無(wú)人機(jī)高光譜為何能夠進(jìn)行病蟲害監(jiān)測(cè)？其原理是什么？

　　從目前國(guó)內(nèi)外森林病蟲害監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)看，大部分都需要高空衛(wèi)星的幫助。然而，由于時(shí)間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率、外部天氣等因素的影響，高空衛(wèi)星無(wú)法獲取森林病害發(fā)生前、期間和發(fā)生后不同時(shí)期的實(shí)時(shí)定點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)。且因缺乏病害的特點(diǎn)波長(zhǎng)造成檢測(cè)山林病害實(shí)際效果并不是理想化。而航空遙感因?yàn)楹骄€管理方案和經(jīng)費(fèi)預(yù)算的限定等，航空遙感不太可能做為在我國(guó)基本的山林病害檢測(cè)方式，只有在重特大自然災(zāi)害產(chǎn)生時(shí)，做為通訊衛(wèi)星遙感技術(shù)的一種填補(bǔ)。

　　高光譜技術(shù)診斷病蟲害的原理

　　當(dāng)植物遭受病蟲害侵染后，主要有兩種表現(xiàn)形式:一是植物外部形態(tài)的變化，二是內(nèi)部生理變化，但無(wú)論是形態(tài)的變化或生理的變化，都必然導(dǎo)致植物光譜特征發(fā)生變化。

　　受害綠色植物的光譜特性與健康綠色植物的光譜特性相比，某些特征波長(zhǎng)的值總會(huì)發(fā)生不同程度的變化，高光譜技術(shù)正是利用顏色之間的光譜特性，進(jìn)行森立病蟲害監(jiān)測(cè)。。

　　當(dāng)植物生長(zhǎng)健康，處于生長(zhǎng)期高峰，葉綠素含量高時(shí)，“綠峰”向藍(lán)光方向偏移，而植物因病蟲危害或缺而“綠”時(shí)，“綠峰”則向紅光方向偏移。在近紅外波段綠色植物的光譜反射率取決于葉片內(nèi)部的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為健康葉片的海綿狀葉肉組織的所有空間都充滿水分而膨脹時(shí)，對(duì)任何輻射都是一種良好的反射體，間插在葉肉組織的柵狀柔軟網(wǎng)胞組織，吸收可見光中的藍(lán)光和紅光而反射綠光。

　　當(dāng)植物受病害侵害時(shí)，葉片組織的水分代謝受到阻礙，此后隨著病蟲害危害的加重，植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，各種色素的含量也隨之減少，導(dǎo)致葉片對(duì)近紅外輻射的反射能力減少。在光譜特征上表現(xiàn)為可見光區(qū)(400 nm - 700 nm)反射率升高而近紅外區(qū)(720 nm - 1100 nm)反射率降低。近紅外區(qū)研究的重點(diǎn)是“紅邊”。

　　紅邊的定義是反射光譜的一階微分的最大值對(duì)應(yīng)的光譜位置(波長(zhǎng))，通常位于680 nm-750 nm之間。“紅邊”位置依據(jù)葉綠素含量、生物量和物候變化，延波長(zhǎng)軸方向移動(dòng)。當(dāng)葉綠素含量高、生長(zhǎng)活力旺盛時(shí)，“紅邊”會(huì)向紅外方向偏移;當(dāng)植物由于感染病蟲害或因污染、物候變化而“失綠”時(shí)，則“紅邊”會(huì)向藍(lán)光方向移動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)近紅外部分反射率的改變是發(fā)生在可見光部分的反射率發(fā)生改變之前。這是因?yàn)樵谶@段時(shí)間內(nèi)，細(xì)胞組織中的葉綠素的數(shù)量和質(zhì)量還沒有發(fā)生改變。