無人機遙感技術(shù)應(yīng)用于植物病蟲害監(jiān)測

?植物病蟲害包括農(nóng)業(yè)和林業(yè)病蟲害等的防治是國家生物安全體系的重大課題之一，病蟲害早期檢測、預(yù)警對于病蟲害防治具有特別重要的意義。搭載高光譜成像及紅外熱成像等傳感器的無人機遙感技術(shù)，具有高通量、高分辨率、非損傷、非接觸、數(shù)字化、方便迅捷等優(yōu)勢，日益成為病蟲害監(jiān)測預(yù)警的重要先進技術(shù)手段和研究熱點。

易科泰光譜成像與無人機遙感技術(shù)（西安）研究中心，全新推出EcoDrone® UAS機載高光譜遙感系統(tǒng)，搭載先進的Specim高光譜成像傳感器，及Thermo-RGB紅外熱成像等，可為植物病蟲害監(jiān)測預(yù)警、多維度農(nóng)業(yè)研究、農(nóng)作物表型分析、生物多樣性評估等農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測領(lǐng)域提供高通量高分辨率（厘米級）解決方案，并提供SpectrAPP光譜成像技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用項目合作與技術(shù)服務(wù)。

EcoDrone® UAS機載高光譜遙感平臺具有如下技術(shù)優(yōu)勢：

Ø8旋翼專業(yè)無人機遙感平臺，搭載AFX高光譜成像、機載PC及RGB相機可飛行作業(yè)30分鐘以上，每10分鐘采集高光譜成像數(shù)據(jù)達50GB以上

Ø高性能推掃式高光譜成像技術(shù)，400-1000nm波段空間分辨率達1024x，光譜分辨率5.5nm，波段224（Binning x 2）

Ø嵌入式數(shù)據(jù)處理單元，集成Web UI用戶界面，易于安裝和操作

Ø厘米級地面分辨率，100m高度地面分辨率達7cm，15m高度（用于田間高通量作物表型分析）地面分辨率可達1.0cm

Ø100m高單樣線飛行作業(yè)可自動采集形成寬度72m的樣帶高光譜成像大數(shù)據(jù)

Ø可選配900-1700短波紅外波段高光譜成像

Ø可選配搭載Thermo-RGB紅外熱成像與RGB成像

Ø可選配搭載MWIR中波段紅外光譜成像

Ø可選配FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x、PolyPen手持式植物高光譜儀，用于地面原位檢測分析

Ø應(yīng)用于作物或森林病蟲害監(jiān)測、林冠生態(tài)學(xué)監(jiān)測研究、作物表型遙感、生態(tài)觀測等

研究案例：

木質(zhì)部難養(yǎng)菌(或葉緣焦枯病菌，Xylella fastidiosa)是一種在木質(zhì)部生長并且依靠昆蟲介體傳播的植物病原細菌。該菌的寄主范圍很廣，能侵染超過30個科的植物，包括單子葉和雙子葉植物，引起嚴重的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物病害，如葡萄皮爾斯病和柑橘雜色萎黃病等。該病菌早發(fā)生在美國，2013年后傳播到歐洲，曾經(jīng)造成意大利南部數(shù)百萬株橄欖死亡。

歐盟聯(lián)合研究中心的Zarco-Tejada研究團隊與歐洲、澳大利亞等大學(xué)和科研機構(gòu)合作，通過搭載高光譜成像和紅外熱成像傳感器的有人航空遙感、地面葉片水平采用FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x和PolyPen手持式植物高光譜儀測量植物葉綠素?zé)晒饧爸参锕庾V指數(shù)等生理指標、實驗室采用傳統(tǒng)qPCR技術(shù)檢測和人工檢測病害危害程度等方法，在意大利南部對該病菌對橄欖樹種植園的危害和早期診斷進行了多年的跟蹤調(diào)查研究，研究成果發(fā)表于《Nature Plants》、《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》等期刊。

上圖引自：P.J.Zarco-Tejada, etc. Previsual symptoms of Xylella Fastidiosa infection revealed in spectral plant-trait alterations.

Nature Plants, 2018

研究結(jié)果表明：采用高光譜成像和紅外熱成像遙感技術(shù)可以早期發(fā)現(xiàn)因葉緣焦枯病菌導(dǎo)致的植物生理功能性狀變化，并與地面采用FluorPen和PolyPen葉片水平植物功能性狀檢測結(jié)果高度一致。普遍使用的NDVI指數(shù)對病菌感染與否的檢測并不可靠，歸一化葉綠素脫鎂作用指數(shù)NPQI、作物水分脅迫指數(shù)CWSI、太陽光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒釹IF、穩(wěn)態(tài)葉綠素?zé)晒釬t等為靈敏的病害檢測指標。鑒于qPCR等實驗室檢測技術(shù)耗時耗力，因而高光譜及紅外熱成像航空遙感技術(shù)對于大面積高通量快速早期監(jiān)測具有重大的應(yīng)用推廣前景。

北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供植物病害研究檢測全面技術(shù)方案：

lFluorPen手持儀葉綠素?zé)晒鈨x

lFluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)

lFluorCam多光譜熒光成像技術(shù)

lEcoDrone®無人機遙感技術(shù)

lThermo-RGB紅外熱成像技術(shù)

lSpectraPen/PolyPen手持式高光譜測量儀

lSpecim高光譜成像儀器技術(shù)

lIQ手持式智能高光譜成像儀

lAisaIBIS SIF太陽光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒飧吖庾V成像系統(tǒng)