在新疆南部的綠洲之上，核桃產(chǎn)業(yè)不僅是當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的主要收入來源，更是維系綠洲生態(tài)穩(wěn)定的重要力量。然而，核桃葉枯病（JLN）這一由高溫、干旱、土壤鹽漬化等非生物脅迫引發(fā)的生理病害，正持續(xù)影響著核桃的生長與產(chǎn)量。傳統(tǒng)田間監(jiān)測耗時耗力且難以精準(zhǔn)捕捉病害動態(tài)，給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來挑戰(zhàn)。彩譜科技 FS-60C高光譜相機憑借其優(yōu)異的技術(shù)特性，在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)與新疆林科院聯(lián)合開展的核桃葉枯病時空動態(tài)監(jiān)測研究中發(fā)揮重要作用，為果園病害精準(zhǔn)防控提供了高效解決方案。

FS-60C 高光譜相機的監(jiān)測應(yīng)用

為實現(xiàn)核桃葉枯病的高效監(jiān)測，研究團隊采用DJI M350無人機搭載彩譜科技 FS-60C高光譜相機，于2024年6月至9月在和田地區(qū)洛浦縣8公頃核桃園開展了五輪連續(xù)監(jiān)測。

核心設(shè)備優(yōu)勢適配監(jiān)測需求

FS-60C高光譜相機具備400-1000nm的光譜覆蓋范圍，2.5nm 的高光譜分辨率，能夠捕捉到核桃葉片在病害脅迫下的細(xì)微光譜變化，這一特性使其能夠識別傳統(tǒng)RGB影像難以察覺的早期病害信號。同時，相機采集的影像空間分辨率達(dá) 11cm，結(jié)合80%前向重疊和70%側(cè)向重疊的飛行參數(shù)設(shè)置，確保了對果園冠層的精細(xì)化覆蓋，即使是局部小范圍的病害斑塊也能被精準(zhǔn)捕捉。

在數(shù)據(jù)采集過程中，F(xiàn)S-60C支持與無人機系統(tǒng)協(xié)同工作，在120米飛行高度下實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)獲取，配合標(biāo)準(zhǔn)化白板輻射定標(biāo)流程，有效降低了大氣干擾和光照變化對數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響，保障了不同監(jiān)測時期數(shù)據(jù)的可比性，為病害動態(tài)分析奠定了可靠基礎(chǔ)。

完整技術(shù)流程實現(xiàn)病害精準(zhǔn)解析

研究團隊通過FS-60C獲取高光譜數(shù)據(jù)后，采用彩譜科技配套的FigSpec Studio軟件進行影像拼接、大氣校正和反射率定標(biāo)，再通過ENVI軟件完成噪聲去除等預(yù)處理工作。基于預(yù)處理后的高光譜數(shù)據(jù)，計算了包括綠度指數(shù)、色素指數(shù)、冠層水分/光合效率指數(shù)在內(nèi)的17種植被指數(shù)，最終篩選出對病害脅迫最為敏感的修正紅邊簡單比值指數(shù)（MRESRI）、類胡蘿卜素反射指數(shù)1（CRI1）和光化學(xué)反射指數(shù)（PRI）。

通過隨機森林算法構(gòu)建病害嚴(yán)重度分類模型，將病害劃分為健康（0 級）、輕度（1 級）、中度（2 級）、重度（3 級）和極重度（4 級）五個等級。監(jiān)測結(jié)果顯示，該方案實現(xiàn)了86%的總體分類精度和0.825的Cohen's kappa系數(shù)，能夠準(zhǔn)確區(qū)分不同嚴(yán)重程度的病害植株，且對健康植株和極重度病害植株的識別精度尤為突出。

為精準(zhǔn)防控提供多維支撐

動態(tài)捕捉病害發(fā)展軌跡

借助FS-60C 高光譜相機的多時序監(jiān)測能力，研究團隊清晰捕捉到核桃葉枯病從零星發(fā)生到集中爆發(fā)的完整過程：6月中旬病害以輕度感染為主，健康植株占比達(dá)79.03%；7月下旬病害快速擴散，中度感染植株占比升至22.76%，并出現(xiàn)9%的重度感染植株；8月中下旬病害持續(xù)加重，極重度感染植株占比最終達(dá)到 14.01%。這一動態(tài)數(shù)據(jù)為確定病害關(guān)鍵防控期提供了科學(xué)依據(jù)。

精準(zhǔn)識別病害空間熱點

FS-60C獲取的高光譜數(shù)據(jù)結(jié)合空間分析技術(shù)，揭示了病害的空間分布規(guī)律：低地勢區(qū)域、道路周邊及植株密集區(qū)成為病害高發(fā)熱點。這些區(qū)域往往存在溫度偏高、通風(fēng)排水不暢等問題，為病害發(fā)生提供了有利條件。基于這一發(fā)現(xiàn)，果園管理者可針對性地優(yōu)化田間管理措施，實現(xiàn)精準(zhǔn)防控。

案例總結(jié)

彩譜科技FS-60C高光譜相機憑借其寬光譜覆蓋、高分辨率、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)質(zhì)量等特性，成功解決了核桃葉枯病監(jiān)測中早期識別難、動態(tài)追蹤難、空間定位難等問題。該案例的成功應(yīng)用，不僅為新疆核桃產(chǎn)業(yè)的病害防控提供了高效技術(shù)手段，也為高光譜技術(shù)在果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的推廣積累了實踐經(jīng)驗。

產(chǎn)品推薦

FigSpec FS60-C機載高光譜相機

1. 光譜范圍：400-1000nm

2. 光譜分辨率：2.5nm

3. 光譜波段：1200

4. 空間像素數(shù)：1920