地球上每年有數(shù)以萬億計的昆蟲在南北往返遷飛，在我國大部分是農(nóng)業(yè)害蟲。我省地處南北過渡地帶，是遷飛性農(nóng)業(yè)害蟲北遷南回的必經(jīng)之地。夜間高空風載遷飛害蟲“來無影去無蹤”，常常導(dǎo)致異地突然爆發(fā)，嚴重威脅糧食安全。對夜間高空飛行昆蟲的持續(xù)監(jiān)測有助于理解它們的遷飛規(guī)律從而制定更加有效的害蟲防控策略。昆蟲雷達無疑是監(jiān)測這類害蟲的最佳工具。上世紀90年代，在英國和澳大利亞部署了自動運行的旋轉(zhuǎn)極化垂直昆蟲雷達（VLR），用于對高空飛行昆蟲進行長期監(jiān)測。而我國自上世紀80年代開始研究昆蟲雷達以來一直使用傳統(tǒng)的掃描昆蟲雷達。2004年我國科學家曾嘗試研發(fā)VLR，但未成功。
近日，河南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所封洪強研究員在Pest Management Science（中科院1區(qū)，Top期刊）上在線發(fā)表了題為“First high-resolution vertical-looking radar for long-term automatic observation of high-flying insects in Asia”的研究論文。該論文詳細介紹了亞洲第一部高分辨率旋轉(zhuǎn)極化垂直昆蟲雷達的結(jié)構(gòu)、性能、野外標定方法和部分觀測實例。該雷達可對空中遷飛昆蟲進行長期自動監(jiān)測，獲得高空昆蟲的體型參數(shù)（質(zhì)量、體型及振翅頻率）和飛行參數(shù)（飛行時間、高度、飛行速度、飛行方向、體軸方向及爬升速度），為亞洲地區(qū)長期自動監(jiān)測高空遷飛昆蟲從而闡明氣候變化對昆蟲遷飛的影響更好地服務(wù)于害蟲監(jiān)測預(yù)警提供了新的工具。
該雷達始建于2009年，但因多種原因未能正常工作，直到2014年，在封洪強研究員的不斷努力下，成功將其升級改造為高分辨率旋轉(zhuǎn)極化垂直昆蟲雷達，而且研發(fā)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集與分析軟件。該雷達的盲區(qū)由英國和澳大利亞傳統(tǒng)VLR的150降低到了70米，提高了該類型雷達對飛行高度較低的遷飛昆蟲的監(jiān)測能力。由于采用了高頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)，該雷達的高度分辨率為1.875米，與傳統(tǒng)VLR的50-70米相比有了大幅提高，但同時也帶來了目標提取的困擾。澳大利亞為解決該問題，提出了一個復(fù)雜的10步提取法，該文提出了一個目標提取的三步法，大大簡化了昆蟲目標的提取過程。昆蟲雷達的硬件出廠前都會由廠家進行標定，但在野外是否能達到設(shè)計要求是很難標定的，許多昆蟲雷達都未進行過標定就投入使用了。早期外國學者曾利用飛機跑道對掃描昆蟲雷達的性能進行過標定，但這種方法費時費力，而且需要昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施，不易實施。本文提出了一種在野外利用自然目標標定VLR的方法，簡便易行，也可用于其它雷達的標定，為昆蟲雷達的野外標定提供了標準，為昆蟲雷達數(shù)據(jù)的標準化奠定了基礎(chǔ)。該雷達的研制成功標志著我國旋轉(zhuǎn)極化垂直昆蟲雷達技術(shù)的成熟，推動了我國昆蟲雷達技術(shù)的快速發(fā)展并實現(xiàn)了昆蟲雷達出口零的破。
河南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所封洪強研究員為本文唯一作者，本研究得到國家自然科學基金（32072414）、中原科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才（244200510036）、河南省農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新團隊（2024TD30）等項目資助。
