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规划技术中心应用无人机遥感技术,开展森林病虫害监测研究

2021-01-27| 发布: | 浏览: 632

森林病虫害监测工作是森防工作的基础,是制定各项防治决策的科学依据,没有准确的监测就达不到科学防治的目的。目前,卫星数据是国内外监测森林病虫害的主要技术。

高空卫星受空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率、外界天气等因素影响,无法实时获取影像数据,监测松材线虫病效果并不理想。

有人机航空遥感由于费用高和空域管理等条件限制,不能作为日常森林病虫害监测手段,只能在重大灾情发生时作为卫星遥感的一种补充。

无人机遥感技术具有低成本、低损、可重复使用、高时效、高分辨率等诸多优势,是传统卫星遥感所无法比拟的,因此具有广阔的应用前景。

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规划技术中心对森林病虫害监测这项新技术领域进行积极探索,利用现有的无人机飞行器、多光谱相机等硬件设施,通过遥感技术、特定算法对健康黑松感染松材线虫病的全过程进行监测研究。

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黑松感染松材线虫病监测流程


MS600型通用多光谱相机,主要包括相机主机、下行光传感器、GPS模块。像素1280×960,地面像元分辨率(GSD)7.5cm/pix,MS 600相机可实现最多6个通道光谱图像数据的同步获取,17种波长滤光片可选的配置。

本次监测采用蓝色(450nm)、绿色(555nm)、红色(660nm)、红边(710nm)、近红外浅紫(840nm)和近红外浅紫(940nm)6个波段数据来提取松树线虫病信息。利用波长325-1075nm范围的ASD FieldSpec HandHeld 2分光辐射谱仪测定黑松光谱。利用ViewSpec Pro后续处理光谱软件分析光谱。

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健康、初期症状、典型症状黑松表象特征

健康黑松

健康黑松具有典型植被光谱特征,由于其叶冠叶绿素含量多,蓝、红外波段吸收率高,近红外波段反射率高,红边位置明显

初期症状黑松

黑松出现初期症状时,由于针叶枯黄,使得在蓝、红光波段吸收率下降,绿光、红外波段反射率也下降,并呈现红边向长波方向位移态势明显。

●染病后期黑松

感病后期出现典型症状的黑松,由于缺乏水分和叶绿素,针叶颜色也随之发生变化。近红外光区峰值明显下降,甚至消失,整个反射光谱曲线呈现平缓现象。

因此,根据黑松不同光谱曲线可以确定其黑松林感病程度。

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黑松不同健康情况下的光谱


植物光谱响应曲线中的红边转折点定义在光谱反射曲线一阶导数达到最大值的720nm附近,表现结果是健康黑松在720nm处的一阶导数相对于感病黑松的一阶导数值高。这是因为当黑松感染松材线虫病后,叶片会出现颜色改变、或外观改变等现象,叶片的反射光谱也随之有明显的改变。

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感病黑松和健康黑松光谱一阶导数


此次松材线虫病监测技术研究是中心在无人机应用领域迈出的新一步,中心敢于创新,敢于向新技术应用的“无人区”挺进。今后中心将配合林业部门,及时掌握灾害内部信息,辅助制定应对方案,让防治变得更加精准、高效,助力“智慧城市”建设。

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 感病黑松提取结果