茶尺蠖（Ectropis obliqua）是茶樹的主要害蟲之一，廣泛分布于我國各大茶區(qū)，對茶葉生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。茶尺蠖以幼蟲取食茶樹葉片為主，嚴(yán)重時(shí)可將茶樹葉片全部吃光，導(dǎo)致茶樹生長受阻，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)大幅下降。傳統(tǒng)茶尺蠖監(jiān)測方法主要依賴人工田間調(diào)查，存在效率低、主觀性強(qiáng)、覆蓋面有限等問題。隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，高光譜遙感技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢在農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測中展現(xiàn)出巨大潛力。

一、高光譜遙感技術(shù)概述

高光譜遙感技術(shù)是一種結(jié)合成像技術(shù)和光譜技術(shù)的多維信息獲取技術(shù)，能夠在可見光、近紅外、中紅外等多個(gè)波段范圍內(nèi)獲取地物的精細(xì)光譜信息。高光譜數(shù)據(jù)具有圖譜合一的特點(diǎn)，即每個(gè)像元都對應(yīng)一條完整的光譜曲線，這使得高光譜遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對地物的精細(xì)分類和識別。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，高光譜遙感技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于作物長勢監(jiān)測、病蟲害診斷、土壤養(yǎng)分評估等方面。

二、高光譜遙感技術(shù)在茶尺蠖危害程度監(jiān)測中的應(yīng)用

高光譜數(shù)據(jù)采集

高光譜數(shù)據(jù)的采集是茶尺蠖危害程度監(jiān)測的基礎(chǔ)。選擇合適的遙感平臺和傳感器，如無人機(jī)搭載的高光譜相機(jī)，對茶園進(jìn)行高光譜圖像采集。采集時(shí)應(yīng)考慮光照條件、飛行高度、航速等因素，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和覆蓋范圍。

數(shù)據(jù)預(yù)處理

高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理包括輻射校正、大氣校正、幾何校正等步驟，以消除傳感器誤差、大氣影響和幾何畸變等因素對數(shù)據(jù)的影響。預(yù)處理后的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠，為后續(xù)分析奠定基礎(chǔ)。

特征提取

特征提取是高光譜遙感數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵步驟。通過分析高光譜數(shù)據(jù)中的光譜特征參數(shù)，如紅邊峰值、藍(lán)邊峰值、一階導(dǎo)數(shù)積分值等，可以揭示茶尺蠖危害對茶樹葉片光譜特性的影響。這些特征參數(shù)與茶尺蠖危害程度之間存在密切關(guān)系，可用于后續(xù)模型構(gòu)建。

模型構(gòu)建

基于提取的光譜特征參數(shù)，構(gòu)建茶尺蠖危害程度預(yù)測模型。常用的模型包括線性回歸模型、支持向量機(jī)模型、隨機(jī)森林模型等。通過訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，以提高模型的預(yù)測精度和泛化能力。

結(jié)果驗(yàn)證

將預(yù)測結(jié)果與實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證，評估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，通過不同年份、不同地區(qū)的數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗(yàn)證，以檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆€(wěn)定性和適用性。

三、高光譜遙感技術(shù)具有光譜分辨率高、能獲取豐富光譜信息的特點(diǎn)，為茶尺蠖危害程度的快速、準(zhǔn)確監(jiān)測提供了新的途徑。

一、環(huán)境條件

選擇無風(fēng)、無云，太陽能見度好的晴天對茶樹冠層進(jìn)行光譜測定，在10:00-14：00測定茶樹冠層光譜反射率。本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī)，可采用杭州彩譜科技有限公司產(chǎn)品FS13進(jìn)行相關(guān)研究。觀測時(shí)，視場角為25，高光譜相機(jī)的探測頭到茶樹冠層頂端的高度約0.5m觀測范圍直徑約為0.22m為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，在每個(gè)樣本區(qū)域內(nèi)重復(fù)測量3次,取平均值作為光譜反射值。

二、數(shù)據(jù)處理與分析

1、正常茶葉與受茶尺蠖危害的茶葉葉面外觀比較。
本試驗(yàn)采集了一系列受茶尺蠖不同程度危害的茶葉作為研究對像，并分別采集其光譜數(shù)據(jù)、葉面積指數(shù)及茶尺每畝茶尺蠖數(shù)目等信息，無蟲害的茶葉和受茶尺蠖危害的茶葉對照如圖 1所示:

葉片完好，葉片相互擠在一起，而受到蟲子危害的茶葉其葉片被咬成不規(guī)則形狀，其外部顏色變成暗黃色，葉片的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的變化。
2、正常茶葉與受茶尺蠖危害的茶葉葉面積指數(shù)比較。

由圖 2可以看出，葉面積指數(shù)受茶尺蠖危害程度的影響很大，茶尺數(shù)目越多被啃食的茶葉葉片越多，葉片面積指數(shù)就會(huì)越小。
3、 茶尺蠖對茶樹冠層反射光譜特征的影響。
茶樹葉片的受到蟲害的影響，會(huì)導(dǎo)致茶樹葉片的理化性質(zhì)發(fā)生一些改變，包括葉片的顏色、結(jié)構(gòu)、含水率、葉綠素含量及營養(yǎng)狀況等。而這些理化性質(zhì)的改變都會(huì)使其光譜特征參數(shù)值發(fā)生一些變化，如光譜反射率、透射率、吸收率，紅邊峰值及其波長位置及藍(lán)邊峰值及其波長位置等。。因此，把握正常茶葉光譜特征及其相關(guān)信息，是研究茶葉受到其它病蟲害危害的前提和基礎(chǔ)。