無人機遙感技術應用于植物病蟲害監測

?植物病蟲害包括農業和林業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，具有高通量、高分辨率、非損傷、非接觸、數字化、方便迅捷等優勢，日益成為病蟲害監測預警的重要先進技術手段和研究熱點。

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

EcoDrone® UAS機載高光譜遙感平臺具有如下技術優勢：

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

Ø高性能推掃式高光譜成像技術，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嵌入式數據處理單元，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高單樣線飛行作業可自動采集形成寬度72m的樣帶高光譜成像大數據

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手持式葉綠素熒光儀、PolyPen手持式植物高光譜儀，用于地面原位檢測分析

Ø應用于作物或森林病蟲害監測、林冠生態學監測研究、作物表型遙感、生態觀測等

研究案例：

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，引起嚴重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。該病菌早發生在美國，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，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手持式葉綠素熒光儀和PolyPen手持式植物高光譜儀測量植物葉綠素熒光及植物光譜指數等生理指標、實驗室采用傳統qPCR技術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查研究，研究成果發表于《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

研究結果表明：采用高光譜成像和紅外熱成像遙感技術可以早期發現因葉緣焦枯病菌導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果高度一致。普遍使用的NDVI指數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NPQI、作物水分脅迫指數CWSI、太陽光誘導葉綠素熒光SIF、穩態葉綠素熒光Ft等為靈敏的病害檢測指標。鑒于qPCR等實驗室檢測技術耗時耗力，因而高光譜及紅外熱成像航空遙感技術對于大面積高通量快速早期監測具有重大的應用推廣前景。

北京易科泰生態技術公司提供植物病害研究檢測全面技術方案：

lFluorPen手持儀葉綠素熒光儀

lFluorCam葉綠素熒光成像技術

lFluorCam多光譜熒光成像技術

lEcoDrone®無人機遙感技術

lThermo-RGB紅外熱成像技術

lSpectraPen/PolyPen手持式高光譜測量儀

lSpecim高光譜成像儀器技術

lIQ手持式智能高光譜成像儀

lAisaIBIS SIF太陽光誘導葉綠素熒光高光譜成像系統