国产新型传感器助力作物育种和精准农业
转自：中国科技网
科技日报记者马爱平
当前，田间高通量的作物表型感知高端设备成为阻碍我国作物育种表型（如作物的形态、结构、生长和发育）发展的瓶颈问题。不过，这一局面即将迎来改变。11日，记者从北京市农林科学院获悉，国家农业信息化工程技术研究中心、北京市农林科学院信息技术研究中心联合中国科学院西安光学精密机械研究所，成功研发出首款国产化新型视频高光谱与点云“图—谱合一”传感器（iSpectrum5DH41），可高效且精准地捕获作物的表型信息，为作物育种和精准农业提供有力的技术支持。
“该传感器采用模块化设计，将高光谱采集与三维点云测量融合，具有轻便敏捷的特点，适合轻小型无人机及地面移动平台搭载使用。通过这一传感器，科研人员可以快速获取毫米分辨率的成像高光谱数据，并同步获得作物精细三维形态数据，实现作物空间三维、光谱维、时间维的五维实时同步感知。”农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室主任杨贵军告诉科技日报记者。
记者了解到，在技术方面，该传感器取得了三大显著突破。“首先，它采用国产化像元级光谱滤光的快照式阵列分光技术，实现了视频级高速同步成像。该技术不仅克服了传统线阵推扫高光谱仪图像几何畸变大、校正难的问题，还将高光谱和激光雷达一体化整机的体积做到了业界最小，重量控制在3千克以内。”杨贵军说。
其次，该传感器集成了先进的国产高精度测绘级激光雷达，采用独特的三面塔镜扫描结构和高频电机，每秒产生200—300个激光剖面。在相同飞行条件下，其点密度是传统激光雷达的4—6倍，绝对空间位置精度优于3厘米。这一技术可以实现田间作物茎叶分布、植株高度等作物精细三维表型解析，为作物育种提供更加精准的数据支持。
“尤其是该传感器还实现了无人机等移动平台上三维点云和高光谱图像的高精度图—谱融合。这一技术的几何测量精度优于1个像素，为农作物育种表型技术从‘室内’走向‘室外’、从单一‘形态结构’走向‘功能—结构’表型协同解析提供了有力支撑。”杨贵军说。
（北京市农林科学院供图）