本發(fā)明涉及遙感監(jiān)測，具體為基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有衛(wèi)星遙感技術(shù)雖然能夠提供大范圍的監(jiān)測能力，尤其是在廣域環(huán)境下具有顯著優(yōu)勢，但在草原生態(tài)監(jiān)測中仍然面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，衛(wèi)星遙感的空間分辨率較低，通常無法捕捉到草原生態(tài)系統(tǒng)的細節(jié)變化，尤其是在草甸草原這類地形復雜、植被類型多樣的區(qū)域。例如，草原中不同草種、植被密度、土壤濕度等小范圍的生態(tài)變化，往往無法通過低分辨率的遙感影像準確反映。此外，衛(wèi)星遙感的光譜分辨率有限，難以區(qū)分相似植被類型或不同生長階段的植被差異。這使得草原健康狀態(tài)的評估存在不精確的問題，無法滿足細致的生態(tài)管理需求。另一方面，草甸草原通常位于山地、丘陵等地形復雜區(qū)域，且植被覆蓋類型多樣，如灌木叢、草地、濕地等，這些不同類型的地物在遙感影像中的表現(xiàn)可能會受到陰影、遮擋、環(huán)境干擾等因素的影響，從而降低遙感技術(shù)在這些地區(qū)的準確性。再加上草原的生態(tài)變化往往具有局部性和短期波動的特點，現(xiàn)有衛(wèi)星遙感技術(shù)難以提供足夠高的時間分辨率以捕捉這些細微變化。

2、因此，盡管衛(wèi)星遙感技術(shù)在草原生態(tài)監(jiān)測中有其獨特的優(yōu)勢，如大范圍覆蓋和實時數(shù)據(jù)采集能力，但其空間和光譜分辨率的局限性使得對草甸草原這樣復雜環(huán)境中的生態(tài)變化進行精細監(jiān)測和準確評估仍然存在困難。這要求進一步的技術(shù)創(chuàng)新和多源數(shù)據(jù)融合，以提升監(jiān)測的精度和可操作性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)，解決了衛(wèi)星遙感技術(shù)的空間和光譜分辨率的局限性使得對草甸草原這樣復雜環(huán)境中的生態(tài)變化進行精細監(jiān)測和準確評估仍然存在困難。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括：環(huán)境感知判斷模塊，用于實時獲取氣象數(shù)據(jù)和草地健康狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析環(huán)境變化對監(jiān)測精度的影響，并根據(jù)分析結(jié)果智能調(diào)整數(shù)據(jù)采集模式，優(yōu)先選擇適合當前環(huán)境條件的監(jiān)測方式；

5、數(shù)據(jù)協(xié)同管理模塊，用于根據(jù)實時環(huán)境狀態(tài)和設(shè)備工作狀態(tài)，動態(tài)調(diào)度衛(wèi)星遙感、無人機影像和地面?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)源，并優(yōu)化其采集策略，確保監(jiān)測區(qū)域的覆蓋范圍和數(shù)據(jù)精度；

6、數(shù)據(jù)處理模塊，用于對來自不同數(shù)據(jù)源的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行加權(quán)融合，結(jié)合各數(shù)據(jù)源的分辨率、采樣頻率、空間分布，生成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集，還用于針對數(shù)據(jù)丟失、噪聲或異常數(shù)據(jù)進行修復，采用插值算法或多源數(shù)據(jù)補償技術(shù)，提升數(shù)據(jù)的完整性和精度；通過數(shù)據(jù)處理模塊對來自不同數(shù)據(jù)源的原始數(shù)據(jù)進行融合、清洗、修復和增強，確保最終輸出的數(shù)據(jù)在分辨率和精度上達到所需標準；

7、決策響應(yīng)模塊，用于根據(jù)實時數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)判斷，自動做出決策并采取應(yīng)急響應(yīng)措施，以應(yīng)對突發(fā)情況，保證監(jiān)測任務(wù)的順利執(zhí)行；

8、資源監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控各傳感器的工作狀態(tài)、電池電量、通信質(zhì)量，當監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障或性能下降時，自動通知管理人員并執(zhí)行相應(yīng)的維護或替換操作。

