SpectraPen/PolyPen手持式光譜儀—病害無人機普查與特性

病害是植物尤其作物主要的脅迫因素之一。病害會造成農作物產量的嚴重損失、加劇食品安全風險，對生態系統完整性和穩定性也有顯著的影響。

現在，在農田、森林、草原等病害早期檢測與普查中，一個非常重要的研究工具就是搭載了高光譜相機和紅外熱成像相機的無人機。同時在地面上還要配合光譜儀、葉綠素熒光/熒光成像儀、光合儀等對無人機獲取的數據進行校正和綜合分析。

木質部難養菌(或葉緣焦枯病菌，Xylella fastidiosa)是一種在木質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。該病原菌可以引起重要的農業經濟作物病害，如葡萄皮爾斯病和柑橘雜色萎黃病等。這種病菌早發生在美國，2013年后傳播到歐洲，曾經造成意大利南部數百萬株橄欖死亡。

歐盟聯合研究中心的Zarco-Tejada研究團隊與歐洲、澳大利亞等大學和科研機構合作，在意大利南部對這種病菌進行跟蹤調查和特征分析。通過無人機搭載的高光譜相機和紅外熱成像相機分別從光譜特性和冠層溫度兩方面對橄欖進行檢測，從中識別病害植株并對其特性進行分析。

同時，他們還使用FluorPen手持式葉綠素熒光儀測量了葉綠素實時熒光來反映葉片光合系統的受損情況。。同時使用PolyPen手持式植物反射光譜測量儀測量葉片的反射光譜并計算了一系列植被反射指數如光化學反射指數PRI、歸一化葉綠素脫鎂作用指數NPQI、紅邊指數VOG2、葉綠素指數CI等。

通過FluorPen手持式葉綠素熒光儀和PolyPen手持式植物反射光譜測量儀在葉片尺度的驗證，證明了通過無人機平臺進行的光譜分析和熱成像分析能夠在景觀尺度上快速準確的鑒定這種病害。研究成果已經發表于《Nature Plants》、《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》等期刊。

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參考文獻：

1. Zarco-Tejada, P. J., Camino, C., Beck, P. S. A., Calderon, R., Hornero, A., et al. 2018. Previsual symptoms of Xylella fastidiosa infection revealed in spectral plant-trait alterations. Nature Plants, 4(7), 4 ts, 4(7), 432–439

2. Poblete, T., Camino, C., Beck, P. S. A., Hornero, A., et al. 2020. Detection of Xylella fastidiosa in  fastidiosa infection symptoms with airborne multispectr tral and thermal imagery: Assessing bandset redu eduction performance from hyperspectral analysis. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 162, 27–40

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