【科普】遥感技术助力蝗灾治理

导读：

庚子年的地球不太平静，在人类同新冠病毒作斗争的同时，全球蝗灾预警警报拉响。

2月11日，联合国粮农组织（FAO）向全球预警，希望全球高度戒备当前正在肆虐的蝗灾，防止被入侵国家出现粮食危机。

发端于东非，飞越红海，进入中东和南亚，又到邻国巴基斯坦、印度，沙漠蝗虫正在亚非数十个国家肆虐。据联合国粮农组织资料，一个平方公里大小的沙漠蝗群可在一天内吃掉相当于3.5万人的日进食总量；一天可飞行150公里；蝗虫指数式繁殖，6个月数量可增加400倍，蝗灾肆虐会对粮食安全造成严重后果。

▲知友 @jie lang 

2020 年 1 月 27 日于肯尼亚东部靠近索马里拍摄的视频

治理蝗虫，除生物防治、化学防治、生态防治等方法外，随着现代信息技术的不断发展，信息技术防治方法在作物病虫害防治领域中的使用愈加广泛。

科学、及时、到位的监测是治理蝗灾的基础。

在蝗灾监控与预警方面，我国基于 3S（RS 遥感技术、GIS 地理信息系统、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。

▲图  | 网络 

在农业监控与预警方面，农业遥感（农业遥感：利用装载于航空航天及地面等遥感平台的传感器，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，揭示农业生产过程的各种数据与时空变化特征。）承担了农业生产的“天眼”职责，肩负农情观测、灾害观测、资源观测、农业估产等一系列重要使命。

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。遥感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，对于病虫害及时、高效和科学防控具有重要意义。

高光谱遥感技术在农业中获得广泛使用，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，逐渐成为农业遥感应用的主要前沿技术手段之一。

▲（珈和制图：农业灾害遥感监测）|  讲武堂

高光谱遥感，通常其光谱具有低于10 nm的波谱宽度，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，在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。

使用高光谱遥感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。相比于常规遥感技术，光谱维信息能够将常规遥感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。 

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”。

▲（珈和制图：农业灾害遥感监测）|  讲武堂

较之传统病虫害的监测技术而言，高光谱遥感不仅实时、准确，还具有多重优势:

 (1) 高光谱遥感技术应用中，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。 

(2) 遥感技术的使用可以扩大所需数据的来源，极大地提高获取数据的速度和质量。

 (3) 遥感、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。

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来源：中山大学测绘科学与技术学院 转自：中国测绘学会

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