本發(fā)明涉及森林資源監(jiān)測，具體為一種森林資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境保護重視程度的與日俱增，森林資源作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心組成部分，其精準(zhǔn)監(jiān)測和科學(xué)管理愈發(fā)關(guān)鍵。

2、傳統(tǒng)的森林資源監(jiān)測手段存在諸多局限性：一方面，依賴人工實地勘查的方式，不僅勞動強度大、效率低下，而且難以對大面積偏遠(yuǎn)林區(qū)開展高頻次巡查，致使數(shù)據(jù)更新周期漫長，難以及時捕捉森林資源的動態(tài)變化；另一方面，單一的數(shù)據(jù)獲取途徑，如僅依靠地面觀測站，只能獲取局部的、有限維度的環(huán)境與資源信息，無法構(gòu)建森林資源的全貌，缺乏宏觀視野下的統(tǒng)籌分析。

3、衛(wèi)星遙感技術(shù)雖能提供宏觀尺度的數(shù)據(jù)，但分辨率有限，難以精細(xì)識別單株樹木的生長狀況；無人機航測受續(xù)航、天氣條件制約，數(shù)據(jù)采集連貫性不足；地面?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測范圍小，孤立的數(shù)據(jù)無法融入整體森林資源動態(tài)分析。這些分散的監(jiān)測方式之間缺乏協(xié)同整合，致使數(shù)據(jù)碎片化，無法為林業(yè)管理部門提供系統(tǒng)、全面且時效性強的決策依據(jù)，嚴(yán)重阻礙了森林資源的科學(xué)保育與合理開發(fā)利用，為此，提出一種森林資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種森林資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以解決或緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種森林資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)處理與分析層和用戶交互層；

3、所述數(shù)據(jù)采集層，收集多源原始數(shù)據(jù)，伸展到林區(qū)各個角落，從空中的無人機，到地面的傳感器，再到太空的衛(wèi)星，抓取林冠、地形、環(huán)境等各類數(shù)據(jù)，為后續(xù)監(jiān)測分析打基礎(chǔ)；

4、所述數(shù)據(jù)傳輸層，負(fù)責(zé)輸送數(shù)據(jù)，搭建起數(shù)據(jù)采集端與處理端的橋梁，把分散在各處的傳感器、無人機、衛(wèi)星采集到的數(shù)據(jù)，傳送到數(shù)據(jù)處理中心，讓后續(xù)分析得以按時開展；

5、所述數(shù)據(jù)處理，挖掘數(shù)據(jù)價值，先對雜亂的原始數(shù)據(jù)整理凈化，再運用智能算法深度剖析，洞察森林資源數(shù)量、質(zhì)量、分布的動態(tài)變化，把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可供決策的有用情報；

6、所述分析層和用戶交互層，連接人與系統(tǒng)，給管理人員配備便捷終端，在一線獲取信息、反饋現(xiàn)場情況，另一方面，搭建網(wǎng)頁平臺供上級部門遠(yuǎn)程統(tǒng)籌管理，讓管理者與監(jiān)測系統(tǒng)無縫對接，基于監(jiān)測成果下達指令、調(diào)配資源。

7、進一步優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集層包括無人機航測模塊、地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星遙感接收模塊，所述無人機航測模塊利用搭載的光學(xué)相機與激光雷達，大面積捕捉森林細(xì)節(jié)，所述地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)持續(xù)收集林地微環(huán)境數(shù)據(jù)，所述衛(wèi)星遙感接收模塊憑借光學(xué)衛(wèi)星影像和雷達衛(wèi)星數(shù)據(jù)俯瞰宏觀森林。

8、進一步優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)傳輸層包括無線通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)緩存模塊，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)利用4g/5g、北斗短報文等通信技術(shù)，把分散在林區(qū)各處的數(shù)據(jù)迅速送往處理中心，所述數(shù)據(jù)緩存模塊當(dāng)遭遇通信故障、網(wǎng)絡(luò)擁堵這類意外，新采集的數(shù)據(jù)先在此暫存，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，再完整有序上傳。

9、進一步優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理與分析層包括數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)、智能分析模塊和可視化子系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)把格式各異、含有噪聲、坐標(biāo)混亂的數(shù)據(jù)收拾規(guī)整，統(tǒng)一格式、去除噪聲、校準(zhǔn)坐標(biāo)，讓后續(xù)智能算法能精準(zhǔn)處理數(shù)據(jù)，所述智能分析模塊借助深度學(xué)習(xí)、機器學(xué)習(xí)與gis技術(shù)，深度學(xué)習(xí)解讀影像精準(zhǔn)分類樹種、估算生長參數(shù)，機器學(xué)習(xí)預(yù)測生長走勢，gis整合空間信息，呈現(xiàn)森林資源空間分布，挖掘數(shù)據(jù)背后森林資源量變、質(zhì)變關(guān)系，所述可視化子系統(tǒng)將分析結(jié)果變成直觀的二維地圖、三維模型。

10、進一步優(yōu)選的，所述用戶交互層包括監(jiān)測終端和web管理平臺，所述監(jiān)測終端在野外巡查時，隨時隨地調(diào)出最新監(jiān)測數(shù)據(jù)、接收預(yù)警，若發(fā)現(xiàn)實際情況與系統(tǒng)有出入，反饋修正，所述web管理平臺登錄網(wǎng)頁縱覽全局，查看歷史、實時報告，遠(yuǎn)程發(fā)布監(jiān)測指令、靈活調(diào)控參數(shù)。

