地球上不同物質(zhì)都有自己獨特的光譜特征，像人的“指紋”一樣，是用來識別和分析不同物體的一種重要“身份證”。而高光譜技術(shù)是基于物質(zhì)與光的相互作用原理，通過獲取目標在不同波長下的光譜信息，實現(xiàn)對物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的詳細分析，識別視覺上無法區(qū)分的物質(zhì)。

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能夠直接探測出作物特征的高光譜技術(shù)，可謂農(nóng)田里的“火眼金睛”。高光譜技術(shù)利用高光譜輻射計或高光譜成像儀來捕獲地物的高光譜數(shù)據(jù)，可獲取農(nóng)田和植被的反射、輻射特性信息，反演葉綠素含量、植物光合作用效率、水分含量、氮含量、土壤質(zhì)地等作物和土壤的基本特征。

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“高光譜技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢成為監(jiān)測田間作物狀態(tài)的革命性工具之一。”中國氣象局氣象探測中心（以下簡稱“氣象探測中心”）正高級工程師吳東麗介紹，高光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用涵蓋了作物生長監(jiān)測、產(chǎn)量預(yù)測、農(nóng)作物病害診斷、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量評估等多方面，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

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當(dāng)前，氣象部門正針對高光譜技術(shù)開展試驗研究。其中，吳東麗創(chuàng)新工作室正深耕這一領(lǐng)域。5月23日，作物高光譜對比試驗研討會在安徽召開。由氣象探測中心組織，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)等11家高校、科研院所，針對試驗方案的可行性及存在問題開展研討，推動高光譜遙感等先進技術(shù)及相關(guān)設(shè)備在作物災(zāi)害監(jiān)測與評估中的應(yīng)用。

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今年，氣象探測中心選取了合肥農(nóng)試站、巴彥淖爾農(nóng)試站、荊州農(nóng)試站、南昌農(nóng)試站、臨沂農(nóng)試站、鄭州農(nóng)試站、錦州農(nóng)試站等7個農(nóng)試站，開展作物災(zāi)害識別對比試驗。試驗涵蓋水稻、小麥、玉米、棉花等4種主要大宗作物，以及干旱、凍害、低溫冷害、高溫?zé)岷Α碀n等5種主要災(zāi)害，旨在奠定業(yè)務(wù)化運行基礎(chǔ)，進一步研判作物災(zāi)害高光譜數(shù)據(jù)的關(guān)鍵指標，同時為強化提升糧食生產(chǎn)全過程氣象災(zāi)害精細化監(jiān)測評估能力和糧食產(chǎn)量預(yù)報能力提供數(shù)據(jù)支撐，提升農(nóng)試站試驗觀測、科研分析能力，進一步帶動農(nóng)試站協(xié)調(diào)發(fā)展。

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“中原糧倉”看河南，省氣象科學(xué)研究所目前正在針對冬小麥、花生冠層高光譜特征開展葉面積指數(shù)估算，為產(chǎn)量預(yù)報及長勢監(jiān)測奠定基礎(chǔ)。

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“今年年初，在氣象探測中心的指導(dǎo)下，我們開展了冬小麥、夏玉米作物發(fā)育期與高光譜特征對比試驗，同時針對夏玉米抽雄、乳熟期澇漬，冬小麥返青期和拔節(jié)期干旱及冬小麥拔節(jié)期凍害等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害進行高光譜數(shù)據(jù)測定，分析高光譜對自然災(zāi)害的敏感波段。”河南省氣象科學(xué)研究所正高級工程師張志紅說。

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同時，還在冬小麥關(guān)鍵生育期，采集地面高光譜數(shù)據(jù)，開展高光譜無人機飛行作業(yè)，調(diào)查地面生理生態(tài)參數(shù)，建立基于高光譜技術(shù)的冬小麥生長參數(shù)、品質(zhì)監(jiān)測方法，實現(xiàn)對冬小麥生長參數(shù)和品質(zhì)的精準監(jiān)測，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化、智能化和精準化。

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高光譜技術(shù)在氣象領(lǐng)域的發(fā)展、應(yīng)用，將推動農(nóng)業(yè)氣象觀測由氣象環(huán)境要素分析評估，轉(zhuǎn)向作物機理監(jiān)測評估，從更深層面研判作物長勢及災(zāi)害的影響，提高農(nóng)田農(nóng)業(yè)氣象精密監(jiān)測能力，科學(xué)分析作物長勢及病蟲害等信息，制定農(nóng)作物種植和管理策略，為作物灌溉、施肥、防治病蟲害等提供依據(jù)，將氣象服務(wù)深度融入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。

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“未來，我們還將基于高光譜的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)由氣象環(huán)境要素分析評估轉(zhuǎn)向作物機理監(jiān)測評估，從更深層面研判作物長勢及災(zāi)害的影響，提高農(nóng)田農(nóng)業(yè)氣象精密監(jiān)測能力。”吳東麗表示，通過深耕這一領(lǐng)域，滿足高時空精度、全鏈條格點化農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)對監(jiān)測的需求，賦能現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，進一步提升農(nóng)業(yè)氣象觀測現(xiàn)代化水平和能力，為保障國家糧食安全、全面推進鄉(xiāng)村振興提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

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——中國氣象報社