基于AI技術松材線蟲病智能識別方案-飛燕遙感林區(qū)普查

發(fā)布日期：2023-09-12 09:44 瀏覽量：5111

松樹是當今我國推進美麗中國和生態(tài)文明建設進程中，眾多重要生態(tài)區(qū)、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(yè)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(yè)和草原局發(fā)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(tǒng)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(jiān)測平臺采集林區(qū)數(shù)據(jù)，依托自主研發(fā)識別AI算法，構建人工智能數(shù)據(jù)樣本庫，覆蓋多時期、多樹種多脅迫等樣本數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，上傳待識別區(qū)域正射影像數(shù)據(jù)，上傳完成后分割處理多幅圖像。

2.識別處理，設置處理參數(shù)（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(xiàn)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(jiān)測速度快、識別準確率高、實施成本低的特點，能夠及時發(fā)現(xiàn)松樹異常情況，確保疫情早發(fā)現(xiàn)、早除治。

(一)監(jiān)測速度快

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

航攝設備先進，數(shù)據(jù)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(tǒng)，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(fā)射頻率2000Hz，30個激光點/平方米；自主研發(fā)AIMS多模態(tài)航攝儀，一次性采集多源數(shù)據(jù)（下視影像2.8億像素、傾斜影像8.8億像素、點云數(shù)據(jù)200萬點/秒、高光譜影像分辨率5nm），完全滿足各種場景下的數(shù)據(jù)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(jiān)測預警提供了可能。通過AIMS多模態(tài)航攝儀獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)、多光譜數(shù)據(jù)及點云數(shù)據(jù)，時空同步的多源數(shù)據(jù)融合，結合機器學習，利用林業(yè)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。基于樣本調查、目視解譯、圖像識別、機器學習、深度學習等方法解決林業(yè)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(huán)，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(tài)、初期狀態(tài)、中期狀態(tài)、晚期狀態(tài)）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(fā)松材線蟲病害智能識別模型，通過大量樣本學習，從而實現(xiàn)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(tǒng)松材線蟲害防治工作，以人工地面普查為主，大范圍的林區(qū)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(yōu)勢，對林區(qū)數(shù)據(jù)定期采集，同時利用遙感解譯、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，高效識別、定位病木位置分布，為林區(qū)工作人員疫木除治提供依據(jù)。

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(qū)重點區(qū)域巡查監(jiān)測預警

2022版松材線蟲病防治技術方案明確要求對林區(qū)重點區(qū)域應該加強巡查頻次。根據(jù)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(jiān)測平臺的解決方案。通過無人機巡查監(jiān)測的方式，實時采集、實時分析、實時展示，做到早發(fā)現(xiàn)早處置，最大程度降低人力成本，提升巡檢效率。