本發(fā)明涉及林業(yè)預(yù)警模型構(gòu)建，具體涉及一種林業(yè)有害生物預(yù)警模型構(gòu)建系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著氣候變化和全球變暖，林業(yè)有害生物的分布、生命周期和繁殖速度可能發(fā)生變化，新的有害生物種群可能出現(xiàn)入侵，例如美國(guó)白蛾等，現(xiàn)有種群的擴(kuò)散也可能加劇，氣候變化帶來(lái)的不穩(wěn)定因素使得林業(yè)有害生物的監(jiān)測(cè)和預(yù)警變得尤為重要，構(gòu)建系統(tǒng)的背景主要是為了應(yīng)對(duì)和預(yù)防林業(yè)有害生物（如害蟲(chóng)、病菌等）對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的威脅，林業(yè)有害生物的侵害不僅會(huì)破壞森林資源，導(dǎo)致木材產(chǎn)量下降，還可能引發(fā)森林火災(zāi)、影響生物多樣性等，進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成廣泛影響。

2、現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷：

3、1、現(xiàn)有構(gòu)建系統(tǒng)通常以大范圍的林區(qū)作為監(jiān)測(cè)單位，缺乏對(duì)區(qū)域內(nèi)微觀(guān)環(huán)境差異的細(xì)化分析，不同片塊的地形、氣候、植被條件等因素差異顯著，但統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)方案忽略了這些因素，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果不能全面反映局部狀況，也難以針對(duì)具體風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和防控；

4、2、現(xiàn)有技術(shù)中的監(jiān)測(cè)策略往往是基于固定的監(jiān)測(cè)力度和頻率，無(wú)法根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境變化和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，例如，當(dāng)有害生物風(fēng)險(xiǎn)突然升高時(shí)，構(gòu)建系統(tǒng)可能無(wú)法快速反應(yīng)，仍按既定計(jì)劃執(zhí)行監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域關(guān)注不足或?qū)Φ惋L(fēng)險(xiǎn)區(qū)域資源浪費(fèi)。

5、基于此，本發(fā)明提出一種林業(yè)有害生物預(yù)警模型構(gòu)建系統(tǒng)及方法，通過(guò)細(xì)化監(jiān)測(cè)單元，能夠針對(duì)不同片塊的實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)力度，提高監(jiān)測(cè)的針對(duì)性和精度，通過(guò)定期綜合分析片塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，生成整體表現(xiàn)指數(shù)并結(jié)合動(dòng)態(tài)判斷規(guī)則，動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)策略，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)環(huán)境和風(fēng)險(xiǎn)變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種林業(yè)有害生物預(yù)警模型構(gòu)建系統(tǒng)及方法，以解決背景技術(shù)中不足。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種林業(yè)有害生物預(yù)警模型構(gòu)建方法，所述構(gòu)建方法包括以下步驟：

3、構(gòu)建系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)林區(qū)劃分為多個(gè)片塊，并對(duì)每個(gè)片塊建立三維模型后，將多個(gè)片塊的三維模型組合為監(jiān)測(cè)林區(qū)預(yù)警模型；

4、為每個(gè)片塊生成初始監(jiān)測(cè)力度，獲取每個(gè)片塊的歷史有害生物數(shù)據(jù)后，歷史有害生物數(shù)據(jù)包括有害生物多樣性幅值以及種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值，將有害生物多樣性幅值以及種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值代入評(píng)估模型，評(píng)估模型為每個(gè)片塊輸出影響因子，并通過(guò)影響因子重新修正每個(gè)片塊的初始監(jiān)測(cè)力度；

5、定期將所有片塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后，獲取監(jiān)測(cè)林區(qū)的整體表現(xiàn)指數(shù)，并將整體表現(xiàn)指數(shù)結(jié)合動(dòng)態(tài)判斷規(guī)則，分析是否需要對(duì)所有片塊的當(dāng)前監(jiān)測(cè)力度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，基于分析結(jié)果動(dòng)態(tài)為每個(gè)片塊生成個(gè)性化方案后，將個(gè)性化方案映射到監(jiān)測(cè)林區(qū)預(yù)警模型展示。

6、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，獲取每個(gè)片塊的歷史有害生物數(shù)據(jù)后，將有害生物數(shù)據(jù)代入評(píng)估模型，評(píng)估模型為每個(gè)片塊輸出影響因子，包括以下步驟：

7、獲取每個(gè)片塊的歷史有害生物數(shù)據(jù)，歷史有害生物數(shù)據(jù)包括有害生物多樣性幅值以及種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值，將有害生物多樣性幅值以及種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值代入評(píng)估模型，評(píng)估模型表達(dá)式為：

8、，式中，為影響因子，為有害生物多樣性幅值，為種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值，、分別為有害生物多樣性幅值以及種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值的調(diào)節(jié)系數(shù)，且、均大于0。

