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无人机遥感技术应用于植物病虫害监测

无人机遥感技术应用于植物病虫害监测

植物病虫害包括农业和林业病虫害等的防治是国家生物安全体系的重大课题之一,病虫害早期检测、预警对于病虫害防治具有特别重要的意义。搭载高光谱成像及红外热成像等传感器的无人机遥感技术,具有高通量、高分辨率、非损伤、非接触、数字化、方便迅捷等优势,日益成为病虫害监测预警的重要先进技术手段和研究热点。

易科泰光谱成像与无人机遥感技术(西安)研究中心,全新推出EcoDrone® UAS机载高光谱遥感系统,搭载国际先进的Specim高光谱成像传感器,及Thermo-RGB红外热成像等,可为植物病虫害监测预警、多维度精准农业研究、农作物表型分析、生物多样性评估等农业遥感监测领域提供高通量高分辨率(厘米级)解决方案链接EcoDrone®无人机高光谱遥感平台成功试运行,并可提供SpectrAPP光谱成像技术创新应用项目合作与技术服务。image.png

EcoDrone® UAS机载高光谱遥感平台具有如下技术优势:

Ø8旋翼专业无人机遥感平台,搭载AFX高光谱成像、机载PC及RGB相机可飞行作业30分钟以上,每10分钟采集高光谱成像数据达50GB以上

Ø高性能推扫式高光谱成像技术,400-1000nm波段空间分辨率达1024x,光谱分辨率5.5nm,波段224(Binning x 2)

Ø嵌入式数据处理单元,集成Web UI用户界面,易于安装和操作

Ø厘米级地面分辨率,100m高度地面分辨率达7cm,15m高度(用于田间高通量作物表型分析)地面分辨率可达1.0cm

Ø100m高单样线飞行作业可自动采集形成宽度72m的样带高光谱成像大数据

Ø可选配900-1700短波红外波段高光谱成像

Ø可选配搭载Thermo-RGB红外热成像与RGB成像

Ø可选配搭载MWIR中波段红外光谱成像

Ø可选配FluorPen手持式叶绿素荧光仪、PolyPen手持式植物高光谱仪,用于地面原位检测分析

Ø应用于作物或森林病虫害监测、林冠生态学监测研究、作物表型遥感、生态观测等

研究案例:

木质部难养菌(或叶缘焦枯病菌,Xylella fastidiosa)是一种在木质部生长并且依靠昆虫介体传播的植物病原细菌。该菌的寄主范围很广,能侵染超过30个科的植物,包括单子叶和双子叶植物,引起严重的农业经济作物病害,如葡萄皮尔斯病和柑橘杂色萎黄病等。该病菌最早发生在美国,2013年后传播到欧洲,曾经造成意大利南部数百万株橄榄死亡。

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欧盟联合研究中心的Zarco-Tejada研究团队与欧洲、澳大利亚等大学和科研机构合作,通过搭载高光谱成像和红外热成像传感器的有人航空遥感、地面叶片水平采用FluorPen手持式叶绿素荧光仪和PolyPen手持式植物高光谱仪测量植物叶绿素荧光及植物光谱指数等生理指标、实验室采用传统qPCR技术检测和人工检测病害危害程度等方法,在意大利南部对该病菌对橄榄树种植园的危害和早期诊断进行了多年的跟踪调查研究,研究成果发表于《Nature Plants》、《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》等期刊

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

Nature Plants, 2018

研究结果表明:采用高光谱成像和红外热成像遥感技术可以早期发现因叶缘焦枯病菌导致的植物生理功能性状变化,并与地面采用FluorPen和PolyPen叶片水平植物功能性状检测结果高度一致。普遍使用的NDVI指数对病菌感染与否的检测并不可靠,归一化叶绿素脱镁作用指数NPQI、作物水分胁迫指数CWSI、太阳光诱导叶绿素荧光SIF、稳态叶绿素荧光Ft等为灵敏的病害检测指标。鉴于qPCR等实验室检测技术耗时耗力,因而高光谱及红外热成像航空遥感技术对于大面积高通量快速早期监测具有重大的应用推广前景。

北京易科泰生态技术公司提供植物病害研究检测全面技术方案:

lFluorPen手持仪叶绿素荧光仪

lFluorCam叶绿素荧光成像技术

lFluorCam多光谱荧光成像技术

lEcoDrone®无人机遥感技术

lThermo-RGB红外热成像技术

lSpectraPen/PolyPen手持式高光谱测量仪

lSpecim高光谱成像仪器技术

lIQ手持式智能高光谱成像仪

lAisaIBIS SIF太阳光诱导叶绿素荧光高光谱成像系统