农作物病虫害遥感监测研究进展与发展对策
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２ １ 国 外研 究进 展 ． ．
粮农组织估计 ， 世界粮 食产 量常年 因虫 害损失 １ ％ ； ０ 世界 棉 花产量 因虫害损失 １％ ， ６ 因病害损失 １ ％ 。我 国是农业大 ４ 国， 农作 物受 病虫害的影 响非常严重 。农 作物病 虫害是影 响 作物最终产 量 的关 键 因素之 一。 因此 对病 虫 害进行 早期 监 测、 及时进行科学 防治 ， 是提高农作 物产量 、 减少农作 物经济
年 Ｒｎｈ ｒ等利用可见／ ｉｅａｔ 近红外 分光镜对 匍匐翦 股颖 的褐斑 病 和一 年 生 牧 草 的硬 币 圆状 斑 病进 行 了研 究 ；０ ３年 ２０
到多光谱 、 高光谱摄影 和扫描记 录上灰度值 的变化 。一般作
江苏农业科 学 ２ １ ０ ２年第 ４ ０卷第 ８期
李 卫国， 蒋 楠．农作 物病虫害遥感监测研 究进展 与发展对策 ［ ］ Ｊ ．江苏农 业科 学，０２，０ ８ ： ２ １ ４ （ ） １—３
农 作物病虫 害遥感监测研究 进展与发展对策
李卫 国 ，蒋 楠
（． １ 江苏省农业科学 院农业经济与信息研究所 ， 苏南京 ２ ０ １ ； ． 江 １０ ４ ２ 中国矿业大学 ， 江苏徐州 ２ １ ） ２ ６ １ １
任何物体都具有 吸收和反射不 同波长 电磁波 的特性 ， 这
是 物体 的基 本 特 性 。遥 感 技 术 也 是 基 于 同 样 的原 理 ， 用 搭 利
载在各种平 台（ 地面、 球 、 气 飞机 、 星等 ） 的传感器 （ 卫 上 照相 机、 扫描仪等 ） 接收 电磁波 ， 根据农 田作物 的波谱 反射 和辐射
物反射能力越强 ， 遥感影像上接收的辐射能量就越多 ， 颜色就 发 白、 发灰 ； 反之 ， 作物反射能力越弱 ， 图像上接收 的辐射能量 就越少 ， 颜色就发 暗、 发黑 ， 这就使得 利用遥感技术监 测大 田 作物病虫害发生状况成为可能 。
２ 农 作 物 病 虫害 遥 感 监 测 的 研 究 限 ， 以获得大范 围的资料 ， 难 而且 没有考虑气候变化 的影 响以及空 间分布 的情况 ， 因此必 须运 用无损 测报技术 ， 即在不破 坏植物组织结 构 的基础上 ， 时、 及 快速 、 大面积对作物的生长、 营养状况进行监测 。遥感技术 以
害遥感识别 ； ｏ ｒ 等相继 采用 彩红外 航空 相片 探测棉 花 Ｔｌ ｓ ｅ 根腐病和小麦锈病 ；９ ３年 Ｂａｑ ｅ 等利用彩红外 相片和 １８ ｌｚｕ ｚ
摘要 ：随着信息技术 的迅速发展 ， 遥感作为一种快 速监测手段 已经被运 用到农 作物 生长监 测与产 量估算 等诸多 方面 。介绍 了遥感监测农作 物病虫害的基本原理 ， 概述 了农作物病虫 害监 测的 国内外研究进展 ， 指出当前病虫害遥感 监测研究 中存在 的主要 问题 ， 并对未来 的发 展方向进行 了估计 。
反射 率 光 谱 开 展 西 红 柿 和 马 铃 薯 病 害 研 究 ； ９ ９年 １８
Ｌ ｒｎｅ ｏｅ ｚｎ等认为近红外波段和大麦 白粉病病情严重度 有较高 相关性 ；９ ３年 Ｍａ ｈ ｓ １９ ｌ ｕ 等发现可 用一 阶微 分光谱来 监测 ｔ
其宏观 、 快速 、 准确 、 动态等优点 ， 已较多应用于作物长势监测
损 失 的关 键 。
传统 的农作物病虫害测报方法主要通过实地 目测手查的 手段观察有无病虫害发生 及其危 害程度 ， 或用捕 捉虫蛾 等方 法判断病虫害暴发 的可能性 。这一实地调查法一直是病虫害
研究作物受病虫危害后 的光谱变化 ， 寻找 病虫危 害程 度
与原始光谱 、 植被指数 、 导数 光谱 等变化之 间的关系 ， 确定不 同作物和病虫害监测的敏感 波段和敏感 时期 ， 是利用遥 感技
识别与监测 的主要手段 ， 已为病虫 害的预测 预报 、 虽 制定合理
