跨作物病害迁移性分析：光谱解混理论与 MESPOT/MESPECT 模型适配条件

第39期高光谱课堂荣幸邀请到University of Minnesota, Twin Cities (明尼苏达大学双城分校)Research Scientist——田 龙做线上讲座报告，以《基于光谱解混的稻瘟病早期病斑识别及辐射建模》为题，本报告以稻瘟病为研究对象，提出一种基于成像光谱的病害信号纯化方法MESPOT，通过像元级光谱解混分离病原诱导信号，并结合多时相近距离高光谱影像，MESPOT成功捕获了病斑从无到有的动态侵染过程，并在可见病斑出现前3天成功识别并可视化早期微弱病害信号。此外，进一步揭示了病菌侵染解耦辐射传输模型（RTM）所揭示的光谱-生化关系这一现象，并通过融合病害信号纯化理论与叶片辐射传输模型PROSPECT，开发了首个针对病斑区域生化参数反演的辐射传输模型MESPECT，实现了病斑区域生化参数的准确反演。

病害光谱解混理论的升尺度应用潜力及限制有哪些？

多段元光谱解混（MESMA）本身就是基于卫星平台开发的地表目标识别算法（Susan 等 1990）， 在准确获取地表覆盖物的端元类别及其纯净光谱的前提下，升尺度应用潜力很大。

关键限制在于：（1）高分辨率病害端元光谱的获取；（2）冠层背景，光照及环境等条件的变异对识别精度的影响；（3）多胁迫（生物、非生物）共存条件下的单一病害识别及量化。

病害识别框架MESPOT及辐射传输模型MESPECT在不同病害间的可转移性是什么？

模型理论可适用于众多病害监测，但是由于这两个方法需要特定病害的纯净像元光谱作为输入，然后对感病区域进行识别和辐射建模，因此对于不同病害识别，需要先获取其纯净端元光谱对模型进行定制，才能进行后续分析。因此本研究提出的两个方法具有很强的特异性，但是研究所使用的病害解混理论应该具有很好的可转移性。

MESPOT 和MESPECT有什么区别和联系？

相同点是这两个方法都是基于病害光谱解混理论开发的，端元选择，MESMA解混相同，两篇文章使用的是一套数据。不同的是前者（MESPOT）侧重点是解混之后的病害信号，这对于纯化感病信号及早期病害监测至关重要；后者侧重的是解混理论对传统辐射传输模型（如PROSPECT）在病害这一特殊条件下通用性的补充，MESPECT从叶片辐射传输模型假设的崩塌，考虑其对植被光谱-生化参数关系的影响，并基于病害光谱解混理论重构了这一关系从而首次实现了感病区域生化参数的准确反演。