Lúa mì là một trong ba loại cây lương thực chính của Trung Quốc (lúa mì, gạo và ngô) và là chìa khóa cho an ninh chiến lược lương thực quốc gia. Tuy nhiên, sâu bệnh cây trồng (hơn 20 loại bệnh thường gặp) gây nguy hiểm nghiêm trọng đến an toàn sản xuất lúa mì. Bệnh rỉ sét bùng nổ và dịch bệnh khu vực do vi khuẩn rỉ sét lúa mì gây ra. Trong những năm thịnh hành, bệnh rỉ sét có thể làm giảm sản lượng lúa mì hơn 40%, thậm chí tuyệt thu. Vì vậy, phòng chống bệnh rỉ sét lúa mì là rất quan trọng đối với an ninh lương thực. Chỉ có giám sát chính xác bệnh hại lúa mạch, mới có thể phòng chống hữu hiệu, giảm thiểu tối đa tổn thất.

Theo truyền thống, việc giám sát trực quan các bệnh cây trồng tồn tại những hạn chế lớn như phạm vi bảo hiểm nhỏ và tính chủ quan cao của các nhà điều tra. Do đó, một phương pháp giám sát bệnh tật cây trồng hiệu quả và không phá hủy là cần thiết để thay thế các phương pháp truyền thống. Sau nhiều năm phát triển, viễn thám đã trở thành một công nghệ hiệu quả để theo dõi bệnh tật cây trồng. Lợi thế của viễn cảm là có thể đánh giá sự phân bố không gian của bệnh cây trồng với chi phí thấp, từ đó kiểm soát bệnh tốt hơn.

Viễn thám phổ cao là một công nghệ tương đối tiên tiến. Nó có thể cung cấp thông tin băng hẹp phong phú so với công nghệ đa phổ. Các nghiên cứu trước đây đã thảo luận về lợi thế của viễn thám phổ cao so với đa phổ trong các ứng dụng khác nhau. Ưu điểm của công nghệ quang phổ cao trong giám sát bệnh tật cây trồng là nó có thể nắm bắt được một số thay đổi sinh lý nhất định (ví dụ như màu sắc và hàm lượng nước) do bệnh gây ra. Trong các nghiên cứu trước đây, nhiều bệnh cây trồng đã được theo dõi thông qua viễn thám quang phổ cao, bao gồm rỉ sét vàng lúa mì, phấn trắng, erythromyces fusca, bệnh đốm đậu phộng, virus héo đốm cà chua và bệnh khô lá do vi khuẩn gạo.

Chỉ số thảm thực vật (VI) đã cho thấy hiệu suất giám sát bệnh tật cây trồng tốt trong các nghiên cứu trước đây, VI nhạy cảm với những thay đổi sinh lý bên trong lá do bệnh, nhưng không đại diện cho những thay đổi về đặc điểm bề mặt của lá. Kết cấu là một đặc điểm phản ánh những thay đổi bên ngoài do bệnh gây ra và đã được chứng minh là có hiệu suất tốt trong giám sát bệnh cây trồng. Các nghiên cứu trước đây đã kết hợp các đặc điểm quang phổ và kết cấu để cải thiện khả năng mô tả bệnh tật. Những nghiên cứu này đã xác nhận tính hiệu quả của VI, đặc điểm kết cấu (TF) và sự kết hợp của chúng để theo dõi bệnh tật cây trồng. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu trước đây về việc phát hiện các bệnh trên cây trồng bằng cách hợp nhất quang phổ và chữ ký hình ảnh đã được thực hiện ở quy mô lá và tính khả thi của phương pháp này để phát hiện các bệnh trên quy mô đồng ruộng vẫn chưa được chứng minh.

Công nghệ viễn thám của máy bay không người lái đã kết hợp các ưu thế như tính linh hoạt cao, chi phí thấp và thao tác đơn giản, bù đắp những thiếu sót của viễn thám vệ tinh truyền thống. Thông qua lắp thiết bị viễn thám trên máy bay không người lái, có thể nhanh chóng thu thập thông tin viễn thám không gian có độ phân giải cao, sau đó tiến hành xử lý dữ liệu, mô hình hóa và phân tích ứng dụng. Điều này cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng cho sự phát triển của quản lý thông minh hóa đất nông nghiệp.

Để nghiên cứu sâu hơn về vấn đề này, máy bay không người lái sử dụng cảm biến quang phổ cao được áp dụng để theo dõi nhiều giai đoạn nhiễm bệnh của bệnh gỉ sét lúa mì ở các quy mô không gian khác nhau. Mục tiêu nghiên cứu là: (1) Đánh giá VI, TF và sự kết hợp của chúng thu được bằng hình ảnh quang phổ cao của máy bay không người lái để theo dõi hiệu suất của bệnh gỉ sét lúa mì trên quy mô thực địa; (2) Xác định độ phân giải không gian hình ảnh tốt nhất để giám sát rỉ sét lúa mì bằng hình ảnh máy bay không người lái; (3) Sử dụng các đặc điểm tối ưu và độ phân giải không gian tối ưu để thiết lập các mô hình giám sát bệnh gỉ sét vàng ở quy mô thực địa trong giai đoạn sớm, giữa và muộn của nhiễm trùng.