无人机的飞速发展为多种行业提供了新的工作思路，如利用无人机进行灾害救援、搜救^[1]，利用无人机进行遥感侦测确定病虫害^[2]，利用无人机拍摄进行鼠情和水鸟等生物监测^[3-5]、蚊虫监测和控制等^[6-8]。无人机在生态方面的投入使用，为生态研究节省了大量的时间、财力和物力，具有深远的意义^[9-10]。蚊虫的标本采集与监测传统上多依赖于人工进行现场采集，或使用陷阱法如灯诱法等进行诱捕^[11-12]，而大面积复杂生境、不同地形、不同高度下的蚊虫标本采集，目前依然未见报道，而无人机的出现，能否弥补这一类标本采集问题，仍然值得探讨。

本课题组通过采用一定携运能力的无人机，挂网开展蚊虫标本采集，探索无人机对不同地形下蚊虫密度的监测及标本采集的效果，为广泛开展智能化蚊虫标本采集及密度监测提供技术参考。

1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 大疆M200无人机

如图 1所示，载重 > 5 kg，从北京京东世纪贸易有限公司购置，由深圳市大疆创新科技有限公司生产。

1.1.2 箱式捕虫网

箱式捕虫网采用网箱式设计（图 2），尺寸：边长为60 cm的正方体网箱，分为3层，3层结构相同，每一层开口朝前，后面是一个端部为弧形设计的网兜（20目以上），其中间部位设计有2片网布，在风吹入时可打开，落地或者停止时，可在重力作用下关闭，以防蚊虫逃逸。该网开口端均以铁链为骨架，连接于无人机起落架，该网整体重量3.50 kg。

1.1.3 其他材料

氯仿、无水乙醇、离心管等，由军事科学院军事医学研究院供应室提供。

1.2 方法 1.2.1 监测对象

主要对双翅目（Diptera）蚊科（Culicidae）、蠓科（Ceratopogouidae）等昆虫进行标本采集、密度监测等。

1.2.2 监测时间

2021年8月下旬到9月上旬，选择晴天，风速0~5.50 m/s，温度20~26 ℃的傍晚时分进行实验。

1.2.3 数据采集地

选择天津某农场（117°18′25″E，39°2′24″N，面积约为0.14 km²，以下称实验地块）作为实验用地，其地势相对平坦，有少量谷堆，区域内有5~6个废水坑，周围为村庄和农田，适宜蚊虫孳生。实验地块内植被主要为荒草，最高高度2.50 m，为了避免造成飞机事故，我们避开较高的植被和谷堆，采用固定路线飞行，保存路线，以后照此路线飞行，其实际飞行距离约为2.50 km。见图 3。

1.2.4 监测方法

首先在实验地块，采用人工小时法进行蚊虫密度监测，监测时间为30 min，2人在相距10.00 m位置进行监测，结果取平均值，数据用于对照。

采用无人机悬挂B形网，采用规划区域的自动路径法，仿地飞行^[13]，飞行时间为10 min，飞行速度为5.00 m/s，为避免旋翼搅动引起的气流变化造成蚊虫分布发生变化，每天只实验1次。

测试不同高度蚊虫密度时，以网下沿与地面距离为准，从2.00 m开始，每次（天）提升1.50 m进行实验，在最高20.00 m处停止实验。

1.2.5 标本处理

采集到的标本，将整网放入大型塑料袋，放入氯仿棉球，麻醉后，铺放在白纸上，用75%乙醇溶液浸泡保存，现场对双翅目吸血昆虫进行形态学辨识，以完整标本为计数单位。

2 结果 2.1 无人机捕虫装置的飞行稳定性

无人机携带网箱后飞行稳定，网箱起飞后可正常打开。M200无人机可根据需要设定飞行高度，在确定地块按照自动线路飞行。每次飞行时间为10 min，飞行速度为5.00 m/s。见图 4。

2.2 无人机捕获的昆虫情况

采集到的蚊虫均为库蚊（Culex），未见蠓等其他吸血昆虫，有部分鞘翅目（Coleoptera）和鳞翅目（Lepidoptera）昆虫，不计入有效标本。此外，采集网中存在大量昆虫碎片，难以辨识种类。

2.3 无人机采集法与人工小时法的比较

在气温24~28 ℃，连续4 d傍晚日落时分，最高风速均为3.00 m/s，飞行高度均为4.50 m，虫网高度2.50 m的条件下捕获蚊虫数（10 min）与人工小时法（30 min）捕获的蚊虫进行比较。无人机捕获蚊虫的效率为34.75只/10 min，人工法捕获蚊虫效率为3.38只/10 min（换算成10 min进行比较），无人机捕获效能高于人工小时法（图 5）。从捕获的蚊虫雌雄分布来看，人工小时法捕获的均为雌蚊，4次无人机捕获的雌蚊和雄蚊的构成比分别为37.50%和62.50%，53.33%和46.67%，28.89%和71.11%，60.71%和39.29%。

2.4 不同高度无人机采集到蚊虫的空间分布情况

分别以箱式虫网离地面2.00 m高度起（根据当地植被情况，旋翼机所能飞行的最低安全高度），每1.50 m为1个高度差进行10 min的蚊虫捕获，无人机捕获蚊虫结果及当天同一时段的人工小时法的蚊密度监测结果见表 1。

箱式虫网离地面5.00 m高度采集的蚊虫数量最多，12.50 m以上未采集到任何蚊虫，但是可以看到被无人机打碎的昆虫残骸。

2.5 风速对捕虫效率的影响

风速在3.00、4.00和5.50 m/s的环境下分别用2种方法进行蚊虫捕捉，发现风速在4.00 m/s及以上时，无人机可以起飞，但2种方法均未捕获到蚊虫。

3 讨论

本次实验初步探索了用无人机对蚊、蠓标本进行采集的适用性和可行性。研究发现，不同飞行高度和不同风速时无人机（10 min）的捕获数量高于人工小时法（30 min），由此可见，无人机可以作为蚊虫监测工具使用，且无人机能捕捉到雄性蚊虫，更适合开展生态学研究。本次的标本采集尝试中，未曾采集到蠓等其他吸血节肢动物，这可能与当地的物种分布有关。

从不同高度蚊虫采集的数量来看，蚊虫最高密度出现在5.00 m处，然后迅速减少，高度12.50 m以上已经无法采集到蚊虫，但这并不能代表不同高度蚊虫分布的真实情况，由于无人机捕捉蚊虫的过程中，其气流产生回转湍流^[14]，会将蚊虫搅动到一定的高度，使得一定高度的蚊虫密度增加，而影响其真实分布情况。

无人机固然可以成为蚊虫标本采集的工具，但是其旋翼在起飞后，转速可达20 000 r/s，这使得昆虫经过时，大多数会被搅碎，使得捕获到的昆虫缺乏完整性，不利于后期的形态学鉴定。此外，无人机进行昆虫标本采集时，对环境空气的搅动、飞行时产生的噪音、挂网的长度及角度等因素对蚊虫采集的效率、空间分布究竟是否产生影响还有待进一步研究确认。

本课题组曾多次采用无人机对幼蚊和成蚊的采集进行过尝试^[15-16]，发现无人机在蚊虫标本采集的确定作用，但无人机的气流对蚊虫扰动、旋翼的高速旋转对蚊虫标本破坏、噪音对蚊虫的驱散等缺点也不可忽略，需进一步研究克服。

利益冲突  无