肉眼看不见的虫害？高光谱+NDVI帮你提前“看见” 植物危机

在欧洲快速蔓延的新型入侵害虫黄杨木蛾幼虫（箱树毛虫），对观赏园林、公园中的高价值造型黄杨木造成了严重威胁。短短数天内，它们便可导致黄杨木植株完全落叶。虫害的早期检测是防控核心—若能及时发现，便可采取针对性措施，将植株损伤降低。高光谱成像等遥感技术，可通过捕捉能反映植物健康变化（如光合活性下降）的精细光谱信息，为虫害检测提供成熟解决方案。

Living Optics快照式高光谱相机是一套便携化系统，可直接在田间现场完成数据采集。本研究使用该设备，对已出现黄杨木蛾幼虫早期侵染迹象的黄杨植株完成了数据采集。

01 田间实验设置

· 成像设备：Living Optics快照式高光谱相机，安装于独脚架上，实现造型黄杨的高效扫描

· 数据校准：同步采集标准白板参考数据，完成辐射定标，将相机输出的原始辐射值转换为地表反射率

· 采集速率：日光环境下，以30帧/秒（FPS）完成数据采集

高光谱视频数据清晰显示，受虫害侵染的叶片与健康叶片的光谱特征存在显著差异，尤其在近红外波段（如下图左所示）；右图为单帧数据计算生成的NDVI分布图。

橙色圆圈标注的枯萎、受损叶片，NDVI值更低（在分布图中显示为灰色），表明其光合活性低甚至完全丧失；与之相对，高亮区域对应光合活性更高的健康叶片。

这些NDVI分布图可实时/近实时生成，能够帮助工作人员快速定位植株胁迫区域，更清晰地掌握虫害造成的损伤范围。

02 快照式高光谱成像+NDVI检测更高效

本案例研究验证了快照式高光谱成像与NDVI分析相结合的技术方案，可实现对高价值造型黄杨的黄杨木蛾幼虫侵染实时筛查，具备很高的应用潜力。该技术可精准识别与植株光合活性下降相关的细微光谱变化，支持园艺工作者开展靶向、及时的虫害干预，大程度保留造型黄杨的美学与经济价值。

未来展望

在园林植物持续遭受虫害威胁的当下，将高光谱成像纳入日常监测流程，可为高价值观赏造型黄杨的保护与健康监测，提供一套高效、可规模化、可田间部署的技术方案。

未来，随着设备小型化、成本降低与AI算法迭代，该技术将进一步拓展应用边界：

· 从单一虫害检测升级为多病虫害、养分胁迫、环境胁迫的综合诊断，为植物健康提供全维度评估。

· 与物联网、云计算结合，构建 “天空地一体化” 园林植物健康监测平台，实现数据自动采集、智能分析与预警推送。

· 赋能智慧园林管理，让园艺工作者从繁重的人工排查中解放出来，转向更精准、更可持续的精细化养护，最终实现城市生态景观的长效保护。

02 高价值苗木产业

为苗圃、盆景基地提供苗期-成株全周期光谱诊断能力，在叶片尚未出现肉眼可见损伤时预警虫害，保障苗木商品率与出口品质，降低经济损失。

03 生态与文物保护

1、应用于自然保护区、古典园林、古建周边植被，实现无干扰、非破坏性监测，避免人工排查对生态景观与文物本体的破坏。

2、无人机/车载移动巡检搭载快照式高光谱相机，构建天空地一体化监测网络，完成城市绿道、园区、景区的大面积快速筛查，生成虫害热力图，支撑应急处置。

04 技术延伸价值

1、从单一虫害检测拓展至多胁迫诊断：同步识别真菌病害、缺素、干旱、盐渍化等植物健康问题，形成 “一镜多诊” 能力。

2、与智慧农业/园林物联网融合：对接水肥一体化系统、智能喷灌设备，实现 “监测 - 诊断 - 干预” 闭环，推动精准养护。

3、数据赋能病虫害预测模型：长期光谱数据可用于构建黄杨木蛾爆发预警模型，提前制定防控预案

· 手持便携版：适用于小范围精细巡检（如盆景园、古建周边），单人操作，现场出结果。

· 无人机机载版：适用于城市绿道、公园等大面积场景，快速完成全域扫描，数据回传云端处理。

· 车载固定版：安装于园林作业车，沿道路/绿篱巡航，实现日常常态化监测。