的 防治 措 施 发 挥 了重 要 作 用 ， 这 类 方 法 花 费 大 量 人 力 和 时 但
术监测农作物病虫害研究的热点和关键 。
２ ０世 纪 初 ，ａｂ ｎａ ｓ 首 次 利 用 航 空 相 片 开 展 植 物 病 Ｔ ｕ ｅｈｕ 等
关键词 ： 作物 ； 农 病虫 害 ； 遥感监测 ； 对策
中 图分 类 号 ： １７ Ｓ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ０ —１０ （０ ２ ０ １ １ ３ ２ ２ １ ）８—００ 一 ２ ０２ ０ １ Ｏ
农 作 物 病 虫 害 极 易 给 农 业 生 产 造 成 巨大 损 失 。据 联 合 国
１９ ９ ９年 Ｒｅｅ ｉｄＵ等 研究 了受 麦 蚜 虫 和 麦 二 叉 蚜 胁 迫 的 冬 小 麦
叶片光谱特征 。以上研究表 明 ， 农作物受到病 虫害胁迫后 在可见 、 近红外波段会 出现一些 与未 患病作 物相 区别 的光谱
特征 ， 而这些特征 为光 谱诊 断提供 了依 据和线索 。随着高光 谱技术 的成熟和普及 ， 更多 的研 究在不 同作物 上展开 。２ ０ ０１ 年 ， ｏ ａａｈ 等提 出在水稻不同生育期可 以优选 可见光和近 Ｋ ｂｙ ｓｉ
特性 ， 识别作物的种类 和状 态。 当农 作物受 到病 虫害 等灾害
时， 叶片会 出现颜色 的改变、 结构 破坏或外形 改观等病态 ， 叶 片的反 射光谱有 明显 的改变 。作 物叶 片光 谱变化 ， 然影 响 必
红外 的反射 率 比值指 数来 估计 稻 瘟病 的危 害程 度 ；０２ ２ ０
与产量估算等方 面 ， 虽然遥感 技术 在农 作物病 虫害监 测方 面的研究也 时有报道并取得一些进展 ， 但仍然存在较多 问题 。
１ 农 作 物 病 虫 遥 感 监 测 的 基本 原 理
蚕豆病害的感染发生情况 ；９ ９年 Ａ ａ ｓ １９ ｄ ｍ 等利用 大豆黄痿
病光谱二阶导数设计的发黄 指数对病情评 价进行 了研究 ；
粮农组织估计 ， 世界粮 食产 量常年 因虫 害损失 １ ％ ； ０ 世界 棉 花产量 因虫害损失 １％ ， ６ 因病害损失 １ ％ 。我 国是农业大 ４ 国， 农作 物受 病虫害的影 响非常严重 。农 作物病 虫害是影 响 作物最终产 量 的关 键 因素之 一。 因此 对病 虫 害进行 早期 监 测、 及时进行科学 防治 ， 是提高农作 物产量 、 减少农作 物经济
年 Ｒｎｈ ｒ等利用可见／ ｉｅａｔ 近红外 分光镜对 匍匐翦 股颖 的褐斑 病 和一 年 生 牧 草 的硬 币 圆状 斑 病进 行 了研 究 ；０ ３年 ２０
到多光谱 、 高光谱摄影 和扫描记 录上灰度值 的变化 。一般作
江苏农业科 学 ２ １ ０ ２年第 ４ ０卷第 ８期
李 卫国， 蒋 楠．农作 物病虫害遥感监测研 究进展 与发展对策 ［ ］ Ｊ ．江苏农 业科 学，０２，０ ８ ： ２ １ ４ （ ） １—３
农 作物病虫 害遥感监测研究 进展与发展对策
李卫 国 ，蒋 楠
（． １ 江苏省农业科学 院农业经济与信息研究所 ， 苏南京 ２ ０ １ ； ． 江 １０ ４ ２ 中国矿业大学 ， 江苏徐州 ２ １ ） ２ ６ １ １
任何物体都具有 吸收和反射不 同波长 电磁波 的特性 ， 这
是 物体 的基 本 特 性 。遥 感 技 术 也 是 基 于 同 样 的原 理 ， 用 搭 利
载在各种平 台（ 地面、 球 、 气 飞机 、 星等 ） 的传感器 （ 卫 上 照相 机、 扫描仪等 ） 接收 电磁波 ， 根据农 田作物 的波谱 反射 和辐射
物反射能力越强 ， 遥感影像上接收的辐射能量就越多 ， 颜色就 发 白、 发灰 ； 反之 ， 作物反射能力越弱 ， 图像上接收 的辐射能量 就越少 ， 颜色就发 暗、 发黑 ， 这就使得 利用遥感技术监 测大 田 作物病虫害发生状况成为可能 。
