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用“天眼”防蝗灾

针对沙漠蝗在东非及西亚罕见暴发,联合国粮食及农业组织(FAO)前一段时间向全球发布灾害预警,希望全球高度戒备当前正在肆虐的蝗灾。   据悉,蝗虫在我国草原地区广泛分布,我国平均每年发生草原蝗灾面积1.5亿亩,最高年份达到3亿亩。一旦暴发蝗灾,不...

作者:钟 山来源:中国自然资源报|2020年03月11日
针对沙漠蝗在东非及西亚罕见暴发,联合国粮食及农业组织(FAO)前一段时间向全球发布灾害预警,希望全球高度戒备当前正在肆虐的蝗灾。   据悉,蝗虫在我国草原地区广泛分布,我国平均每年发生草原蝗灾面积1.5亿亩,最高年份达到3亿亩。一旦暴发蝗灾,不仅影响草原生态,更会危及粮食安全。   面对席卷多国的蝗灾,除生物防治、化学防治、生态防治等方法外,业内人士认为,日益进步的地理信息技术在农作物病虫害防治领域中的应用越来越广泛,成为我国防治蝗灾技术储备之一。   农业及时监测预警蝗灾   针对治蝗历史上长期存在的“重治轻防”现象,我国自2001年开始,按照“早发现、早预防、早根治”的原则,逐步建立了“政府主导、属地责任、区域联防联控”的长效防控机制,从中央到地方的蝗灾应急处置机制不断完善。   而传统的病虫害目测手查单点监测方法和有限站点的气象数据预测方法只能获取“点”上的病虫害发生信息,远远不能满足“面”上对病虫害的大面积及时防控需求。因此,相对于传统病虫害田间调查技术手段而言,能够高效、客观地在大尺度上对作物病虫害发生发展状况进行动态监测和预警的技术,开始进入病虫害防治领域。   根据2017年全国农区蝗虫绿色防控工作现场会的介绍,在蝗灾监控与预警方面,我国基于技术、GIS betway体育、GPS全球定位系统技术,开发了蝗区野外信息采集移动终端手持设备和在线管理,构建了中国蝗虫防治信息网、蝗虫发生和防治信息数据库 ,并在全国21个蝗区省、92个蝗区市、326个蝗区县推广应用,覆盖了95%以上的农区蝗区,实现了蝗区、蝗情和防治等信息的精准定位、快速采集和及时研判。   在农业监测与预警方面,承担了农业生产的“天眼”职责,肩负起农情观测、灾害观测、资源观测、农业估产等一系列重要使命。   为什么农业能担当“天眼”职责?农业是利用装载于航空航天及地面等平台的传感器,获取农业目标的电磁波信号,结合计算机、地理、农学等多学科理论方法,以揭示农业生产过程的各种数据与时空变化特征。   农业基本原理是影像的红波段和近红外波段的反射率及其组合与作物的叶面积指数、太阳光合有效辐射、生物量具有较好的相关性。通过传感器记录的地球表面信息,辨别作物类型,建立不同条件下的产量预报模型,集成农学知识和观测数据,实现作物产量的监测预报。   使用者可从集市下载获取影像数据,通过各大终端产品定期获取专题信息产品监测与服务报告,同时又避免手工方法收集数据费时费力且具有某种破坏性的缺陷。由于农作物生长变化较快,农业观测参数繁多、复杂性高,因此对观测的时效性以及多载荷数据融合、联合反演提出了较高的要求。   目前,我国部分星座的观测能力兼顾了农业观测业务,能够初步满足农情监测、农作物分类估产以及农业灾害预警等方面的应用需求。   高光谱技术成前沿   据介绍,随着技术的不断进步,高光谱技术现在因其实时、准确等优点成为病虫害早期预警和病情控制的有效方法,逐渐成为农业应用的主要前沿技术手段之一。高光谱技术是自技术问世以来一项重大的突破性技术,其扫描系统可以同时获取几百乃至上千的光谱波段,所获取的数据能够形成一条完整而连续的光谱曲线,在极具成本效益的情况下取得很高的分辨率,以准确获取农作物病虫害信息,可以在虫害尚未对作物造成严重危害前,为生产决策者采取预防措施提供数据支撑,同时也为农业政策实施提供科学支持。   而且,使用高光谱技术能够得到三维的数据信息,即空间信息、辐射信息和光谱维信息。相比于常规技术,光谱维信息能够将常规技术中的相应光谱波段再次细分,以探测作物叶片的生化组分(如叶绿素、氮含量、水含量等)信息和物理参数(如叶面积指数、生物量、冠层结构等)信息,为其精确反演提供可能。与正常作物高光谱曲线相比,感染了病虫害作物的高光谱曲线会发生改变,尤其是在可见光波段和近红外波段之间。   高光谱技术应用中,对敏感波段的选择这一特性可以为监测所使用特定传感器的进一步研究提供辅助信息和理论保障。以光谱维为例,红边是绿色植被区别于其他地物最明显的光谱特征,其参数包括:红边位置、红边面积、红边反射率等,蓝边、黄边的情况类似。当作物感染病虫害发生生物量降低、色素量减少等生理化参数变化时,红边会向短波方向移动,称为“蓝移”,反之,红边“红移”。   当、GIS和GPS等技术组合,可以在对作物本身状况进行分析的同时为管理者提供及时、准确的决策信息,从而成为蝗虫防治的强有力技术支持。

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