11、進一步優(yōu)選的，植被覆蓋度計算公式如下：

12、

13、其中，fvc是植被覆蓋度，ndvi是歸一化植被指數(shù)，通過衛(wèi)星遙感影像特定波段計算得出，ρnir、ρred分別是近紅外波段與紅光波段的反射率；ndvisoil是裸土的歸一化植被指數(shù)，ndviveg則是純植被覆蓋像元的歸一化植被指數(shù)，植被覆蓋度能直觀反映森林在地表的覆蓋程度，用于評估森林資源的總體規(guī)模。

14、一種森林資源動態(tài)監(jiān)測方法，包括以下步驟：

15、步驟一、數(shù)據(jù)采集流程；

16、步驟二、數(shù)據(jù)分析流程；

17、步驟三、預(yù)警與響應(yīng)流程。

18、進一步優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集流程，無人機按周、月等固定周期開展全域巡航航測，地面?zhèn)鞲衅鞒掷m(xù)不間斷收集環(huán)境數(shù)據(jù)，衛(wèi)星則依據(jù)其軌道周期推送遙感影像，構(gòu)建多時間尺度的數(shù)據(jù)集合，當(dāng)林區(qū)發(fā)生火災(zāi)、暴雨等極端天氣事件，或是出現(xiàn)非法砍伐疑似情況時，無人機即刻起飛重點監(jiān)測受影響區(qū)域，地面?zhèn)鞲衅骷用軘?shù)據(jù)采集頻率，獲取事件前后詳細(xì)數(shù)據(jù)，輔助后續(xù)災(zāi)害評估、破壞追溯，所述數(shù)據(jù)分析流程，從影像數(shù)據(jù)提取紋理、形狀、光譜特征，從傳感器數(shù)據(jù)提煉溫濕度變化趨勢、光照時長等特征，作為識別和評估森林資源的基礎(chǔ)要素，將當(dāng)前數(shù)據(jù)特征與歷史同期數(shù)據(jù)對比，計算森林資源的數(shù)量、質(zhì)量指標(biāo)變化率，評估森林的生長、消亡情況；與預(yù)設(shè)的生態(tài)閾值比較，判斷森林生態(tài)健康狀態(tài)，一旦某項指標(biāo)超出閾值，立即觸發(fā)預(yù)警機制，所述預(yù)警與響應(yīng)流程，依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，當(dāng)監(jiān)測到森林病蟲害爆發(fā)趨勢、森林覆蓋率過度下降、火災(zāi)隱患增大等異常情況時，系統(tǒng)自動生成預(yù)警信息，按嚴(yán)重程度分級，通過短信、系統(tǒng)消息推送至相關(guān)管理人員終端，管理人員收到預(yù)警后，依據(jù)預(yù)警級別與詳情，調(diào)配人力、物力資源，組織病蟲害防治、火災(zāi)撲救、非法砍伐排查等針對性行動，行動結(jié)束后，監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)跟進，評估處置效果，反饋到后續(xù)監(jiān)測與決策流程。

19、本發(fā)明實施例由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

20、一、本發(fā)明整合無人機航測、地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)及衛(wèi)星遙感接收模塊，多源數(shù)據(jù)協(xié)同采集，全方位覆蓋森林的宏觀到微觀層面，無人機可靈活捕捉局部高精度影像，地面?zhèn)鞲衅鲗崟r感知微環(huán)境，衛(wèi)星保障大面積長期觀測，三者相輔相成，極大縮短數(shù)據(jù)獲取周期，顯著提升森林資源監(jiān)測的時空分辨率，精準(zhǔn)勾勒樹木生長、分布細(xì)節(jié)。

21、二、本發(fā)明通過穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)傳輸層，無論是偏遠(yuǎn)林區(qū)無人機的臨時航測數(shù)據(jù)，還是持續(xù)更新的地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)，均能無縫傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，搭配數(shù)據(jù)緩存模塊防止丟包，確保數(shù)據(jù)的連貫性，各類型數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后融合分析，打破以往數(shù)據(jù)孤島局面，完整呈現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與動態(tài)演變過程，為后續(xù)決策筑牢數(shù)據(jù)根基。

22、三、本發(fā)明數(shù)據(jù)處理與分析層運用智能算法，深度剖析海量監(jiān)測數(shù)據(jù)。不僅能精準(zhǔn)識別樹種、預(yù)估材積，還能預(yù)測森林生態(tài)變化趨勢，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為極具前瞻性的決策信息，可視化子系統(tǒng)讓晦澀數(shù)據(jù)直觀可視，輔助管理人員迅速洞察森林態(tài)勢，制定針對性策略，保障森林資源的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的雙豐收。

23、四、本發(fā)明用戶交互層的監(jiān)測終端與web管理平臺，賦予一線人員與管理層即時互動能力，管理人員隨時隨地獲取一手監(jiān)測資料，遇突發(fā)狀況及時響應(yīng)，處置后系統(tǒng)持續(xù)跟進評估效果，讓森林資源管理形成閉環(huán)，提升管理效能，降低災(zāi)害損失與非法破壞風(fēng)險，守護森林生態(tài)安全。

24、上述概述僅僅是為了說明書的目的，并不意圖以任何方式進行限制。除上述描述的示意性的方面、實施方式和特征之外，通過參考附圖和以下的詳細(xì)描述，本發(fā)明進一步的方面、實施方式和特征將會是容易明白的。