松材线虫病 | 高光谱AI建模实现超过90%准确率的松材线虫病疫木识别

松材线虫病 (Bursaphelenchus xylophilus) 又称松树枯萎病，是全球森林生态系统中最具危害性的病害之一。一旦被松材线虫病侵染，会迅速泛黄枯死，甚至将病害随着疫木及其制品持续向周围传播开去，蔓延成灾。因此，对于松材线虫病的防治、监测和消杀一直是我国林业生态监管工作的重中之重，松材线虫也被列在“重要（典型）有害生物”中植物病害的首位。

| 早期预警

多年来，对松材线虫病科学防治、有效监测的相关研究始终未曾懈怠。单纯依靠森林病虫害防治工作者及护林员的人工勘查、抽样定点监测，很难全面、有效地掌握大面积山林中疫木的空间分布情况，监测和处置的效率低。高光谱遥感以其强大的光谱敏感性能够探测到植被在病虫害侵害早期与健康植被的细微光谱差异，为森林病虫害的早期监测预警提供了可能。

巡检林区现场照片

| 巡检方案配置

应江西省林业部门及相关单位的需求，光寻智能团队对项目重点林区进行高光谱抽样采集、数据拼接及松材线虫疫木的建模提取。为实现染病林区的快速采集、定点监测和科学防治，本项目我们采用巡谱 HSG-1P 高光谱云台成像仪，搭配大疆 M300 RTK无人机，利用图谱管家 OptStudio 后处理软件进行重点林区的数据采集和变色松木区域提取。同时配上大疆 P1 可见光相机拍摄正射图像辅助，进行多维度交叉验证。

多旋翼整体方案

巡谱 HSG-1P 是光寻智能 2023 年新推出的旗舰产品，具备 3400 空间分辨率和 880 光谱分辨率，可实现高达 0.7nm 的光谱采集带宽，整机实测 FWHM 可达 2.3 nm，满足精细建模要求。HSG-1P 兼容大疆行业无人机，可以同步保存高精度的 RTK 数据。数据处理采用光寻一站式后处理软件-图谱管家 OptStudio。

M300 RTK无人机搭载巡谱 HSG-1P现场实拍图

| 航线规划

由于本次任务目的是采集目标区域松树林高光谱数据，分析识别松材线虫病木。我们对测区一共规划了 10 条航线。飞行高度 100 m，飞行速度是 8.8 m/s。总任务时间 24 分钟。

图谱管家上展示的无人机航线

| 数据采集

在大疆 M300 遥控器上，使用 HSG-1P 配套的图谱精灵 OptTracer 设置高光谱参数：帧率 40 FPS、曝光时间 25 ms、机载压缩采用4x4。由于现场光照条件较弱，我们将增益设置为 5，其他参数按照默认参数，完成后无人机起飞执行航线，同步启动 HSG-1P 数据采集。

现场高光谱参数设置图

| 数据后处理

1. 数据导入。HSG-1P 无人机高光谱仪自带可插拔 NVME SSD。内业处理时，直接将 SSD 数据导入本地电脑处理，跨平台传输速度可达 300MB/s。不到 2分钟就完成了全部数据的导入。

2. 航带拼接。利用图谱管家 OptStudio 的航带拼接模块执行拼接任务。对 10 条航带进行分别拼接。整体拼接时间约 5 分钟。

内业数据后处理

3. 染病松木自动建模分类。通过图谱管家 OptStudio 的建模分类功能，对松材线虫病木进行分类，可精准快速识别病木。得益于多线程建模功能，图谱管家可以唤醒 CPU 多内核进行并发处理，大大提高了建模和分类效率。同时图谱管家支持用户根据当地林区条件，对识别模型进行自定义调优，满足更加广泛的需求。