２ 农 作 物 病 虫害 遥 感 监 测 的 研 究 限 ， 以获得大范 围的资料 ， 难 而且 没有考虑气候变化 的影 响以及空 间分布 的情况 ， 因此必 须运 用无损 测报技术 ， 即在不破 坏植物组织结 构 的基础上 ， 时、 及 快速 、 大面积对作物的生长、 营养状况进行监测 。遥感技术 以
害遥感识别 ； ｏ ｒ 等相继 采用 彩红外 航空 相片 探测棉 花 Ｔｌ ｓ ｅ 根腐病和小麦锈病 ；９ ３年 Ｂａｑ ｅ 等利用彩红外 相片和 １８ ｌｚｕ ｚ
摘要 ：随着信息技术 的迅速发展 ， 遥感作为一种快 速监测手段 已经被运 用到农 作物 生长监 测与产 量估算 等诸多 方面 。介绍 了遥感监测农作 物病虫害的基本原理 ， 概述 了农作物病虫 害监 测的 国内外研究进展 ， 指出当前病虫害遥感 监测研究 中存在 的主要 问题 ， 并对未来 的发 展方向进行 了估计 。
反射 率 光 谱 开 展 西 红 柿 和 马 铃 薯 病 害 研 究 ； ９ ９年 １８
Ｌ ｒｎｅ ｏｅ ｚｎ等认为近红外波段和大麦 白粉病病情严重度 有较高 相关性 ；９ ３年 Ｍａ ｈ ｓ １９ ｌ ｕ 等发现可 用一 阶微 分光谱来 监测 ｔ
其宏观 、 快速 、 准确 、 动态等优点 ， 已较多应用于作物长势监测
损 失 的关 键 。
传统 的农作物病虫害测报方法主要通过实地 目测手查的 手段观察有无病虫害发生 及其危 害程度 ， 或用捕 捉虫蛾 等方 法判断病虫害暴发 的可能性 。这一实地调查法一直是病虫害
研究作物受病虫危害后 的光谱变化 ， 寻找 病虫危 害程 度
与原始光谱 、 植被指数 、 导数 光谱 等变化之 间的关系 ， 确定不 同作物和病虫害监测的敏感 波段和敏感 时期 ， 是利用遥 感技
识别与监测 的主要手段 ， 已为病虫 害的预测 预报 、 虽 制定合理
的 防治 措 施 发 挥 了重 要 作 用 ， 这 类 方 法 花 费 大 量 人 力 和 时 但
术监测农作物病虫害研究的热点和关键 。
２ ０世 纪 初 ，ａｂ ｎａ ｓ 首 次 利 用 航 空 相 片 开 展 植 物 病 Ｔ ｕ ｅｈｕ 等
关键词 ： 作物 ； 农 病虫 害 ； 遥感监测 ； 对策
中 图分 类 号 ： １７ Ｓ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ０ —１０ （０ ２ ０ １ １ ３ ２ ２ １ ）８—００ 一 ２ ０２ ０ １ Ｏ
农 作 物 病 虫 害 极 易 给 农 业 生 产 造 成 巨大 损 失 。据 联 合 国
１９ ９ ９年 Ｒｅｅ ｉｄＵ等 研究 了受 麦 蚜 虫 和 麦 二 叉 蚜 胁 迫 的 冬 小 麦
叶片光谱特征 。以上研究表 明 ， 农作物受到病 虫害胁迫后 在可见 、 近红外波段会 出现一些 与未 患病作 物相 区别 的光谱
特征 ， 而这些特征 为光 谱诊 断提供 了依 据和线索 。随着高光 谱技术 的成熟和普及 ， 更多 的研 究在不 同作物 上展开 。２ ０ ０１ 年 ， ｏ ａａｈ 等提 出在水稻不同生育期可 以优选 可见光和近 Ｋ ｂｙ ｓｉ
特性 ， 识别作物的种类 和状 态。 当农 作物受 到病 虫害 等灾害
时， 叶片会 出现颜色 的改变、 结构 破坏或外形 改观等病态 ， 叶 片的反 射光谱有 明显 的改变 。作 物叶 片光 谱变化 ， 然影 响 必
红外 的反射 率 比值指 数来 估计 稻 瘟病 的危 害程 度 ；０２ ２ ０
与产量估算等方 面 ， 虽然遥感 技术 在农 作物病 虫害监 测方 面的研究也 时有报道并取得一些进展 ， 但仍然存在较多 问题 。
１ 农 作 物 病 虫 遥 感 监 测 的 基本 原 理
蚕豆病害的感染发生情况 ；９ ９年 Ａ ａ ｓ １９ ｄ ｍ 等利用 大豆黄痿
病光谱二阶导数设计的发黄 指数对病情评 价进行 了研究 ；