預(yù)報的依據(jù),以適應(yīng)不同害蟲不同地區(qū)、不同世代的需要。通過程序?qū)�歷年的資料信息輸入預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)。(2)預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)的樣本識別訓(xùn)練。接受歷史資料進(jìn)行樣本的訓(xùn)練,以便具有邏輯判斷能力。(3)建立害蟲預(yù)報判別規(guī)則。(4)害蟲未來發(fā)生趨勢的預(yù)報。將預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)選上的氣象因子數(shù)值輸入,便可分析出今后害蟲的消長規(guī)律。
    1. 5　遙感圖象的預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)處理
預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)就是根據(jù)森林害蟲危害時,引起樹木干、根、枝、葉、花、果等形態(tài)和色彩的變異,造成遙感照片的異樣,就能判斷是哪種病蟲害危害成災(zāi),發(fā)生地點(diǎn)在何處,危害面積多大,成災(zāi)程度如何,經(jīng)濟(jì)損失多少等等。并能繪制病蟲害發(fā)生的林相圖,以及制定相應(yīng)的防治措施。
    1. 6　預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)繪制蟲情測報圖
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)昌黎分校,應(yīng)用微預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)編制昆蟲數(shù)量變動圖的程序。只要把黑光燈下誘捕的各種昆蟲各代的數(shù)量數(shù)據(jù)輸入預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)內(nèi),就能自動繪制出消長規(guī)律曲線圖,程序和數(shù)據(jù)可存入計(jì)算機(jī),以便隨時調(diào)用。
趙清山等應(yīng)用微預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)編制安徽省嘉山縣馬尾松毛蟲發(fā)生面積蟲情圖,具有直觀明了的特點(diǎn),并編制江西省弋陽縣馬尾松毛蟲生物氣象測報圖,可預(yù)報未來種群的消長趨勢。
    2　預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)在森林害蟲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)測報中的應(yīng)用　
近10多年來,由于預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)的滲透和應(yīng)用,使森林害蟲數(shù)理統(tǒng)計(jì)測報,成為一個十分活躍的領(lǐng)域,并逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。
在森林病蟲害測報中,常常提及“有蟲不成災(zāi)”、“危害中等”、“爆發(fā)成災(zāi)”等概念,沒有截然可分的標(biāo)準(zhǔn)。常因地因時依照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn),就得出不同的分類結(jié)果。因此,很難加以比較,而且在客觀上,影響森林害蟲發(fā)生和演變的內(nèi)外因素錯綜復(fù)雜,在分析其規(guī)律性時常常出現(xiàn)“似是而非”的結(jié)論。然而,利用模糊數(shù)學(xué)來判斷森林害蟲發(fā)生狀態(tài)的相似隸屬程度,進(jìn)行歸類和預(yù)測,反而更加“逼近”客觀實(shí)際。
借助預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng),應(yīng)用模糊聚類分析進(jìn)行森林害蟲測報,是將森林害蟲歷年的發(fā)生狀況及其影響害蟲數(shù)量消長的各種氣象因子等作為本群,對資料的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行正規(guī)化或標(biāo)準(zhǔn)化后,按照它們之間的相似程度建立模糊相似關(guān)系;經(jīng)模糊矩陣的合成運(yùn)算,改造成為模糊等價關(guān)系;據(jù)此,畫出反映樣本間親疏關(guān)系的聚類圖;選取適宜的樣本間的臨界相似尺度Y值,作為分類標(biāo)準(zhǔn);按樣本間相似尺度歸類;最后,依據(jù)待測年份樣本歸類,預(yù)測未來森林害蟲發(fā)生數(shù)量。
主成分分析測報法是將森林害蟲測報中的多個指標(biāo)轉(zhuǎn)換為綜合指標(biāo),以便更加客觀地作出科學(xué)判斷。首先把測報資料的原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化;計(jì)算屬性間的內(nèi)積矩陣S;求出S的特征根和特征向量;求出樣本的排序坐標(biāo)以及繪制排序圖;按主成分狀況分類;評價屬性對主成分的作用;選擇對主成分大的測報指標(biāo)進(jìn)行多元回歸分析建立測報模式。
應(yīng)用預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)信息管理的系統(tǒng)程序,分析各個林業(yè)局或林場蟲害發(fā)生狀況和當(dāng)?shù)貧庀筚Y料。根據(jù)緯度的不同,氣候狀況(例如氣溫、降雨等)有規(guī)律變化,找出各種森林蟲害發(fā)生表現(xiàn)出的區(qū)域性特點(diǎn)及其演變規(guī)律,通過主成分分析結(jié)果,進(jìn)行各種蟲害的長期趨勢測報。
