小茴香病蟲害監(jiān)測中高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用

摘要：隨著近年來小茴香市場需求的不斷擴(kuò)大，如何對其病蟲害實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測與防治，對于農(nóng)戶的增產(chǎn)與增收起著決定性的作用。由于高光譜遙感技術(shù)早已在農(nóng)作物監(jiān)測領(lǐng)域內(nèi)取得了顯著成就，因此將其引入到小茴香病蟲害監(jiān)測中，無論是對于病蟲害預(yù)防理論方面的研究，還是小茴香種植技術(shù)的發(fā)展都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文在對高光譜遙感技術(shù)的原理與特點(diǎn)進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了其在小茴香病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用，并提出了一系列強(qiáng)化措施，以供相關(guān)從業(yè)者參考與借鑒。關(guān)鍵詞：小茴香；病蟲害監(jiān)測；高光譜遙感技術(shù)隨著國民生活水平的不斷提高，各地對于小茴香的市場需求量也越來越大。在這種背景下，如何在茴香種植面積不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，對其病蟲害進(jìn)行有效防治，這對于茴香生產(chǎn)效能的提高將會發(fā)揮積極的作用。小茴香的常見病蟲害包括了白粉病、灰霉病、蚜蟲、以及茴香鳳蝶等，該文結(jié)合當(dāng)前高光譜遙感技術(shù)在農(nóng)作物監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用特點(diǎn)，對其在小茴香病蟲害監(jiān)測中的可行性展開了研究，其應(yīng)用總結(jié)如下。1高光譜遙感技術(shù)在病蟲害監(jiān)測中的原理、特點(diǎn)高光譜遙感技術(shù)由計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息處理等技術(shù)綜合組成，主要是借助窄電磁波段來完成對地面物體光譜信息的獲取，由于同時可以實(shí)現(xiàn)定性監(jiān)測與定量監(jiān)測，因此自問世以來，便在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中得到了較為廣泛的應(yīng)用。在對病蟲害進(jìn)行監(jiān)測時，除了能夠完成對植物各項(xiàng)生存指標(biāo)的監(jiān)測外，還能對作物內(nèi)部的化學(xué)成分變化情況做到監(jiān)控，比如葉綠素含量的變化，這樣就能基于作物化學(xué)成分的變化，了解到病蟲害的具體信息。因?yàn)榇蟛糠洲r(nóng)作物在遭受病蟲害的侵蝕后，其葉綠素含量會呈現(xiàn)出十分明顯的下降，光合作用也會因此而受到影響。與過去傳統(tǒng)的病蟲害監(jiān)測手段相比，高光譜遙感技術(shù)除了能夠提升病蟲害預(yù)報的及時性與精確度以外，所耗費(fèi)的監(jiān)測周期也較短，因此能夠有效控制監(jiān)測成本，通過詳細(xì)的病蟲害時空分布圖，給病蟲害預(yù)防提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考。2小茴香病蟲害監(jiān)測中高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用2.1

監(jiān)測病蟲害光譜響應(yīng)特征

在通過高光譜遙感技術(shù)對小茴香病蟲害進(jìn)行監(jiān)測時，能夠通過病蟲害對小茴香引發(fā)的不同癥狀及其光學(xué)特性了解到具體的病蟲害情況，比如色素現(xiàn)象、形態(tài)變化等。以大造橋蟲病為例，在發(fā)病后，除了冠層高光譜數(shù)據(jù)會發(fā)生改變以外，小茴香的各項(xiàng)生理生化參數(shù)也會發(fā)生相應(yīng)的變化。這時通過構(gòu)建高光譜估測模型，就能實(shí)現(xiàn)對大造橋蟲病的動態(tài)監(jiān)測，為其后續(xù)的防護(hù)措施提供精確數(shù)據(jù)參考。此外，小茴香在遭受病蟲害攻擊的過程中，往往會經(jīng)歷不同階段，而利用高光譜遙感技術(shù)，則能根據(jù)光譜反射率所呈現(xiàn)出的差異，了解到病蟲害具體的攻擊程度，從而對其嚴(yán)重性做到科學(xué)的評判。此外，以茴香鳳蝶為例，借助熒光投射光譜技術(shù)能夠?qū)@一蟲害實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測。具體來說，通過高光譜儀器，可以對葉片的原始熒光投射光譜進(jìn)行采集，然后利用對其光譜強(qiáng)度曲線的分析，就能掌握詳細(xì)的病蟲害侵蝕結(jié)果。從以上案例可以得出，將高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用到小茴香病蟲害監(jiān)測中，能夠?qū)Σ煌∠x害的光譜響應(yīng)特征進(jìn)行動態(tài)化的監(jiān)測，從而為病蟲害防治工作的開展提供科學(xué)的參考依據(jù)。2.2

