崂山区探索松材线虫病疫情空天地一体化精准飞巡监测

崂山区探索松材线虫病疫情空天地一体化精准飞巡监测

2022-11-28 14:03

松材线虫病被称为松树的“癌症”，是世界上最具危险性的森林病害之一。崂山区始终高度重视松材线虫病防治工作，坚持目标导向、问题导向，多措并举努力提高松材线虫病防治能力，通过三年实践，建立了一套综合防控体系，疫木数量呈下降趋势，防控成效明显。
通过监测普查摸清疫情发生底数是科学制定防治方案的前提条件，但常规普查监测耗时长、难度大、成本高，数据实时性和准确性也存在一定局限。为进一步提升防治能力，贯彻落实智慧防治理念，由崂山区自然资源局、北京航空航天大学青岛研究院联合攻关，通过融合0.05米高分辨率无人机技术、北斗高精度导航技术和人工智能技术，对无人机获取的高精度图片进行智能化分析处理，精准识别监测松材线虫病疫情发生情况，逐步构建形成了“精准监测”“精准识别”“精准评估”和“精准监管”四位一体的松材线虫病空天地一体化精准飞巡监测体系，并申报山东省自然资源科学技术奖。
图1 林业专用无人机巡检作业图

精准监测。形成“卫星/无人机普查+北斗导航+地面巡查”空天地一体化的监测网络，可快速对枯死松树进行精准识别、准确定位，5天内即可完成全域34万亩的林地监测数据采集与处理，卫星影像分辨率优于0.3米，无人机影像分辨率优于0.05米，图像定位精度优于0.1米，可实现以棵为单位的精准监测，真正实现疫情防控的精准除治、点位消除。

图2 0.5米卫星影像、0.1米影像、0.05米影像对比图
精准识别。一方面，自主研发并构建了全国最大的人工智能数据集BH-LHRAF，拥有1000万个样本数据，涵盖春、夏、秋、冬全年变化特性，有效支撑了高性能算法模型的训练、推理，实际测试准确率（非理论值）优于95%。另一方面，基于Retinanet模型框架，依托军用目标侦查技术进行转化，自主研发枯死松树识别AI算法，识别准确率可达97.22%。

图3 松材线虫病识别技术路线
精准评估。基于大数据分析与建模技术，一方面，以林业小班为单位精准预估枯死松树现存量，偏差低于5%；另一方面，精准预估枯死松树的除治进度和完成率，偏差低于5%，对于摸清疫木底数、掌握除治进度、精准防控施策提供数据支持。

图4 基于无人机巡检数据以小班为单位精准评估除治率

精准监管。依托航空航天专用AI中台技术，自主打造松材线虫病空天地一体化智能监管平台和疫木除治信息采集APP，实现松材线虫病防控工作从疫木普查、疫木除治、除治监管、成效核查、档案管理的全流程、闭环式实时在线监管。
“空天地”一体化的创新监测模式使松材线虫病的普查区域全面性、预警时效性、监测准确性和除治科学性大大增强，减少了所需人力物力的投入，并且可以将松材线虫病的监测预警精确到株，在卫星影像上进行空间化展示和标记，对“病枯死松树数量”“病枯死松树位置”“除治进度”“成效核查”等指标进行科学化监测、精细化管理和智能化分析，有利于管理部门宏观快速地了解各个疫点疫情发生态势和危害程度，进一步提高了松材线虫病防控工作和疫情评估的科学性，为松材线虫病防治提供准确的数据依据。
（通讯员闫飞宏）