9、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)影響因子重新修正每個(gè)片塊的初始監(jiān)測(cè)力度，包括以下步驟：

10、獲取每個(gè)片塊的影響因子后，通過(guò)影響因子重新修正每個(gè)片塊的初始監(jiān)測(cè)力度，表達(dá)式為：，式中，為初始數(shù)據(jù)采集頻率，為修正后的數(shù)據(jù)采集頻率，為影響因子。

11、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，定期將所有片塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后，獲取監(jiān)測(cè)林區(qū)的整體表現(xiàn)指數(shù)，包括以下步驟：

12、定期獲取片塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括植被異常賦值以及有害生物監(jiān)測(cè)頻率，對(duì)植被異常賦值以及有害生物監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行歸一化處理，使植被異常賦值以及有害生物監(jiān)測(cè)頻率的取值范圍映射到[0,1]之間，獲取植被異常賦值歸一化值以及有害生物監(jiān)測(cè)頻率歸一化值，將植被異常賦值歸一化值以及有害生物監(jiān)測(cè)頻率歸一化值求和獲取片塊的表現(xiàn)因子；

13、獲取每個(gè)片塊的植被覆蓋率，將所有片塊的植被覆蓋率求和獲取覆蓋率總值，將植被覆蓋率比上覆蓋率總值得到片塊的權(quán)重系數(shù)，將所有片塊的表現(xiàn)因子加權(quán)計(jì)算后得到監(jiān)測(cè)林區(qū)的整體表現(xiàn)指數(shù)。

14、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，將整體表現(xiàn)指數(shù)結(jié)合動(dòng)態(tài)判斷規(guī)則，分析是否需要對(duì)所有片塊的當(dāng)前監(jiān)測(cè)力度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，包括以下步驟：

15、將整體表現(xiàn)指數(shù)代入動(dòng)態(tài)判斷規(guī)則，規(guī)則邏輯為：將獲取的整體表現(xiàn)指數(shù)與預(yù)設(shè)的表現(xiàn)閾值進(jìn)行對(duì)比，表現(xiàn)閾值用于判斷是否需要對(duì)監(jiān)測(cè)林區(qū)進(jìn)行管理，即動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)每個(gè)片塊的監(jiān)測(cè)力度，若整體表現(xiàn)指數(shù)大于等于表現(xiàn)閾值，判斷需要對(duì)監(jiān)測(cè)林區(qū)進(jìn)行管理，若整體表現(xiàn)指數(shù)小于表現(xiàn)閾值，判斷不需要對(duì)監(jiān)測(cè)林區(qū)進(jìn)行管理。

16、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，基于分析結(jié)果動(dòng)態(tài)為每個(gè)片塊生成個(gè)性化方案后，將個(gè)性化方案映射到監(jiān)測(cè)林區(qū)預(yù)警模型展示，包括以下步驟：

17、將片塊的表現(xiàn)因子與第一梯度閾值以及第二梯度閾值進(jìn)行對(duì)比，第一梯度閾值用于判斷是否需要調(diào)小片塊的監(jiān)測(cè)力度，第二梯度閾值用于判斷是否需要增大片塊的監(jiān)測(cè)力度；

18、若片塊的表現(xiàn)因子小于第一梯度閾值，判斷需要調(diào)小片塊的監(jiān)測(cè)力度，調(diào)節(jié)算法為：，式中，為二次調(diào)節(jié)后的數(shù)據(jù)采集頻率，為修正后的數(shù)據(jù)采集頻率，為表現(xiàn)因子；

19、若片塊的表現(xiàn)因子大于等于第一梯度閾值，且表現(xiàn)因子小于等于第二梯度閾值，判斷不需要對(duì)該片塊的監(jiān)測(cè)力度進(jìn)行調(diào)節(jié)；

20、若片塊的表現(xiàn)因子大于第二梯度閾值，判斷需要增大片塊的監(jiān)測(cè)力度，調(diào)節(jié)算法為：，式中，為二次調(diào)節(jié)后的數(shù)據(jù)采集頻率，為修正后的數(shù)據(jù)采集頻率，為表現(xiàn)因子。

21、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述植被異常賦值的獲取邏輯為：通過(guò)無(wú)人機(jī)收集片塊的遙感圖像，通過(guò)現(xiàn)有圖片識(shí)別技術(shù)識(shí)別出區(qū)域中的植被正常顏色以及異常顏色，將遙感圖像劃分為若干1×1網(wǎng)格，獲取異常顏色網(wǎng)格數(shù)量后，將異常顏色網(wǎng)格數(shù)量除以遙感圖像總網(wǎng)格數(shù)量獲取植被異常賦值。

