一、松材线虫病
人类遭遇传染病,植物也同样会遭遇,松材线虫病就是其中的一种。
松材线虫病,又称松树萎蔫病,是松树的一种毁灭性流行病,所表现出来的外部症状是针叶陆续变为黄褐色乃至红褐色,直至萎蔫最后整株枯死。具有致病力强、寄主死亡速度快、传播快等特点,且常常猝不及防,一旦发生,排查和治理难度大。
传统的松材线虫监测方式采用人力巡查模式,人工仅能对山区道路沿线进行有效巡查,在山区作业,不仅效率低下无法达到地毯式覆盖排查,而且山区地形复杂,人工作业具有一定的危险性。
机载高光谱成像仪采用长航时无人机平台作为载体,可快速高效的获取大区域的松树林高光谱数据,通过对松树高光谱数据进行特征谱段选择与建模分析,可以实现对松线虫病害的高新、精准、快速诊断和大范围监测。近年来,数联空间结合自身的优势,对此进行了深入的研究和实践,助力林业部门高效监测植被病害,取得了良好的效果。
二、测区概况
测区位于青岛市某国家森林公园西侧丘陵地带,植被以松树为主,有少量其他树种和农民种植的果树。
三、外场作业
在进行外业飞行前,需要考察作业现场环境,获取待测区域地形起伏情况、通视条件、飞行作业环境等信息,以用于指导航线规划阶段无人机起降点选取、航高和航速设置。
本次作业采样400nm-1000nm波段高光谱成像仪,飞机平台选用大疆M600 PRO。该设备主要在可见光到近红外谱段范围内对目标进行高光谱成像,光谱分辨率优于3nm,可以同时获取地面目标的270个光谱通道信息。
无人机机载高光谱
为了获取健康和得病松树的光谱特征,用于建立病害模型,需要在空中作业数据采集时,同步对地面松树进行大量的光谱样本采集,用于后续进行光谱特征分析与建模。
四、数据处理与建模分析
采用高光谱数据预处理软件,对原始高光谱数据进行还原、反射率计算等操作,获得了多个航带的松林高光谱反射率数据。
通过对预处理的高光谱数据进行光谱解混合、特征谱段提取等计算,可以得到健康和病害松树的光谱特征曲线。
基于对上述样本光谱特征分析,建立了松林线虫病害松树的高光谱遥感检测模型。应用该模型,通过对所有的高光谱遥感影像进行全局计算,完成了对松林线虫病害树木的检测。采用突出的颜色(鲜红色)标识出病害植株的位置,黄色标识出病害植株的位置。通过进一步波普信息细化,可以区分出病害松树和病死松树。