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高光谱遥感有助于有效农业的实现，但其高昂的成本使得市场拓展速度缓慢，为此欧洲与各国从业者携手，要提供经济易用相关解决方案来满足植物表型以及有效农业研究领域应用。

从播种到收获这段时间，从业者得面临许多决策时刻；农业领域正在经历数据导向的转型，相关人员开始采用数据分析以及智能农业科技以利润以及风险管理。卫星、人工/无人驾驶飞行器与地面传感器生成野外观察数据的遥感，成为所谓“有效农业”的骨干技术。

根据市场研究机构的统计，农业分析市场在2018年达到5.9亿美元的规模，估计该数字到2027年可进一步扩增至24.6亿美元，期间的复合平均年成长率(为17.2%。看好以上商机，多家制造商都在开发空测高光谱与雷达LiDAR技术与应用。

可实现单棵植物测量精细度

高光谱遥感无疑能让农业生产变成较可持续业务，因为该技术能突破人类视力的天然限制，在农作物成长周期中，早发现植物病虫害，让从业者能及时采取相应行动。但因为成本太高昂，高光谱遥感在农业应用的推广速度非常缓慢。

高光谱成像技术目前对从业者来说还十分昂贵，当然，任何一种新技术的成本下降都需要时间；制造商的长期目标是将高光谱技术转换成能被一般从业者使用的工具。在此同时，也要选择使用该传感器能带来较高价值的应用领域，如植物表型研究。

高光谱技术在市场上普及的另一个障碍，是该技术本身的复杂性；如何使该技术较容易使用，并降低成本，是关键。这需要将技术与应用结合。

随着技术的进步，综合使用高光谱成像技术以及雷达、高有效度GPS等其他传感器技术已经成为现实。

人工收集而来的信息只能显示作物“长得好不好”，但高光谱成像技术能提供客户需要的真正的测量数据，这些测量数据能被进一步通过软件来进行分析，并将结果进一步用于田间试验的规划，以较高的频率来收集信息，例如每周或是每天，信息收集的有效度以及量测的可重复性会较好。”

植物表型是植物与环境互动的结果，了解植物在不断变动的环境中的生长过程，对于有效的作物管理以及农事决策非常关键。生长季是植物表型分析的一个部分，表型研究中，需要对整个生长季的数据进行采集。每隔一段时间，农业专家界定出植物生长的关键时间点，进而利用高光谱成像技术以及不同的算法、神经网络、人工智能等等所需技术，取得针对某个问题的数学解答方案。

凭借高光谱成像技术，可早期发现、预测植物病虫害，避免在收获季前后的损失。从植物能读取到讯号，那些讯号会显示该植物是否会受到某种病虫害潜在影响，或是有缺水的问题。”

无人机以及高光谱成像技术能提供详细的光谱特征，而且能扩大数据收集的规模。研究有多个维度与规模，利用飞机或直升机进行遥感时，取得的每一个图像像素会涵盖数英尺面积的田地；但使用无人机时，能将精细度缩小到公分的水平，并能区分出单棵植物，例如某一棵玉米或马铃薯的生长情况。

这种在精细度层级上的区别，结合激光雷达的3D几何图像，能为数据分析带来许多新机会。只用单一种传感器无法满足市场多种需求；研究中，需要结合热成像图像以及多光谱图像技术，但高光谱成像能提供较多的信息。结合高光谱成像以及雷达、热成像像，甚至植物的土壤数据与化学分析数据，能让研究较进一步。

利用飞机或直升机进行遥感时，只花费少许力气遥感大面积区域；无人机因为有小型化与轻量化的特性，还能以低高度飞越在过去很难覆盖或是根本无法覆盖的区域，取得较高分辨率与质量的图像。

北京欧亚国际科技有限公司可提供高光谱技术集成以及独立系统的解决方案，满足植物表型研究以及有效农业研究的需求。

背景知识

植被光谱

植被在不同的波段，具有不同的吸收和反射光谱特征。在可见光波段内，在中心波长分别为0.45μm（蓝色）和0.65μm（红色）的两个谱带内为叶绿素吸收峰，在0.54μm（绿色）附近有一个反射峰。在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配

特征

地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。

在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用较为重要。在中心波长分别为0.45μm（蓝色）和0.65μm（红色）的两个谱带内，叶绿素吸收大部分的摄入能量，在这两个叶绿素吸收带间，由于吸收作用较小，在0.54μm（绿色）附近行程一个反射峰，因此许多植物看起来是绿色的。除此之外，叶红素和叶黄素在0.45μm（蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。

结构

在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的

控制。健康绿色植物在近红外波段的光谱特征是反射率高（45%-50%），透过率高（45%-50%），吸收率低（<5%）。在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76μm附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的较为明显的特征，是研究的重点光谱区域。许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生较高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过较上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了先进层叶子的反射能量。

在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。2.7μm处的水吸收带是一个主要的吸收带，它表示水分子的基本振动吸收带。1.9μm，1.1μm，0.96μm处的水吸收带均为倍频和合频带，故强度比谁的基本吸收带弱，而且是依次减弱的。1.4μm和1.9μm处的这两个吸收带是影响叶子的中红外波段光谱响应的主要谱带。1.1μm和0.96μm处的水吸收带对叶子的反射率影响也很大，特别是在多层叶片的情况下。研究表明，植物对入射阳光中的红外波段能量的吸收程度是叶子中总水分含量的函数，即是叶子水分百分含量和叶子厚度的函数。随着叶子水分减少，植物中红外波段的反射率明显增大（Philip et al. ,1978）