Identificación de árboles infectados por nematodos del pino mediante satélites de teledetección óptica de ultra alta resolución
Autores: Nie, Ziqi; Qin, Lin; Xing, Peng; Meng, Xuelian; Meng, Xianjin; Qin, Kaitong; Wang, Changwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Identificación de árboles infectados por nematodos del pino mediante satélites de teledetección óptica de ultra alta resolución
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Nematodo del pino
Imágenes ópticas de ultra alta resolución
árboles infectados por PWN
Resolución espacial
Resolución espectral
Datos de teledetección.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
El nematodo de la madera de pino (PWN), una de las enfermedades forestales de importancia global, ha impulsado la demanda de métodos de detección precisos. Los avances recientes en la tecnología de teledetección por satélite, particularmente en imágenes ópticas de ultra alta resolución, han abierto nuevas vías para identificar árboles infectados por PWN. Con el fin de evaluar sistemáticamente la capacidad de la teledetección óptica de ultra alta resolución y la influencia de la resolución espacial y espectral en la detección de árboles infectados por PWN, este estudio utilizó un modelo de red U-Net para identificar árboles infectados por PWN utilizando tres conjuntos de datos de teledetección de imágenes multiespectrales de ultra alta resolución del satélite de teledetección cooperativa internacional Beijing 3 (BJ3N), con una resolución espacial de banda pancromática de 0.3 m y seis bandas multiespectrales a 1.2 m; las imágenes multiespectrales de alta resolución del satélite Beijing 3A (BJ3A), con una resolución de banda pancromática de 0.5 m y cuatro bandas multiespectrales a 2 m; y las imágenes de vehículos aéreos no tripulados (UAV) con cinco bandas multiespectrales a 0.07 m. La comparación de los resultados de identificación demostró que (1) las imágenes multiespectrales de UAV con una resolución espacial de 0.07 m lograron la mayor precisión, con un puntaje F1 del 89.1%. A continuación, se encuentra la imagen satelital fusionada de ultra alta resolución BJ3N a 0.3 m, con un puntaje F1 del 88.9%. En contraste, las imágenes BJ3A con una resolución espacial bruta de 2 m tuvieron un rendimiento deficiente, con un puntaje F1 de solo 28%. Estos resultados subrayan que una resolución espacial más fina en las imágenes de teledetección mejora directamente la capacidad de detectar cambios sutiles en el dosel indicativos de infestación por PWN. (2) Para las imágenes de UAV, BJ3N y BJ3A, la precisión de identificación de árboles infectados por PWN no mostró diferencias significativas entre las diversas combinaciones de bandas a resoluciones espaciales equivalentes. Esto indica que la resolución espectral juega un papel secundario en comparación con la resolución espacial en la detección de árboles infectados por PWN utilizando imágenes ópticas de ultra alta resolución. (3) Las imágenes satelitales BJ3N de 0.3 m exhiben bajas tasas de detección falsa y de omisión, con puntajes F1 comparables a las imágenes de UAV de mayor resolución. Esto indica que una resolución espacial de 0.3 m es suficiente para identificar árboles infectados por PWN y se está acercando a un punto de saturación en una zona climática de monzón de montaña subtropical. En conclusión, la teledetección satelital de ultra alta resolución, caracterizada por ciclos de revisión de datos frecuentes, amplia cobertura espacial y un rendimiento espacial-espectral equilibrado, proporciona una fuente de datos de teledetección óptima para identificar árboles infectados por PWN. Como tal, está preparada para convertirse en una piedra angular de futuras investigaciones y aplicaciones prácticas en la detección y gestión de infestaciones de PWN a nivel mundial.
Descripción
El nematodo de la madera de pino (PWN), una de las enfermedades forestales de importancia global, ha impulsado la demanda de métodos de detección precisos. Los avances recientes en la tecnología de teledetección por satélite, particularmente en imágenes ópticas de ultra alta resolución, han abierto nuevas vías para identificar árboles infectados por PWN. Con el fin de evaluar sistemáticamente la capacidad de la teledetección óptica de ultra alta resolución y la influencia de la resolución espacial y espectral en la detección de árboles infectados por PWN, este estudio utilizó un modelo de red U-Net para identificar árboles infectados por PWN utilizando tres conjuntos de datos de teledetección de imágenes multiespectrales de ultra alta resolución del satélite de teledetección cooperativa internacional Beijing 3 (BJ3N), con una resolución espacial de banda pancromática de 0.3 m y seis bandas multiespectrales a 1.2 m; las imágenes multiespectrales de alta resolución del satélite Beijing 3A (BJ3A), con una resolución de banda pancromática de 0.5 m y cuatro bandas multiespectrales a 2 m; y las imágenes de vehículos aéreos no tripulados (UAV) con cinco bandas multiespectrales a 0.07 m. La comparación de los resultados de identificación demostró que (1) las imágenes multiespectrales de UAV con una resolución espacial de 0.07 m lograron la mayor precisión, con un puntaje F1 del 89.1%. A continuación, se encuentra la imagen satelital fusionada de ultra alta resolución BJ3N a 0.3 m, con un puntaje F1 del 88.9%. En contraste, las imágenes BJ3A con una resolución espacial bruta de 2 m tuvieron un rendimiento deficiente, con un puntaje F1 de solo 28%. Estos resultados subrayan que una resolución espacial más fina en las imágenes de teledetección mejora directamente la capacidad de detectar cambios sutiles en el dosel indicativos de infestación por PWN. (2) Para las imágenes de UAV, BJ3N y BJ3A, la precisión de identificación de árboles infectados por PWN no mostró diferencias significativas entre las diversas combinaciones de bandas a resoluciones espaciales equivalentes. Esto indica que la resolución espectral juega un papel secundario en comparación con la resolución espacial en la detección de árboles infectados por PWN utilizando imágenes ópticas de ultra alta resolución. (3) Las imágenes satelitales BJ3N de 0.3 m exhiben bajas tasas de detección falsa y de omisión, con puntajes F1 comparables a las imágenes de UAV de mayor resolución. Esto indica que una resolución espacial de 0.3 m es suficiente para identificar árboles infectados por PWN y se está acercando a un punto de saturación en una zona climática de monzón de montaña subtropical. En conclusión, la teledetección satelital de ultra alta resolución, caracterizada por ciclos de revisión de datos frecuentes, amplia cobertura espacial y un rendimiento espacial-espectral equilibrado, proporciona una fuente de datos de teledetección óptima para identificar árboles infectados por PWN. Como tal, está preparada para convertirse en una piedra angular de futuras investigaciones y aplicaciones prácticas en la detección y gestión de infestaciones de PWN a nivel mundial.