1 引言
2 作物病虫害遥感监测方法研究进展
2.1 基于高光谱分析技术的遥感监测
表1 用于病虫害高光谱特征区分的一阶微分、连续统特征及植被指数Table 1 The first derivative features, continuum features and vegetation indices used in discrimination of pest and disease |
类别 | 指标 | 名称 | 定义 | 文献 |
---|---|---|---|---|
微 分 光 谱 | Db | 蓝波段一阶微分最大值(蓝边) | 蓝边一般分布在490~539nm波段范围 | [33] |
λb | Db的波长 | λb表征了蓝边 Db处的波长 | [33] | |
SDb | 蓝波段一阶微分光谱的和 | 表征了蓝边部分35个波段一阶微分光谱的和 | [33] | |
Dy | 黄波段一阶微分最大值(黄边) | 黄边一般分布在550~582nm波段范围 | [33] | |
λy | Dy的波长 | λy表征了黄边Dy处的波长 | [33] | |
SDy | 黄波段一阶微分光谱的和 | 表征了黄边部分35个波段一阶微分光谱的和 | [33] | |
Dr | 红波段一阶微分最大值(红边) | 红边一般分布在670~737nm波段范围. | [33] | |
λr | Dr的波长 | λr表征了红边Dr处的波长 | [33] | |
SDr | 红波段一阶微分光谱的和 | 表征了红边部分35个波段一阶微分光谱的和 | [33] | |
连 续 统 特 征 | DEP550-750 | 光谱深度 | 波段范围550~750nm | [24] |
DEP920-1120 | 波段范围920~1120nm | [34] | ||
DEP1070-1320 | 波段范围1070~1320nm | [34] | ||
WID550-750 | 半波段宽度DEP | 波段范围550~750nm | [34] | |
WID920-1120 | 波段范围920~1120nm | [34] | ||
WID1070-1320 | 波段范围1070~1320nm | [34] | ||
AREA550-750 | DEP和WID组成区域的面积 | 波段范围550~750nm | [34] | |
AREA920-1120 | 波段范围920~1120nm | [34] | ||
AREA1070-1320 | 波段范围1070~1320nm | [34] | ||
植 被 指 数 | GI | 绿度指数(Greenness Index) | R 554/R 677 | [35] |
NDVI | 归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index) | (R NIR-R R)/(R NIR+R R) | [36] | |
TVI | 三角植被指数(Triangular Vegetation Index) | 0.5*[120*(R 750-R 550)-200*(R 670-R 550)] | [37] | |
PRI | 光化学反射指数(Photochemical Reflectance Index) | (R 570-R 531)/(R 570+R 531) | [38] | |
CARI | 叶绿素吸收率指数(Chlorophyll Absorption Ratio Index) | (|(a670+R 670+b)|/(a2+1)1/2)*(R 700/R 670) | [39] | |
a=(R 700-R 550)/150,b=R 550-(a*550) | ||||
MCARI | 修正的叶绿素吸收率指数(Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index) | [(R 700-R 670)-0.2*(R 700-R 550)]*R 700/R 670 | [21] | |
CIRed-edge | 红边叶绿素指数(Red-edge Chlorophyll Index) | (R NIR/R E)-1 | [40] | |
SIPI | 结构无关色素指数(Structural Independent Pigment Index) | (R 800-R 445)/(R 800+R 680) | [41] | |
PSRI | 植物衰老反射指数(Plant Senescence Reflectance Index) | (R 678-R 550)/R 750 | [41] | |
NPCI | 归一化叶绿素比值指数(Normalized Pigment Chlorophyll Ratio Index) | (R 680-R 430)/(R 680+R 430) | [41] | |
OSAVI | 优化的土壤调节植被指数(Optimized Soil Adjusted Vegetation Index) | (R NIR-R R)/(R NIR+R R+0.16) | [42] | |
SR | 简单比值指数(Simple Ratio Index) | R 1600/R 819 | [43] | |
WI | 水份指数(Water Index) | R 900/R 970 | [21] | |
NDWI | 归一化插值水份指数(Normalized Difference Water Index) | (R 860-R 1240)/(R 860+R 1240) | [19] | |
AI | 蚜虫指数(Aphid Index) | (R 740-R 887)/(R 691-R 698) | [44] | |
GNDVI | 绿波段归一化植被指数(Green Normalized Difference Vegetation Index) | (R NIR-R G)/(R NIR+R G) | [20] | |
DSSI2 | 损伤敏感光谱指数2(Damage Sensitive Spectral Index 2) | (R 747-R 901-R 537-R 572)/(R 747-R 901+R 537-R 572) | [44] | |
HI | 健康指数(Healthy Index) | (R 534-R 698)/(R 534+R 698)-0.5R 704 | [12] | |
RTVI | 定量三角植被指数(Ration Triangular Vegetation Index) | [55(R 750-R 570)-90(R 680-R 570)]/[90(R 750+R 570)] | [45] |
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2.2 基于航空/航天平台的多光谱遥感监测
表2 基于航空/航天平台的多光谱病虫害遥感监测特点及应用案例Table 2 Remote sensing monitoring characteristics and application cases of multispectral diseases and pests based on aerospace platform |
观测尺度 | 常用设备 | 载荷平台 | 特点及应用 | 病虫害类型 | 参考文献 |
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农田地块尺度监测 | 成像多光谱仪,热红外成像仪 | 多旋翼无人机,固定翼无人机,传统大飞机 | 观测范围较大,成本较高,精度较高,以航空飞行器为平台,输出田间病害处方图。 | 小麦条锈病 | [52,53,54,55] |
小麦白粉病 | [56,57] | ||||
小麦蚜虫 | [58,59] | ||||
小麦黄斑病 | [60] | ||||
葡萄黄化病 | [61] | ||||
水稻稻飞虱 | [62] | ||||
水稻稻瘟病 | [63] | ||||
芹菜菌核病 | [64] | ||||
番茄潜叶蛾 | [65] | ||||
番茄细菌性叶斑病 | [66] | ||||
甜菜褐斑病 | [67] | ||||
区域尺度监测 | 多光谱卫星(Landsat,GF,Sentinel),高光谱卫星(Hyperion),热红外卫星(Landsat,Aster,HJ) | 卫星遥感平台 | 观测范围极大,成本低,以遥感卫星为数据源,作为大尺度检测和预报提供依据。 | 小麦条锈病 | [68,69] |
小麦白粉病 | [70] | ||||
小麦蚜虫 | [69] | ||||
水稻稻飞虱 | [71] | ||||
水稻矮缩病 | [72] | ||||
棉花根腐病 | [73] |