9、優(yōu)選的，所述環(huán)境感知判斷模塊包括：

10、氣象數(shù)據(jù)分析模塊，用于獲取并分析氣象數(shù)據(jù)，所述氣象數(shù)據(jù)包括降水量、溫度、風速、濕度，以評估其對數(shù)據(jù)采集精度的潛在影響，并自動調(diào)整監(jiān)測策略；

11、植被狀態(tài)判斷模塊，用于實時監(jiān)測草原的生長指標，生長指標包括綠化度、草高、草地密度，評估草原的健康狀況，并在出現(xiàn)異常時調(diào)整監(jiān)測方式。

12、優(yōu)選的，所述氣象數(shù)據(jù)分析模塊的使用過程：首先從多個氣象源，收集實時氣象數(shù)據(jù)，氣象源包括氣象站、衛(wèi)星、氣象模型，實時氣象數(shù)據(jù)包括降水量、溫度、風速、濕度，對于降水量，降水量較高時，會導致地面?zhèn)鞲衅髡`差增大，影響草原的健康監(jiān)測；系統(tǒng)會根據(jù)降水量的變化調(diào)整數(shù)據(jù)采集策略，減少受天氣影響的地面數(shù)據(jù)采集任務(wù)；對于溫度，極端溫度時，包括高溫或低溫，會對草原生長狀況產(chǎn)生影響，溫度的變化也可能影響衛(wèi)星或無人機的遙感數(shù)據(jù)精度；系統(tǒng)會評估溫度對監(jiān)測精度的影響，并優(yōu)先選擇衛(wèi)星遙感或高空無人機；對于風速，高風速條件下，無人機的飛行穩(wěn)定性可能受到影響，系統(tǒng)會根據(jù)風速自動調(diào)整無人機的監(jiān)測任務(wù)，并選擇更穩(wěn)定的監(jiān)測手段；對于濕度，濕度過高時，影響傳感器的性能，尤其是影響電池和通信質(zhì)量，系統(tǒng)會調(diào)整監(jiān)測頻率或切換數(shù)據(jù)采集手段；根據(jù)對氣象數(shù)據(jù)的分析，氣象數(shù)據(jù)分析模塊將自動調(diào)整監(jiān)測策略，即數(shù)據(jù)采集策略；若環(huán)境因素不利于數(shù)據(jù)采集，則減少對區(qū)域或時段的監(jiān)測，或采用衛(wèi)星遙感或無人機。

13、優(yōu)選的，所述植被狀態(tài)判斷模塊的使用過程：首先通過不同數(shù)據(jù)源，包括衛(wèi)星遙感、無人機影像、地面?zhèn)鞲衅?，采集草原的生長指標數(shù)據(jù)，生長指標數(shù)據(jù)包括綠化度、草高、草地密度；其中，綠化度為草地的綠色覆蓋程度，用來判斷草原的生長狀況，草高反映草地植被的生長高度，是草地健康的重要指標，草地密度反映草地的植被覆蓋程度，高密度的草地通常意味著更好的生態(tài)環(huán)境；根據(jù)采集到的生長指標數(shù)據(jù)，分析草原的健康狀況，如果發(fā)現(xiàn)草原的健康狀態(tài)異常，包括草高過低、綠化度下降、草地密度不均，將自動做出調(diào)整，包括監(jiān)測方式調(diào)整、數(shù)據(jù)采集頻率調(diào)整以及異常情況下的應(yīng)急響應(yīng)；其中，對于監(jiān)測方式的調(diào)整：如果草原的健康狀況出現(xiàn)區(qū)域的草原衰退、病蟲害，則增加對區(qū)域的監(jiān)測頻次，或調(diào)整監(jiān)測手段以獲取更精確的數(shù)據(jù)；包括增加對地面?zhèn)鞲衅鞯氖褂?，減少依賴衛(wèi)星遙感的數(shù)據(jù)，確保能夠捕捉到細節(jié)；對于數(shù)據(jù)采集頻率調(diào)整：在草原健康狀況較好時，降低數(shù)據(jù)采集頻率，減少對監(jiān)測資源的消耗；而在草原健康狀況異常時，增加數(shù)據(jù)采集頻率，確保及時發(fā)現(xiàn)問題；對于異常情況下的應(yīng)急響應(yīng)：在發(fā)現(xiàn)草原出現(xiàn)嚴重健康問題時，包括大規(guī)模草原枯萎、病蟲害，植被狀態(tài)判斷模塊將與決策響應(yīng)模塊協(xié)同工作，觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng)；包括：自動調(diào)整監(jiān)測區(qū)域，啟用更多的無人機或地面?zhèn)鞲衅鲗Ξ惓^(qū)域進行高密度監(jiān)測。

