低空高光谱遥感技术帮助小麦“抗癌”

本文转自：济南日报

正是麦收时节。麦浪翻滚、麦香弥漫的前提是小麦的健康成长，这不仅关乎农民的收入，更关乎国家粮食安全。一直以来，被称为小麦“癌症”的条锈病对小麦的健康成长造成了极大的威胁。如今，这种情况正在得到根本性的改变，济南一位归国院士研究的低空高光谱遥感技术，能够帮助小麦有效“抗癌”。

随季节迁徙的病菌孢子

近日，在山东深蓝智谱数字科技有限公司，董事长宋志华首先向记者介绍了小麦“癌症”的危害所在。

条锈病是世界范围内小麦重大病害之一。国内一些产量大、品质好的小麦抗病性较差，难以抵御条锈病的危害。小麦条锈病的病菌会随着季节的变化而迁徙，每年四五月份会来到北方附着在麦叶上。这时正是小麦成长过程中最为关键的时期——灌浆期，一旦发现和治疗晚了就会导致小麦减产。

传统的防治方法是“带药侦查”，经常是“发现一片，控制全田”，或者根据发病规律在不同的时间段进行喷药消杀，有病没病都要打三遍药。“这些做法存在两个危害，一是一旦操作不及时容易耽误病情防治，一是农药喷洒到其他农作物或植物上造成一定的危害。”宋志华说，这两年发生的一些纠纷增加了政府防治小麦病害的成本，比如农药喷洒到桑叶上造成养蚕农民的损失要赔偿。

深蓝智谱低空高光谱遥感技术是在病菌孢子刚刚附着到叶面3—6天，尚未真正危害小麦生长的时间内，发现并定点消杀病菌孢子。宋志华说这个时期的病菌孢子是人的肉眼所不能看到的，“我们依靠的是无人机高光谱成像，目前建立了国内首个小麦条锈病光谱数据库。”

识别万物的“指纹”

深蓝智谱的小麦条锈病光谱数据库建设，花费了1年多时间，采集了4000多张高光图谱，包括不同时间、不同天气条件等情况下拍摄的图像。

光谱被看作是辨别万物的“指纹”，地球上不同的元素及其化合物都有着不同的光谱特征。“虽然无人机低空飞行解决了光谱照片分辨率的问题，但上千亩麦田飞过一遍后采集的数据资料十分庞大，传输、存储和计算分析处理都不是一件容易的事。”

深蓝智谱的这项农业高光谱遥感技术的核心是：利用高光谱相机获取农田图像，基于光谱能量分布特征的识别算法，通过云端服务器进行实时数据处理、数据挖掘和数据建模，能够快速识别大面积作物的病虫害、墒情、长势、农药残留、作物划分及产品溯源等数据。

“我们数据分析的速度只需要20分钟，这在国内是领先的。”宋志华说，现在有些公司的产品也能够进行低空拍摄获得高光谱图像，但要在几天之后才能分析出结果，这显然难以满足小麦病虫害的及时防治。“除小麦之外，这项技术还应用到了玉米、水稻、果树、黄瓜、西红柿等病虫害的防治。”

老骥伏枥的归国院士

让深蓝智谱技术填补国内空白的，是归国院士张立人及其团队。

张立人生于1949年，父母都是山东大学的教师。他曾在花园庄小学、济南一中、山东省实验中学就读，从山东工学院电子工程专业毕业后留校任教，后赴澳大利亚留学。2010年，张立人获选澳大利亚科学技术与工程院院士。他在超宽带技术、多元低空遥感技术、大数据分析和人工智能等领域的研究超过15年，具有多项核心技术可以成果转换，并开发出多个具有国际先进水平的产品。

2017年退休后，张立人第一时间回到济南为母亲尽孝，并希望发挥余热为家乡作些贡献。在济南积极邀请下，张立人踏上了创新创业的新征程。2019年，张立人获第二届中国·济南新动能国际高层次人才创新创业大赛一等奖，参赛团队被评为“亿元团队”，估值1.49亿元。为支持其创新创业，山东财金集团旗下的财金资本公司去年还通过省级财政股权投资1000万元，该投资资金成本相对较低，还让企业在股东层面获得国企的信用背书。另外，在省市相关部门的支持下，张立人先后建立了“山东省院士工作站”“济南市院士专家工作站”。如今，核心团队已达82人。

据了解，张立人团队还打算开发微型高光谱测量仪，在深蓝智谱微型高光谱检测技术研究项目基础上，让高光谱产品走进千家万户。“普通人可以拿着设备，测量食品添加剂的含量、酒的真假、蔬菜的农药残留等。”宋志华说。（本报记者袁家照）