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        基于AI技術松材線蟲病智能識別方案-飛燕遙感林區普查

        發布日期:2023-09-12 09:44 瀏覽量:1091

        松樹是當今我國推進美麗中國和生態文明建設進程中,眾多重要生態區、自然保護地的主要樹種。但我國多達9億畝的松科植物資源目前正遭受著體長約1毫米、肉眼看不見的松材線蟲的威脅和危害。被松材線蟲感染后的松樹,針葉黃褐色或紅褐色,萎蔫下垂,樹脂分泌停止,整株干枯死亡,最終腐爛。

        松材線蟲病具有致病力強、傳播快、治理難度大的特征,一旦松林感染,將造成毀滅性打擊。因此,松材線蟲病被列為國際性檢疫對象之一。2021年 7月國家林業和草原局《全國松材線蟲病疫情防控五年攻堅行動計劃(2021-2025)》,2022年9月國家林業和草原局發布了《松材線蟲病防治技術方案(2022年版)》,指導各地科學精準系統做好松材線蟲病疫情防控工作。為此,飛燕遙感推出了基于AI技術松材線蟲病智能識別方案。


        一、AI松材線蟲病智能識別方案

        (一)AI智能識別設計

        利用無人機、大飛機等監測平臺采集林區數據,依托自主研發識別AI算法,構建人工智能數據樣本庫,覆蓋多時期、多樹種多脅迫等樣本數據,以支撐高性能算法模型的訓練和識別。


        (二)AI智能識別流程

        1.上傳數據,上傳待識別區域正射影像數據,上傳完成后分割處理多幅圖像。


        2.識別處理,設置處理參數(模型權重、置信度),對模型權重初始化,調整置信度的值;設置完成后開始進行自動化識別處理。


        3.成果導出,AI松材線蟲病識別完成后生成帶標識成果圖和疑似疫木坐標表。


        二、AI智能識別方案特點

        松材線蟲病死樹出現的高峰期在每年的8—10月份,一株松樹感染松材線蟲病最快40天左右就會死亡。飛燕遙感AI智能識別方案具有監測速度快、識別準確率高、實施成本低的特點,能夠及時發現松樹異常情況,確保疫情早發現、早除治。

        (一)監測速度快

        空域協調能力強。飛燕遙感在航空領域深耕20年,開創了一套獨有的實施方案——評估-規劃-實施-監控-總結,能夠及時抓住可飛天氣,在有效時間內進行日常監測和秋季專項調查,航飛效率提升30%。

           

        航攝設備先進,數據采集效率高。飛燕遙感擁有10臺先進航攝設備及多套旋翼和固定翼無人機傾斜攝影系統,其中大幅面高精度UCE相機像素達2.6億;全國僅有的2臺RIEGL1560i,發射頻率2000Hz,30個激光點/平方米;自主研發AIMS多模態航攝,一次性采集多源數據(下視影像2.8億像素、傾斜影像8.8億像素、點云數據200萬點/秒、高光譜影像分辨率5nm),完全滿足各種場景下的數據采集要求......

        高光譜遙感以其強大的光譜敏感性(納米級的窄通道)能夠探測到植被在病蟲害侵害早期與健康植被的細微光譜差異,為森林病蟲害的早期監測預警提供了可能。通過AIMS多模態航攝獲取高分辨率的影像數據、多光譜數據及點云數據,時空同步的多源數據融合,結合機器學習,利用林業領域的知識庫進行訓練,可以做到單木級別的松材線蟲染病樹木的自動化提取?;跇颖菊{查、目視解譯、圖像識別、機器學習、深度學習等方法解決林業病蟲害方面的需求。

        (二)識別準確率高

        1.豐富的樣本庫

        樣本是松材線蟲精準識別重要的一環,樣本采集除了參考了樣本分類標準收集松樹的各個時期樣本(健康狀態、初期狀態、中期狀態、晚期狀態)外,還充分考慮樹種(黑松、馬尾松等)、其它病蟲害、脅迫等因素。

        2.先進的識別模型

        飛燕AI識別診斷模型,聚焦于中后期松材線蟲病的識別。采用先進的深度學習算法開發松材線蟲病害智能識別模型,通過大量樣本學習,從而實現對松材線蟲病害樹木的快速、準確識別,同時利用邊緣計算等算法確定病樹位置,從而提高松材線蟲病害防治效率和精準度。

        (三)實施成本低

        傳統松材線蟲害防治工作,以人工地面普查為主,大范圍的林區普查需要耗費大量的人力、物力和財力。飛燕智能識別診斷平臺依托飛燕的采集優勢,對林區數據定期采集,同時利用遙感解譯、大數據、人工智能等技術,高效識別、定位病木位置分布,為林區工作人員疫木除治提供依據。

        得益于獲取多角度的傾斜影像,樹木在房屋遮擋的位置也可以提取

        三、應用場景案例

        (一)林區重點區域巡查監測預警

        2022版松材線蟲病防治技術方案明確要求對林區重點區域應該加強巡查頻次。根據文件要求飛燕遙感提出“無人機機巢+識別算法+平臺”一體化智能監測平臺的解決方案。通過無人機巡查監測的方式,實時采集、實時分析、實時展示,做到早發現早處置,最大程度降低人力成本,提升巡檢效率。

        福建某地區智能識別監測成果

        (二)林區大范圍的專項普查

        普查工作對全域的松林以及松木加工企業、木材市場、在建工地和設備包裝物棄放地、單位和居民住所周邊以及人為活動頻繁的林地等區域進行全面調查。通過大飛機優勢大范圍高效采集、智能識別診斷及時全面掌握疫情發生情況和防控成效,為科學決策和制定下一年度防治方案提供支撐。

        PWD(松材線蟲?。┰?.5以上,基本可以確定是染病樹木

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