14、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)協(xié)同管理模塊包括資源調(diào)度模塊，根據(jù)實時氣象條件和草原生長狀態(tài)的變化，動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)源的采集優(yōu)先級，選擇最合適的數(shù)據(jù)源進行數(shù)據(jù)采集。

15、優(yōu)選的，所述資源調(diào)度模塊根據(jù)實時氣象條件和草原生長狀態(tài)的變化，動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)源的采集優(yōu)先級，選擇最合適的數(shù)據(jù)源進行數(shù)據(jù)采集的過程包括：首先實時獲取氣象數(shù)據(jù)和草原生長狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)氣象數(shù)據(jù)評估不同數(shù)據(jù)源的適用性，得到實時氣象條件的評估結(jié)果，包括：大風、強降水的惡劣天氣會影響無人機的飛行穩(wěn)定性和地面?zhèn)鞲衅鞯挠行?，?yōu)先選擇衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行監(jiān)測；在晴朗或穩(wěn)定氣象條件下，無人機數(shù)據(jù)和地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)的精度高，優(yōu)先選擇無人機和地面?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)源進行局部精細監(jiān)測；隨后根據(jù)草原生長狀態(tài)數(shù)據(jù)評估數(shù)據(jù)源的適用性，得到草原生長狀態(tài)的評估結(jié)果，包括：草原生長旺盛時，衛(wèi)星遙感和無人機進行大范圍和高分辨率的監(jiān)測，優(yōu)先使用衛(wèi)星遙感與無人機數(shù)據(jù)；草原生長受旱情或凍害時，地面?zhèn)鞲衅魈峁┑母呔葦?shù)據(jù)更為重要，此時優(yōu)先使用地面?zhèn)鞲衅鳎?/p>

16、根據(jù)實時氣象條件和草原生長狀態(tài)的評估結(jié)果，動態(tài)調(diào)整各數(shù)據(jù)源的采集優(yōu)先級；過程為：當氣象條件惡劣時，包括風速過高或降水量過大，選擇衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，因其不受地面天氣影響，能夠提供大范圍的監(jiān)測；當氣象條件良好時，包括在風速適中、無降水等條件下，選擇無人機和地面?zhèn)鞲衅鬟m用于獲取高精度的數(shù)據(jù)；在草原生長狀態(tài)中，在草原生長健康時，優(yōu)先選擇衛(wèi)星遙感和無人機提供的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星遙感和無人機提供的數(shù)據(jù)覆蓋廣、分辨率高，適用于全面監(jiān)測；在草原受限生長時，優(yōu)先選擇地面?zhèn)鞲衅鳙@取的生長狀態(tài)數(shù)據(jù)；

17、隨后根據(jù)調(diào)整后的優(yōu)先級，動態(tài)調(diào)度數(shù)據(jù)源，得到調(diào)度結(jié)果；調(diào)度過程包括：基于衛(wèi)星遙感適用于大范圍監(jiān)測，地面?zhèn)鞲衅鬟m用于細致的局部數(shù)據(jù)采集，根據(jù)氣象和草原生長狀態(tài)，優(yōu)先選擇適用的數(shù)據(jù)源進行數(shù)據(jù)采集；同時，在草原生長旺盛或氣象條件穩(wěn)定時，增加數(shù)據(jù)采集頻率；在環(huán)境惡劣時，減少采集頻率，確保監(jiān)測區(qū)域的重點覆蓋；

18、最后根據(jù)調(diào)度結(jié)果，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)，確保監(jiān)測區(qū)域的全面覆蓋和數(shù)據(jù)的高精度，在設(shè)備故障或數(shù)據(jù)源不可用時，系統(tǒng)會自動切換到備用數(shù)據(jù)源，以保證監(jiān)測任務(wù)的順利進行。