    3　森林害蟲預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)的應(yīng)用
現(xiàn)代模擬人類思維的專家系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展,使得預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)具有人類專家的推理和解決實(shí)際問題的能力。因此,在收集測報研究成果與生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,與各大學(xué)和科研單位預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)進(jìn)行連接,是必要的。專家系統(tǒng)主要由知識庫、數(shù)據(jù)庫、用戶接口系統(tǒng)和推理機(jī)部分組成。知識庫系統(tǒng)包括所在林區(qū)各種蟲害發(fā)生期、發(fā)生量、發(fā)生范圍以及為害程度等方面的預(yù)測預(yù)報內(nèi)容的專家知識,采用條件—動作或前提—結(jié)論這種成對形式的產(chǎn)生式規(guī)則表達(dá)。如果條件(或前提)具備,那么動作(或結(jié)論)成立來實(shí)現(xiàn)。專家知識規(guī)則的聯(lián)系,采用類似常用的計(jì)算機(jī)算法語言的菜單驅(qū)動技術(shù)來解決。這樣,既可保持原有的邏輯關(guān)系,又可使規(guī)則相對獨(dú)立于系統(tǒng)。從而使得系統(tǒng)的咨詢內(nèi)容能隨時刪改、擴(kuò)充和更新,逐步完善、準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于害蟲測報中的初始資料和數(shù)據(jù)以及推理過程中得到的各種中間信息。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容是通過用戶接口系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)提問,用戶(森林害蟲測報員或森林保護(hù)科技人員)回答的事實(shí)所咨詢的橋梁。對于本系統(tǒng)只要用戶啟動計(jì)算機(jī),進(jìn)入專家系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),計(jì)算機(jī)便在顯示屏幕上,按照知識庫中各種病蟲害測報規(guī)則的順序,對各條規(guī)則的所有條件逐一提問,等待用戶回答。用戶只要根據(jù)實(shí)際情況,在計(jì)算機(jī)鍵盤上按“Y”(代表Yes,中文意思是“對”)或“N”(代表No,中文意思是“不對”)鍵選擇。計(jì)算機(jī)便把用戶回答的事實(shí)自動存貯起來,作為數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),以供推理機(jī)作為推理判斷的依據(jù)。當(dāng)所有條件都滿足后,屏幕即顯示出推理的結(jié)論,完成一次咨詢。一次咨詢結(jié)束時,屏幕底行顯示“Press the spallbar”,提示用戶按下空格,讓系統(tǒng)重新處于開始運(yùn)行狀態(tài)。也可以連續(xù)按兩次R鍵,再次進(jìn)行咨詢。推理機(jī)是一組程序,用于控制、協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)。它根據(jù)實(shí)際輸入的各種蟲害存在情況的基本事實(shí),利用知識庫中的知識,按一定的推理策略(本系統(tǒng)采用正向、精確推理),來決定測報方法或測報結(jié)果。其推理過程大致與人類專家的思考、分析、判斷與決策的推理過程相似。本系統(tǒng)咨詢迅速準(zhǔn)確,并且咨詢結(jié)果可靠。本系統(tǒng)操作簡便易行。整個測報答詢過程中只要操作計(jì)算機(jī)鍵盤上的幾個鍵,不管用戶是否學(xué)過計(jì)算機(jī),都能在短時間內(nèi)學(xué)會操作使用。
    4　預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)在森林害蟲種群動態(tài)研究中的應(yīng)用
    4. 1　預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)在森林害蟲發(fā)生類型研究中的應(yīng)用　
過去對于森林害蟲的分布規(guī)律、發(fā)生類型以及區(qū)系的劃分等生態(tài)學(xué)特性的研究,主要是以定性的文字?jǐn)⑹鰹橹�。隨著預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)的應(yīng)用,人們開始對森林害蟲的發(fā)生與演變規(guī)律進(jìn)行定量化研究。
    4. 2　預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)在森林害蟲種群動態(tài)研究中的應(yīng)用
可以應(yīng)用預(yù)測預(yù)報信息化系統(tǒng)研究害蟲種群數(shù)量隨著時間和空間不同而演變的全過程,模擬害蟲種群系統(tǒng)中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系,以及害蟲種群與自然環(huán)境間的相互作用,將其復(fù)雜的制約關(guān)系,進(jìn)行系統(tǒng)分析,組建數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而為害蟲測報和科學(xué)治理提供最佳實(shí)施方案。