22、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述有害生物多樣性幅值的計(jì)算邏輯為：基于數(shù)據(jù)庫(kù)獲取片塊中有害生物種類(lèi)數(shù)量、有害生物種類(lèi)增長(zhǎng)率以及有害生物種類(lèi)減少率，計(jì)算獲取有害生物多樣性幅值，表達(dá)式為：，式中，為有害生物種類(lèi)數(shù)量，表示在時(shí)間時(shí)刻的有害生物種類(lèi)增長(zhǎng)率，表示在時(shí)間時(shí)刻的有害生物種類(lèi)減少率，表示監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)，、、分別為信息增益，且。

23、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值的計(jì)算邏輯為：基于數(shù)據(jù)庫(kù)獲取當(dāng)前片塊中有害生物遷出量，并在當(dāng)前片塊中有害生物遷出時(shí)，獲取片塊周邊其他片塊中有害生物遷入量，將當(dāng)前片塊有害生物遷出量與其他片塊有害生物遷入量求和除以二獲取遷出影響指數(shù)，獲取當(dāng)前片塊中有害生物遷入量，并在當(dāng)前片塊中有害生物遷入時(shí)，獲取片塊周邊其他片塊中有害生物遷出量，將當(dāng)前片塊有害生物遷入量與其他片塊有害生物遷出量求和除以二獲取遷入影響指數(shù)；

24、獲取當(dāng)前片塊多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的遷出影響指數(shù)以及遷入影響指數(shù)后，計(jì)算遷出影響指數(shù)均值以及遷出影響指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算遷入影響指數(shù)均值以及遷入影響指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，將遷出影響指數(shù)均值比上遷出影響指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差獲取遷出影響變異系數(shù)，將遷入影響指數(shù)均值比上遷入影響指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差獲取遷入影響變異系數(shù)；

25、對(duì)遷出影響變異系數(shù)與遷入影響變異系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，使遷出影響變異系數(shù)與遷入影響變異系數(shù)的取值范圍映射到[0,1]之間，將歸一化完成后的遷出影響變異系數(shù)與遷入影響變異系數(shù)求和獲取種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值，種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)幅值充分考慮了當(dāng)前片塊有害生物在時(shí)間以及空間上的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。

26、一種林業(yè)有害生物預(yù)警模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括模型構(gòu)建模塊、監(jiān)測(cè)力度修正模塊、動(dòng)態(tài)優(yōu)化模塊；

27、模型構(gòu)建模塊：將監(jiān)測(cè)林區(qū)劃分為多個(gè)片塊，并對(duì)每個(gè)片塊建立三維模型后，將多個(gè)片塊的三維模型組合為監(jiān)測(cè)林區(qū)預(yù)警模型；

28、監(jiān)測(cè)力度修正模塊：為每個(gè)片塊生成初始監(jiān)測(cè)力度，獲取每個(gè)片塊的歷史有害生物數(shù)據(jù)后，將有害生物數(shù)據(jù)代入評(píng)估模型，評(píng)估模型為每個(gè)片塊輸出影響因子，并通過(guò)影響因子重新修正每個(gè)片塊的初始監(jiān)測(cè)力度；

29、動(dòng)態(tài)優(yōu)化模塊：定期將所有片塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后，獲取監(jiān)測(cè)林區(qū)的整體表現(xiàn)指數(shù)，并將整體表現(xiàn)指數(shù)結(jié)合動(dòng)態(tài)判斷規(guī)則，分析是否需要對(duì)所有片塊的當(dāng)前監(jiān)測(cè)力度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，基于分析結(jié)果動(dòng)態(tài)為每個(gè)片塊生成個(gè)性化方案后，將個(gè)性化方案映射到監(jiān)測(cè)林區(qū)預(yù)警模型展示。

30、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

31、本發(fā)明通過(guò)獲取每個(gè)片塊的歷史有害生物數(shù)據(jù)后，將有害生物數(shù)據(jù)代入評(píng)估模型，評(píng)估模型為每個(gè)片塊輸出影響因子，并通過(guò)影響因子重新修正每個(gè)片塊的初始監(jiān)測(cè)力度，定期將所有片塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后，獲取監(jiān)測(cè)林區(qū)的整體表現(xiàn)指數(shù)，并將整體表現(xiàn)指數(shù)結(jié)合動(dòng)態(tài)判斷規(guī)則，分析是否需要對(duì)所有片塊的當(dāng)前監(jiān)測(cè)力度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，基于分析結(jié)果動(dòng)態(tài)為每個(gè)片塊生成個(gè)性化方案后，將個(gè)性化方案映射到監(jiān)測(cè)林區(qū)預(yù)警模型展示。構(gòu)建系統(tǒng)通過(guò)細(xì)化監(jiān)測(cè)單元，能夠針對(duì)不同片塊的實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)力度，提高監(jiān)測(cè)的針對(duì)性和精度，通過(guò)定期綜合分析片塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，生成整體表現(xiàn)指數(shù)并結(jié)合動(dòng)態(tài)判斷規(guī)則，動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)策略，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)環(huán)境和風(fēng)險(xiǎn)變化。