19、優(yōu)選的，所述決策響應(yīng)模塊包括：

20、邏輯判斷模塊，用于基于實時采集的數(shù)據(jù)和環(huán)境狀態(tài)分析，自動評估當前的監(jiān)測需求，生成相應(yīng)的采集策略，并調(diào)整數(shù)據(jù)源的采集頻率和區(qū)域；

21、應(yīng)急響應(yīng)模塊，用于當系統(tǒng)檢測到突發(fā)情況時，所述突發(fā)情況包括設(shè)備故障、氣候異常、傳感器數(shù)據(jù)丟失，自動啟用備用設(shè)備或傳感器，并調(diào)整監(jiān)測區(qū)域和數(shù)據(jù)采集策略，確保監(jiān)測任務(wù)不受影響。

22、優(yōu)選的，所述邏輯判斷模塊，用于基于實時采集的數(shù)據(jù)和環(huán)境狀態(tài)分析，自動評估當前的監(jiān)測需求，生成相應(yīng)的采集策略，并調(diào)整數(shù)據(jù)源的采集頻率和區(qū)域的過程包括：實時采集多種來源的數(shù)據(jù)，得到實時采集數(shù)據(jù)，包括氣象數(shù)據(jù)、草原生長狀態(tài)數(shù)據(jù)以及監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；氣象數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、風速、降水量，草原生長狀態(tài)數(shù)據(jù)包括綠化度、草高、草地密度，監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)包括傳感器電池電量、通信質(zhì)量、設(shè)備故障狀態(tài)；環(huán)境感知判斷模塊評估當前的氣象條件和草原生長狀態(tài)，根據(jù)實時采集數(shù)據(jù)進行初步分析，確定監(jiān)測需求；

23、根據(jù)實時采集數(shù)據(jù)進行分析，得到分析結(jié)果，過程為：分析當前氣象條件中的降水、風速對監(jiān)測任務(wù)的影響；包括：在大雨或高風天氣時，無人機無法正常工作，需增加衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的采集頻率；在氣象條件穩(wěn)定的情況下，無人機進行高精度的監(jiān)測，增加無人機數(shù)據(jù)的采集頻率；根據(jù)草原的生長狀況中的綠化度、草高，判斷監(jiān)測需求，包括：草原生長旺盛時，通過衛(wèi)星遙感和無人機進行大范圍監(jiān)測，減少地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)的采集頻率；草原生長受干旱、凍害時，優(yōu)先增加地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)的采集頻率，以獲取更高精度的局部數(shù)據(jù)；實時檢查設(shè)備的工作狀態(tài)，包括電池電量、通信質(zhì)量，確保設(shè)備運行良好；如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或性能下降，則調(diào)整監(jiān)測策略，啟用備用設(shè)備；

24、基于監(jiān)測需求和分析結(jié)果，自動生成相應(yīng)的采集策略，包括：根據(jù)氣象和草原生長狀態(tài)，自動調(diào)整數(shù)據(jù)源的優(yōu)先級；包括：在不利氣象條件下，優(yōu)先使用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，在草原生長旺盛時，優(yōu)先使用無人機進行精細監(jiān)測；根據(jù)實時分析結(jié)果自動調(diào)整采集頻率，包括：如果草原生長狀態(tài)變化顯著，則增加對區(qū)域的監(jiān)測頻率，在氣象條件不穩(wěn)定時，減少對高頻數(shù)據(jù)采集的依賴，優(yōu)先進行低頻的數(shù)據(jù)收集；

25、根據(jù)環(huán)境變化和監(jiān)測需求，優(yōu)化數(shù)據(jù)采集的空間區(qū)域，包括：草原生長密集的區(qū)域需要進行更頻繁和詳細的監(jiān)測，在異常氣象條件下，需要將監(jiān)測重點放在局部區(qū)域，特別是出現(xiàn)異常現(xiàn)象的地方；

