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虫灾来袭 高光谱遥感织起监测天网
  • 发布日期:2020-04-19      浏览次数:5
    •   不久之前,一场大规模的沙漠蝗灾席卷西非、东非、西亚以及南亚的大部分地区,直逼我国边境。虽然沙漠蝗暂时还未入侵我国,但第二波蝗灾已经在非洲爆发,数量翻了大约20倍的沙漠蝗将对更多地区造成威胁,我国依然存在很大的蝗虫入侵风险。而此时,随着气温逐渐回升,沉寂了一个冬天的草地贪夜蛾卷土重来,迅速蔓延至我国云南、广东、海南等多个省区,威胁着我国的粮食安全。

        面对严峻的病虫害形势,我国在3月份通过了《农作物病虫害防治条例(草案)》,从虫情监测预报、虫害预防控制以及应急处置等方面做出全面的防止安排。其中虫情监测是做好虫害预防控制的基础和前提。布置更多监测仪器设备、加强监测网络建设,是虫害防治的第①步。

        传统的监测方式依赖植保人员的现场调查统计,不仅覆盖面积有限、效率很低,而且调查结果的可靠性很大程度上取决于植保人员的专业能力,容易出现误差。目前,以遥感技术、GIS技术、农业物联网以及农业大数据等技术为基础的现代农业病虫害监测技术已经成为人工监测的重要补充,而且正在逐渐取代人工监测。其中,高光谱遥感技术是技术较为成熟,应用较为广泛的现代农业病虫害监测技术。

      YL2300 FTIR光谱仪

      光谱仪

        高光谱遥感即高光谱分辨率遥感,其光谱的波谱宽度通常小于10nm。高光谱遥感可以同时扫描获取数量众多发热光谱波段,从目标物体上获取相关的数据,这些数据可形成一条完整而且连续的光谱曲线,具有很高的分辨率,非常有利于地物的精细识别和分类。

        当作物遭受病虫害威胁时生理信息会发生变化,例如水分和色素量(如叶绿素、类胡萝卜素和花青素)含量下降、病斑和虫伤导致叶片形状和颜色发生变化,反应在光谱上就是作物会在不同波段上表现出差异性的吸收和反射特性。不同的病虫害导致的症状不同,在光谱上的响应也有不同特征。根据光谱遥感数据的变化特征就可以监测特定的病虫害。与常规光学遥感技术相比,高光谱遥感拥有更高的光谱分辨率,能够探测到植被光谱曲线在某些特定波段下的细节信息,还可以同时获取图像信息,因此可以做出更准确的病虫害监测。

      此外,农业害虫的繁殖需要合适的环境条件,如土壤湿度、地表温度等。高光谱遥感可以获取这些环境信息,辅助虫害监测预报。

        然而高光谱遥感目前还存在一些问题,例如,不同病虫害产生的症状可能具有相同或相似的光谱特征,同一种病虫害也可能具有不同的光谱特征,可能会导致判断失误。另外,高光谱遥感在具有高分辨率的同时也带来了极大的数据量,对数据储存和处理都有较高的要求。而且高光谱遥感需要的光谱滤波器、传感器、探测器等仪器设备的技术要求较高,相应的成本也比较高,不利于高光谱遥感的推广使用。

        今年我国面临着草地贪夜蛾的威胁,还要应对沙漠蝗入侵的风险,两大虫灾都曾在非洲造成严重的粮食危机。在这种情况下,虫情监测网络承担了很大的压力和考验。高光谱遥感作为一种有着很大潜力的监测技术,将得到更广泛的应用。它存在的问题,也需要研究人员加快研究步伐,尽快解决,以便更好地应对这场病虫害危机。

        编辑点评:病虫害是农业生产的一大“克星”。以蝗虫为例,当铺天盖地、密密麻麻的蝗虫过境时,所形成的的高密度蝗群危害往往能让农民一年的辛苦全部打水漂。麻烦的是,现在我们没有什么特效手段,可以快速制裁蝗虫。也正是因为如此,我们要加强虫害进行前期监测,为虫害预防提供技术支持,以较少虫害大面积形成的可能性。

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