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楊國峰, 何勇, 馮旭萍, 李禧堯, 張金諾, 俞澤宇. 無人機遙感監測作物病蟲害脅迫方法與最新研究進展[J]. 智慧農業(中英文), 2022, 4(1): 1-16.
YANG Guofeng, HE Yong, FENG Xuping, LI Xiyao, ZHANG Jinnuo, YU Zeyu. Methods and New Research Progress of Remote Sensing Monitoring of Crop Disease and Pest Stress Using Unmanned Aerial Vehicle[J]. Smart Agriculture, 2022, 4(1): 1-16.
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無人機遙感監測作物病蟲害脅迫的問題與展望
目前，利用無人機遙感監測病蟲害脅迫的相關研究與應用還處於初級階段，不僅在無人機飛行平台和機載傳感器的研發、應用和管理方面存在問題，而且在遙感監測病蟲害脅迫數據的獲取、處理和應用方面也具有極大的提升空間。
一 無人機性能亟待優化
目前針對遙感監測所使用的無人機飛行平台主要存在穩定性不足、續航時間較短、易受外界干擾和載荷不足等問題。未來需要進一步開發穩定性強、續航時間長和載荷大的無人機飛行平台。對於無人機機載傳感器，為滿足不同的遙感監測任務需求，無人機可以搭載相應的傳感器。然而，現有的無人機機載傳感器無法完全適應複雜的外部環境，所獲取的作物病蟲害脅迫數據質量往往由於環境的不同而存在差異，並且由於無人機平台載荷不足，往往搭載傳感器的重量和數量等有限。因此，研發低成本、輕量化和模塊化以及適用性更強的機載傳感器具有重要意義。
在使用無人機遙感監測作物病蟲害脅迫時，為實現精準、經濟、普適等目的需要綜合考慮飛行的任務、環境、天氣等因素，從而選擇合適的無人機飛行平台和搭載的傳感器。特別地，在提高遙感監測任務的無人機自身安全性的基礎上，還需進一步完善與遵循空中交通管理機制，施行無人機空域管理以實現統一規劃，合理、充分、有效利用。同時，對於無人機操作人員需要具備安全飛行意識，遵守當地法律法規，選擇安全的飛行環境，預防無人機潛在危險等。
二 遙感監測數據獲取困難
無人機遙感監測作物病蟲害脅迫容易受大風、陰雨等惡劣天氣影響，同時採集數據時對太陽光照有較高的要求。大部分無人機飛行任務的操作較複雜且過度依賴於人工設置，制約了其在作物病蟲害脅迫遙感監測中的廣泛應用。當前研究已逐漸從單塊單次作物遙感監測變為多塊多次的連續監測，而這加大了遙感監測數據獲取的任務工作量，同時為監測數據獲取與處理帶來挑戰。
另外，在開展無人機遙感監測作物病蟲害脅迫研究時，實驗人員通常需要自行攜帶輻射校正板等校正設備以便後續校正操作後獲得反射率值等數據。此外，過去大部分研究使用單一來源的遙感監測數據，難以全面反應整體信息。隨著傳感器的輕型化和無人機載荷及續航時間的增加，已逐步實現多源數據同步遙感監測作物病蟲害脅迫信息。未來，如何獲取更多的遙感監測信息仍然需要深入研究，如獲取空間結構數據與光譜成像對應數據、光譜數據與相應的環境數據，以及空天地（衛星、無人機和地面）一體化立體監測數據等。值得一提的是，越來越多開源的更大型、更多源、覆蓋更廣的遙感監測資料庫、數據集和數據平台等正在不斷湧現，將為相關研究與應用提供數據基礎。
三 遙感監測數據處理複雜
通常研究與應用人員需要設計開發相應算法或使用相關軟體才能實現對無人機遙感監測數據的拼接、解析和生成處方圖等操作，其中部分算法和特定軟體針對特定應用而開發。隨著利用無人機遙感監測作物病蟲害脅迫時間增加，以及空間和光譜解析度提高，需要解決無人機遙感監測獲取的海量數據的處理問題。滯後的遙感監測數據解譯將無法及時指導病蟲害的防治，導致無法實現病蟲害快速、精準、高效地防治。特別地，為實現時空實時感知、周期實時監測、要素實時評估，當前利用空天地一體化立體監測技術開展作物病蟲害脅迫監測的綜合研究與應用較少且具有巨大潛力。
未來，須不斷完善數據處理方法，應設計開發出適用性更強、適用面更廣的數據處理算法或軟體以提高數據處理的準確性；利用更多源的監測數據提取更全面綜合的作物病蟲害脅迫特徵；縮短數據處理時間，使用基於5G通訊網絡和邊緣計算設備以解決數據傳輸與數據及時處理的問題，更加及時、精準地監測病蟲害發生和危害程度。
四 遙感監測結果適用局限
由於存在作物的物候階段、種植區域與類型、生育期、病蟲害脅迫的監測時間、氣候變化等影響，目前大部分算法或模型僅適用於對應研究，而無法具備很好的穩定性、普適性和通用性，往往由於時間和空間的局限性而嚴重製約其大面積應用與推廣。例如，在單次的無人機遙感監測病蟲害脅迫中實現很高的識別率，但並不能保證在其他時刻通過無人機獲取的遙感監測病蟲害脅迫數據能得到同樣的識別率。
因此，未來需要對作物病蟲害脅迫狀態進行持續監測，總結各種作物病蟲害脅迫的類型和數據特徵，深化對無人機遙感監測作物病蟲害脅迫數據的認識。通過建立適用性更強的無人機遙感監測作物病蟲害脅迫算法或模型，從而構建無人機遙感監測作物病蟲害脅迫的方法庫以推動病蟲害遙感監測領域的發展。
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