26、在出現(xiàn)突發(fā)設(shè)備故障、數(shù)據(jù)丟失、極端氣象變化的情況時，邏輯判斷模塊立即作出反應(yīng)，并根據(jù)預設(shè)的應(yīng)急響應(yīng)規(guī)則進行自動調(diào)整，得到調(diào)整結(jié)果，包括：啟用備用設(shè)備、調(diào)整采集策略；如發(fā)現(xiàn)主設(shè)備無法正常工作，系統(tǒng)將自動啟用備用設(shè)備或數(shù)據(jù)源；當草原生長狀態(tài)急劇變化或氣象條件突變時，系統(tǒng)會實時調(diào)整采集區(qū)域和頻率，以應(yīng)對突發(fā)的環(huán)境變化，確保監(jiān)測任務(wù)不受影響。

27、基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

28、a：實時獲取氣象數(shù)據(jù)和草原生長狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過環(huán)境感知判斷模塊分析并評估環(huán)境影響，生成數(shù)據(jù)采集策略；

29、b：根據(jù)實時環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)協(xié)同管理模塊調(diào)度衛(wèi)星遙感、無人機影像和地面?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)源，確保最優(yōu)資源分配；

30、c：將采集的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊，對數(shù)據(jù)進行融合、修復和增強，提升數(shù)據(jù)精度和可靠性；

31、d：通過決策響應(yīng)模塊實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)邏輯判斷自動調(diào)整數(shù)據(jù)采集模式，并在出現(xiàn)故障或異常時啟動應(yīng)急響應(yīng)措施。

32、優(yōu)選的，步驟2中的調(diào)度策略包括：根據(jù)氣象數(shù)據(jù)、草原生長狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)，自動選擇最合適的監(jiān)測手段，并動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)采集頻率和區(qū)域；步驟3中的數(shù)據(jù)處理包括：對衛(wèi)星遙感、無人機影像和地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)進行加權(quán)融合，利用數(shù)據(jù)修復算法填補缺失數(shù)據(jù)，采用增強算法提高數(shù)據(jù)分辨率和精度；步驟4中的應(yīng)急響應(yīng)措施包括：啟用備用傳感器、調(diào)整監(jiān)測區(qū)域和數(shù)據(jù)采集策略，并在設(shè)備故障時自動通知管理人員進行修復或替換。

33、（三）有益效果

34、本發(fā)明提供了基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)。具備以下有益效果：

35、（一）該基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過多種數(shù)據(jù)源的智能融合、環(huán)境自適應(yīng)調(diào)節(jié)、動態(tài)資源優(yōu)化和異常數(shù)據(jù)修復機制，顯著提高了草甸草原復雜環(huán)境下的生態(tài)監(jiān)測精度和效率，尤其是在應(yīng)對草原生態(tài)系統(tǒng)細節(jié)分析、局部變化監(jiān)測和復雜氣象條件下的監(jiān)測需求方面，彌補了傳統(tǒng)遙感技術(shù)在分辨率與精度限制上的不足。

36、（二）該基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過環(huán)境感知判斷模塊，實時獲取氣象數(shù)據(jù)并分析其對數(shù)據(jù)采集的影響，智能調(diào)整監(jiān)測策略，能夠根據(jù)實時氣象條件和草原生長狀況動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)采集方式，能夠根據(jù)氣象條件、草原健康狀況和設(shè)備狀態(tài)，自動選擇最佳的監(jiān)測手段和采集頻率，從而確保草原生態(tài)變化能夠在不同環(huán)境下被準確捕捉，避免傳統(tǒng)技術(shù)中無法處理復雜氣象條件和環(huán)境變化的問題。

37、（三）該基于天空地一體化的草甸草原衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)協(xié)同管理模塊，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、草原健康狀況以及設(shè)備工作狀態(tài)，動態(tài)優(yōu)化數(shù)據(jù)源的選擇和資源調(diào)度，確保監(jiān)測區(qū)域的精確覆蓋，在草原健康狀況異常時，系統(tǒng)能夠自動增加該區(qū)域的監(jiān)測頻率，啟用更多的無人機和地面?zhèn)鞲衅?，進行高精度的局部監(jiān)測；在氣象條件不佳或設(shè)備故障時，系統(tǒng)會自動選擇最合適的備用設(shè)備，確保監(jiān)測任務(wù)不受影響，這種自適應(yīng)調(diào)度能夠使監(jiān)測系統(tǒng)在復雜多變的環(huán)境條件下始終保持高效運行。