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无人机高光谱遥感监测预防甘蔗病虫害

来源:赛斯拜克 发表时间:2023-09-13 浏览量:306 作者:awei

无人机高光谱遥感监测预防甘蔗病虫害是一种新型的监测手段,通过无人机搭载高光谱遥感设备,对甘蔗的生长状况进行实时监测,及时发现病虫害的发生,为采取有效的防治措施提供数据支持。

高光谱遥感是利用电磁波谱中300-2500nm的谱段范围对地物进行信息获取的遥感技术。高光谱遥感具有图谱合一的特点,可以获取丰富的地物光谱信息,这是传统遥感技术所不能比拟的优势。高光谱遥感技术可以实现对地表植被、土壤、水体等各类自然资源的详细监测,在农林业领域具有广泛的应用前景。

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无人机高光谱遥感监测技术为甘蔗病虫害的预防提供了一种先进的方法。以下是该技术在甘蔗病虫害预防中的应用和步骤:

  1. 无人机搭载高光谱相机进行数据采集:利用无人机搭载高光谱相机,在甘蔗田地上方获取高光谱图像数据。无人机的高空视角可以覆盖大面积的甘蔗田,并且可以通过调整飞行高度和速度来获取高质量的高光谱数据。

  2. 高光谱数据处理与分析:对获取的高光谱数据进行处理,包括去噪声、几何校正、大气校正等预处理步骤,以提高数据质量。然后,结合甘蔗病虫害的光谱特征,通过图像处理和分析技术,提取与病虫害相关的光谱信息。

  3. 建立病虫害预测模型:利用机器学习和数据分析方法,基于提取的光谱信息和已知的甘蔗病虫害数据,建立病虫害的预测模型。这个模型可以根据高光谱数据预测甘蔗田地的病虫害发生概率和程度。

  4. 定期监测与预警:通过定期利用无人机高光谱遥感监测技术获取甘蔗田地的高光谱数据,并结合建立的病虫害预测模型,对甘蔗田地进行定期的监测和预警。这可以帮助农民及时发现潜在的病虫害风险,采取相应的预防措施。

  5. 精准防治与管理:基于无人机高光谱遥感监测结果,农民可以定位到病虫害发生的区域,采取精准的防治措施,如局部喷洒农药、剪除受害部分等,以避免不必要的农药使用和减少环境污染。

需要注意的是,无人机高光谱遥感监测在预防甘蔗病虫害中,仍然面临一些挑战,如光照、大气条件、甘蔗品种等因素对光谱数据的影响。因此,在实际应用中,需要综合考虑各种因素,结合地面实况验证和其他监测手段,进一步提高预测的准确性和可靠性。同时,农民和相关机构应加强对该技术的培训和应用研究,以提高甘蔗病虫害防治的效果和农业生产的可持续性。

 

 本研究应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用广东赛斯拜克有限公司产品SF500-无人机高光谱进行相关研究。SF500-无人机高光谱测量系统采用高信噪比超高速CCD成像器件,提供高稳定性的光谱图像采集;采用自研的高效率低功耗图像处理算法,大大延长了整机飞行时间,降低了系统功耗。

SF500无人机测量系统

  甘蔗是我国重要的糖料作物,主要种植在华南地区,广西种植面积占全国60%以上,是我国重要的甘蔗种植基地。甘蔗是一种多年生作物,并利用蔗茎进行无性繁殖,所以由于我国甘蔗产区长期连作种植,轮作区域较少,这就致使甘蔗病虫害日积月累,不断加重其危害程度。再加上甘蔗在春、夏、秋、冬四季均能种植,这就为病虫害的快速传播创造了有利的条件。所以,我国的甘蔗病害具有以下特点∶


        (1)病害生理小种复杂;


  (2)病虫害世代重叠;


  (3)病虫害危害严重。

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  一方面,据有关部门调查显示,黑穗病及花叶病在我国主要产蔗区的发病率在25%以上,大片蔗田因地下害虫的危害而不能宿根。由于甘蔗病虫害对甘蔗产量、甘蔗宿根年限及甘蔗的品质均有极为严重的影响,因此,甘蔗病虫害己经成为制约我国蔗糖产业快速健康发展的主要因素,严重地限制了蔗糖优势产业的发展。

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  另一方面,农民为防治病虫害而大量使用化学农药导致甘蔗病虫的天敌大量死亡,打破了自然界昆虫间相互制约的平衡关系,并致使危害甘蔗的害虫产生了抗药性,使得甘蔗害虫的防治工作更加困难、被动。更使得甘蔗生长环境及人类健康因化学农药的残留而受到污染、危害。因此,如何有效地预防甘蔗病虫害,提高甘蔗病虫害防治水平,确保甘蔗产业的快速健康发展已成为当今植保工作者的首要任务。

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  遥感监测技术的发展已日趋究善。有很多已运用在农作物长势监测与估产中。由于作物病虫害发生的生理生态过程及其与环境因素的关系较为复杂,作物病虫害遥感监测方法仍在摸索或探索之中。综合区域农作物的品种、栽培方法、气候环境等因素对作物病虫害发生的影响、特点,建立多元化的作物病虫害光谱特征数据库,改进作物病虫害遥感监测模型或算法,增强预测预报模型的普适性和机理性,以提高作物病虫害遥感监测方法的适用性和目的性。



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