作物病虫害遥感监测研究进展

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1、作物病虫害遥感监测研究进展第28卷第20期农业工程学报Vol.28No.202012年10月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringOct.20121作物病虫害遥感监测研究进展张竞成1,2，袁琳1,2，王纪华1,2，罗菊花1，杜世州1，黄文江1,3※（1.北京农业信息技术研究中心，北京100097；2.浙江大学环境与资源学院，杭州310029；3.中国科学院对地观测与数字地球科学中心，北京100094）摘要：农作物病虫害监测目前在数据采集上主要依靠植保人员田间调查、田间取样等传统方式，不仅耗时、费力，而且存在以点代面

2、的代表性差、主观性强和时效性差等弊端，难以满足大范围病虫害实时监测的需求。近年来遥感技术的发展，为大面积、快速获取作物和环境信息提供了重要的手段，是未来大面积病虫害监测和预测预报与产量损失评估的重要手段。该文在阐述植物病虫害胁迫光谱响应的生理机制的基础上，对目前病虫害遥感监测中所常用的光谱敏感波段及植被指数进行了汇总、整理，并对病虫害识别、严重度监测和损失评估等方面所使用的算法进行了综述。在此基础上，指出了目前作物病虫害遥感监测中尚需解决的关键技术问题，并就如何实现大面积作物病虫害遥感监测提出了解决思路。关键词：遥感，病害，虫害控制，作物，光谱特征波段，植被指数doi：10.3969/j

3、.issn.1002-6819.2012.20.001中图分类号：S127；S431文献标志码：A文章编号：1002-68192012-20-0001-11张竞成，袁琳，王纪华，等.作物病虫害遥感监测研究进展[J].农业工程学报，2012，2820：1－11.YuanLin,ZhangJingcheng,WangJihua,etal.Researchprogressofcropdiseasesandpestsmonitoringbasedonremotesensing[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringT

4、ransactionsoftheCSAE,2012,2820:1－11.inChinesewithEnglishabstract0引言农作物病虫害对农业生产造成巨大的损失。据联合国粮农组织估计，世界粮食产量常年因病害损失14%，虫害损失10%[1]。病虫害的爆发和流行可以看作一个病菌或害虫的群落对农田生态系统的一种入侵或干扰过程。作为世界上最大的人工生态系统，农田生态系统的生态脆弱性使得病虫害的入侵成为一个难以避免的现实。农作物病虫害从小范围发生到爆发或流行受到诸多因素的影响，主要包括气候特点、作物品种、种植习惯以及防治情况等[2]。在全球气候变化的大背景下，农田生态系统受到病虫害胁迫的

5、概率将显著增加，这为全球粮食生产蒙上一层阴影。中国作为农业大国，历史上受到病虫害的影响就非常严重，重要的农作物病虫草鼠害达1400多种，具有种类多、影响大和局部暴发投稿日期：2012-03-16修改日期：2012-08-29基金项目：国家自然科学基金项目（41271412）、国家自然科学基金项目（41101395）和北京市自然科学基金项目（4122032）资助作者简介：张竞成（1984－），男，浙江人，博士，助理研究员，主要从事精准农业，作物病虫害遥感以及农业生态遥感方面的研究。北京北京农业信息技术研究中心，100097。Email：zjc_19840222@gmail※通信作者：黄文江

6、（1974－），男，安徽人，博士，研究员，主要从事农业定量遥感以及生态遥感方面的研究。北京北京农业信息技术研究中心，100097。Email：huangwj@//0>.成灾等特点。近年来，中国病虫害的发生和危害出现加重的趋势，如2005年的褐飞虱特大发生成灾，造成长江中下游地区670万hm2的田块枯倒，造成约几百万吨稻谷的损失，直接经济损失约为40亿元[3]。中国作为人口大国，能够在数量和面积有限的耕地上取得丰收将直接关系到国民生活和国家的稳定。目前，中国在作物病虫害监测预报方面主要还是依靠植保人员的田间调查、田间取样等方式。这些传统方法虽然真实性和可靠性较高，但耗时、费力，且存在代表性

7、、时效性差和主观性强等弊端，已难以适应目前大范围的病虫害实时监测和预报的需求。遥感技术是目前唯一能够在大范围内快速获取空间连续地表信息的手段，其在农作物估产、品质预报和病虫害监测等多个方面有着不同程度的研究和应用。这些应用在很大程度上改变了传统的作业和管理模式，极大地推动着农业朝优质、高效、生态、安全和现代化、信息化的方向发展。美国农业部（USDA）国家农业统计服务司（NASS）于2009年5月发布的一份最新报告了解到，美国国家尺度