無人機(jī)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(jī)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(jìn)技術(shù)手段和研究熱點。

易科泰光譜成像與無人機(jī)遙感技術(shù)（西安）研究中心，全新推出EcoDrone® UAS機(jī)載高光譜遙感系統(tǒng)，搭載先進(jìn)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(jī)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(jī)遙感平臺，搭載AFX高光譜成像、機(jī)載PC及RGB相機(jī)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(dá)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(dá)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(dá)7cm，15m高度（用于田間高通量作物表型分析）地面分辨率可達(dá)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(xì)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(yán)重的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)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(tuán)隊與歐洲、澳大利亞等大學(xué)和科研機(jī)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(biāo)、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(jìn)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(biāo)。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(jī)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)