Пшеница является одной из трех основных продовольственных культур в нашей стране (пшеница, рис, кукуруза) и является ключом к национальной продовольственной стратегической безопасности. Однако вредители и болезни сельскохозяйственных культур (более 20 распространенных заболеваний) серьезно угрожают безопасности производства пшеницы. Вспышки и региональные эпидемии ржавчины, вызванные грибами пшеницы. В годы эпидемии ржавчина может сократить производство пшеницы более чем на 40% или даже уничтожить урожай. Поэтому борьба с ржавчиной пшеничной палочки имеет решающее значение для продовольственной безопасности. Только путем точного мониторинга заболеваний пшеницы можно эффективно предотвращать и контролировать, минимизировать потери.

Традиционно болезни сельскохозяйственных культур используют визуальный мониторинг, и существуют серьезные ограничения, такие как небольшой охват и сильная субъективность следователей. Поэтому вместо традиционных методов необходим эффективный и безвредный подход к эпиднадзору за сельскохозяйственными вредителями. После многих лет развития дистанционное зондирование стало эффективной технологией мониторинга заболеваний сельскохозяйственных культур. Преимущество дистанционного зондирования заключается в том, что оно позволяет с меньшими затратами оценивать пространственное распределение болезней сельскохозяйственных культур и тем самым более эффективно бороться с ними.

Гиперспектральное дистанционное зондирование является относительно передовой технологией. По сравнению с многоспектральными технологиями, он может предоставить обширную узкополосную информацию. Преимущества гиперспектрального дистанционного зондирования по сравнению с многоспектральным в различных областях применения обсуждались в предыдущих исследованиях. Преимущество гиперспектральных технологий в мониторинге заболеваний сельскохозяйственных культур заключается в том, что они улавливают некоторые физиологические изменения, вызванные болезнью (например, содержание пигмента и влаги). В предыдущих исследованиях многие заболевания сельскохозяйственных культур контролировались с помощью гиперспектрального дистанционного зондирования, включая желтую ржавчину пшеницы, порошок белой муки, серповидную геморрагию, пятнистость арахиса, вирус пятнистой увядания помидоров и бактериальный листовой асбест риса.

Индекс растительного покрова (VI) показал хорошие результаты мониторинга заболеваний сельскохозяйственных культур в предыдущих исследованиях, и VI чувствителен к физиологическим изменениям внутри листьев, вызванным болезнью, но не может представлять изменения поверхностных характеристик листьев. Текстура является характеристикой, отражающей внешние изменения, вызванные болезнью, и доказала свою эффективность в мониторинге заболеваний сельскохозяйственных культур. Предыдущие исследования объединили спектральные и текстурные характеристики, чтобы улучшить способность представлять болезнь. Эти исследования подтвердили эффективность VI, текстурных характеристик (TF) и их комбинаций для мониторинга заболеваний сельскохозяйственных культур. Тем не менее, большинство предыдущих исследований по спектроскопическому и графическому профилированию слияний для обнаружения заболеваний сельскохозяйственных культур проводились на уровне лопастей, и возможность обнаружения заболеваний в полевых масштабах не была подтверждена.

Технология дистанционного зондирования с помощью беспилотных летательных аппаратов сочетает в себе преимущества высокой гибкости, низкой стоимости и простоты эксплуатации, компенсируя недостатки традиционного спутникового дистанционного зондирования. Устанавливая оборудование дистанционного зондирования на БПЛА, можно быстро собирать информацию о космическом дистанционном зондировании с высоким пространственно - временным разрешением, а затем обрабатывать данные, моделировать и анализировать применение. Это обеспечивает важную техническую поддержку для развития интеллектуального управления сельскохозяйственными угодьями.

Для углубленного изучения этого вопроса используются беспилотные летательные аппараты с гиперспектральными датчиками для мониторинга нескольких стадий заражения желтой ржавчиной пшеницы в различных пространственных масштабах. Целью исследования является: (1) оценка эффективности VI, TF и их комбинаций, полученных с помощью гиперспектральных изображений беспилотных летательных аппаратов для мониторинга желтой ржавчины пшеницы в полевых масштабах; 2) Определение оптимального пространственного разрешения изображений для мониторинга желтой ржавчины пшеницы с помощью изображений с беспилотных летательных аппаратов; (3) Модели мониторинга желтой ржавчины в полевых масштабах на ранних, промежуточных и поздних стадиях инфекции с использованием наилучших характеристик и оптимального пространственного разрешения.