作物病虫害遥感监测研究进展(4)
4)将多种类型遥感数据配合使用进行病虫害监测。对作物病虫害进行监测除了传统光学遥感数据外,还可以尝试结合主动光学技术,热红外数据和荧光数据等多源信息,进行综合分析和建模。目前多数光学遥感病虫害监测方法基于被动光学遥感系统设计,受天气影响较大。未来大田尺度的病虫害遥感监测和诊断可引入主动光学遥感的探测方式,减小方法对时相、天气条件的依赖。Mishra等发展了一种覆盖可见光、近红外波段的四波段调制式主动光学传感器对柑橘黄龙病进行监测,结果表明该系统可在冠层尺度实现对病害较准确的识别。作物受病害影响会发生气孔导度变化,从而引起呼吸、蒸腾作用等强度改变,通常使冠层温度升高。而热红外遥感数据由于能够捕捉物体热辐射强度的变化,因此具有病害探测的潜力。另一方面,作物叶绿素荧光信号是植株光合作用强度的良好指示器。病害引起的植物光合活性的改变能够通过叶绿素荧光的方式被仪器探测到。Kuckenberg等尝试将叶绿素荧光诱导技术应用于不同胁迫的区分研究,发现F690/F730这一荧光特征能有助于区分冬小麦白粉病、叶锈病和缺氮胁迫。R.mer等结合支持向量机分析,探讨叶片尺度荧光信号对小麦叶锈病早期监测的潜力,结果表明识别精度达到93%。与光谱数据不同,热红外遥感数据和荧光遥感数据能够捕捉作物瞬时的生理状态,因此可以从不同的角度为病害探测提供有效信息。如Stoll等利用热红外成像技术,对早期葡萄霜霉病进行监测,结果表明热成像仪可捕捉病菌感染早期的叶温变化,从而实现病害的早期监测,提高农药使用效率。目前,随着热红外遥感和荧光遥感相关仪器技术的不断成熟,这一方面的研究亟待加强。
5)结合遥感技术和传感器网络构建全国性作物病虫害实时监测与服务平台。目前,随着物联网技术的兴起和发展,遥感和传感技术结合成为精细农业发展的趋势。与作物估产、品质预报和长势诊断不同,作物病虫害具有类型多样,影响因素复杂多变,发生发展迅速的特点。因此,局部的研究和应用难以全面覆盖病虫害发生的热点区域,从而往往在病害发生的关键时期不能迅速响应,失去病害监测的先机。遥感数据能够提供面状连续的数据,而在某些关键地区布设无线传感器网络,则能够提供点状的连续时相的数据。Morais等将ZigBee基础引入葡萄栽培的精准管理,在病害实时监测和产量估测方面进行了应用示范。从病害监测未来的发展趋势看,将遥感和传感两种数据相互配合,则能够很好地优势互补,点面结合,为病害监测提供丰富而全面的信息。而基于WebGIS技术的全国尺度作物病虫害信息库和服务平台的建立,能够方便用户通过专家系统进行病情诊断或咨询,以及不同地区之间的信息共享,实现对农业病虫害的实时监控和有效控制。
6、结论
随着农业信息化革命的不断深入,利用遥感技术进行作物病害信息提取正从理论逐步走向应用。
不断涌现的各类数据源以及数据挖掘方法为病害遥感监测提供了丰富的资源。本篇综述分别从数据源、光谱特征以及算法等几个方面总结和梳理了目前遥感技术在作物病害监测方面的应用情况,并提出了这些技术和方法在未来的发展方向。目前,病虫害遥感监测总体上与生产管理的实际应用仍存在着不小的距离,受多种农田环境的复杂性因素影响,监测结果可靠性低,精度难以保证。而这些问题的解决,需要将农学和植保经验知识与遥感信息与模型进行有效整合,以充分挖掘遥感技术在作物病害监测方面的潜力,使得技术和方法在应用中不断走向成熟。
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