監(jiān)測作物指數(shù)對于任何農(nóng)作物的生長來說，病蟲害都是難以避免且破壞性較大的自然災(zāi)害，如果未能及時發(fā)現(xiàn)并采取控制措施，則會給農(nóng)民造成非常大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)集約化、精細(xì)化的逐漸發(fā)展，如何對病蟲害實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的監(jiān)測，對于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是極為重要的。在對高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時，可以對小茴香各項(xiàng)指數(shù)特征進(jìn)行監(jiān)測，通過對不同波段、生長曲線的分析，了解到小茴香實(shí)際的生長狀況與病蟲害侵蝕情況。因?yàn)樘幱诓煌牟∠x害生長環(huán)境，小茴香所呈現(xiàn)出的生長特征存在差異，通過對所監(jiān)測參數(shù)的分析，就能構(gòu)建出與小茴香病蟲害相關(guān)的指數(shù)，進(jìn)而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)的指導(dǎo)。比如可以利用小茴香的光譜特征以及所含有的葉綠素變化情況，對蚜蟲、白粉病等病蟲害進(jìn)行監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，還能基于病蟲害的不同時間段以及程度，將其分為不同的等級，這樣就能進(jìn)一步提升小茴香受災(zāi)預(yù)報監(jiān)測的準(zhǔn)確性，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的開展。3小茴香病蟲害監(jiān)測中高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用需解決的問題3.1

對數(shù)據(jù)庫以及光譜響應(yīng)特征進(jìn)行總結(jié)與完善想要在小茴香病蟲害監(jiān)測中充分發(fā)揮高光譜遙感技術(shù)的價值與作用，就需要對小茴香光譜響應(yīng)特征以及相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行總結(jié)，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完善。首先，對于不同地區(qū)、不同土壤類型下的小茴香來說，受氣候環(huán)境以及土壤結(jié)構(gòu)成分的影響，其廣譜特征往往會存在著一定的差異。所以在對高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要對地物光譜特征進(jìn)行充分研究，基于不同地區(qū)、不同土壤、不同氣候環(huán)境補(bǔ)充相應(yīng)的特征參數(shù)，總結(jié)小茴香光譜響應(yīng)特點(diǎn)。比如，相關(guān)科研工作人員可以基于不同的種植環(huán)境，對小茴香的光譜變異規(guī)律進(jìn)行對比與分析，從中找尋每一種環(huán)境下小茴香光譜變異規(guī)律，對光譜書庫進(jìn)行補(bǔ)充，這樣就能在很大程度上提升病蟲害監(jiān)測的準(zhǔn)確性。此外，由于部分病蟲害很可能會呈現(xiàn)出相似的癥狀，從而導(dǎo)致其所表現(xiàn)的光譜特征也會十分類似，所以還需要對不同病蟲害的光譜特征進(jìn)行細(xì)分，對作物危害程度展開深入研究，這樣才能有效確保不同病蟲害得到正確的區(qū)分。3.2

完善光譜反演模型和評價標(biāo)準(zhǔn)在對高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時，雖然能夠基于小茴香病蟲害特點(diǎn)構(gòu)建相應(yīng)的反演模型，但是由于實(shí)際情況往往會受到多種因素的共同影響，從而造成所構(gòu)建的反演模型在適應(yīng)性上相對較差。比如，在對小茴香光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程中，工作人員需要考慮被采集的數(shù)據(jù)是否具有足夠的代表性。并且，在對病蟲害光譜反演模型進(jìn)行構(gòu)建時，大多采取的是統(tǒng)計(jì)分析方法，這些都是當(dāng)前高光譜遙感技術(shù)有待完善的地方。為此，需要不斷擴(kuò)大反演模型的適應(yīng)性，并對具體的病蟲害監(jiān)測評價結(jié)果不斷進(jìn)行完善，這樣才能充分滿足小茴香病蟲害監(jiān)測的實(shí)際需求。首先，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員與遙感人員需要共同進(jìn)行探討，對小茴香感染病蟲害的嚴(yán)重程度進(jìn)行確認(rèn)，然后還需要重視對信息層面的把控，共同制定出相對統(tǒng)一的小茴香病蟲害的評價標(biāo)準(zhǔn)，以此促進(jìn)高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用與推廣。3.3

加大預(yù)測和衛(wèi)星影像的研究力度在將高光譜衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用到小茴香病蟲害監(jiān)測中時，想要使這一現(xiàn)代技術(shù)的作用得到進(jìn)一步的發(fā)揮，還應(yīng)加大衛(wèi)星影像方面的投入，并重視病蟲害預(yù)測工作的開展。在實(shí)際應(yīng)用過程中，高光譜衛(wèi)星遙感技術(shù)主要發(fā)揮的是對病蟲害危害程度的監(jiān)測，而這時病蟲害已經(jīng)對小茴香造成了傷害。雖然這種事后處理的方式能夠及時彌補(bǔ)病蟲害所造成的損失，但是卻并不能實(shí)現(xiàn)事前預(yù)防，所以在未來的研究方向中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對病蟲害預(yù)測工作的研究，結(jié)合高光譜遙感技術(shù)不斷提升病蟲害預(yù)測的準(zhǔn)確度，這樣就能有效減少農(nóng)民的損失，將病蟲害的危害降到最低。除此之外，相關(guān)研究部門還需要加強(qiáng)對國產(chǎn)高光譜衛(wèi)星影像的研究，為中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)