第五届中国林草计算机应用大会第三分会场以“林草智能感知与数字孪生”为主题,与会者交流研讨了生态环境监测、生物多样性监测、野生动物智能调查监测、森林碳汇干扰类型识别、林草新技术及应用、森林地表含水率反演算法研究、猿鸣声监测、森林场景精准三维重建、林木种苗智能监测、北斗装备等领域的最新研究进展和应用实践。分会场报告由西南林业大学王雷光教授、北京林业大学张军国教授、东北林业大学景维鹏教授共同主持,由来自中国林业科学研究院、北京林业大学、南京林业大学、西安科技大学等单位的11位专家作报告分享,80余人参与了交流。
特邀报告
中南林业科技大学的邝祝芳教授的报告《基于无人机边缘计算网络的生态环境监测》精辟地阐述了无人机边缘计算网络的核心创新点,其在现代科技推动下,展现出对多变环境的适应性、对数据源的接近性以实现快速实时数据处理,以及在保障数据隐私和安全方面的高效性。报告特别强调了在技术层面的关键进展,如智能计算任务卸载、先进的数据处理与分析方法,以及通信网络的优化,这些技术的综合应用显著提升了无人机在生态环境监测中的性能和可靠性。
中国林业科学研究院资源信息研究所的于新文教授团队的刘璇昕助理研究员的《被动声学监测与生物多样性监测》,深入探讨了被动声学监测技术在生态监测领域的应用,突出了其非侵入性、低成本、广覆盖物种和大时空尺度的优势。团队在神农架国家公园的实地部署和连续记录,结合生态声学与声景生态学的方法,对生物多样性进行了深入分析,进一步推动了野生动物智能识别技术的发展。在此基础上,团队还围绕多模态识别技术展开了一系列创新研究,旨在提升监测的准确性和效率,为生物多样性保护和生态监测提供了新的视角和方法。
北京林业大学张军国教授的《基于AIoT的野生动物智能调查监测》,介绍中国在生物多样性保护方面的创新进展,红外触发相机在野生动物监测中存在的不足,其团队研发的AI智能野保相机,通过集成控制流、数据流和图像流,采用太阳能供电和热红外感应自动补光,利用压缩感知和渐进式传输策略优先传输高质量动物图像,并筛选误触发图像。同时,运用自适应增强方法自动识别野生动物,结合TC-YOLO模型识别珍稀鸟类和声纹识别技术,构建了一个动物监测数据可视化平台,显著提升了野生动物监测的效率和准确性。
南京林业大学云挺教授的《基于人工智能及数字孪生技术的森林大数据分析与可视化构建》,全面综述了近五年人工智能技术在林业领域的应用进展,涵盖了主要应用场景、典型网络框架、森林遥感影像与林木点云处理方法,并对中国在森林应用的研究数量分布进行了详细罗列,归纳整理了卫星和相机拍摄数据集。从数字孪生视角出发,利用挖掘的林木数据库资源,开展了全球林木性状比对、生长参量分析、不同物种的表观模型构建,并结合深度学习与数据挖掘方法,深入分析了林木性状差异及其与地理因素相关的表观差异,为森林资源的智能管理和科学决策提供了新的视角和方法。
北京林业大学王佳教授的《基于多源数据的森林碳源汇干扰类型识别及空间分布模拟》,深入探讨了生态系统碳循环在全球变化研究中的核心地位及其在实现双碳目标中的关键作用,并提出了三个关键科学问题:如何准确识别和区分北京市森林干扰区域的类型,如何模拟和分析这些干扰类型对森林碳源汇的空间分布影响,以及如何在CMIP6情景模式下模拟不同类型干扰对森林碳源汇的影响。团队研发相关产品、构建干扰影响模型、揭示干扰对碳通量的影响规律,并预测未来变化趋势,为降低碳通量估算的不确定性和优化森林管理提供了科学支撑。
西安科技大学李崇贵教授的《智慧感知林草新技术研究与应用》,全面展示了智慧林业领域的前沿技术和应用,涵盖了全国森林资源监测系统、守望林草云平台等大数据软件平台,以及自然保护地信息化管理系统、专项调查系统、森林经营软件系统、生物多样性管理系统和三调数据融合系统等关键项目。报告中还介绍了如何利用图像分割技术和深度学习算法构建监测区域不同林地类型主要林分因子的定量估测模型,从而实现从样地点到小班面的林分因子定量估测,这为林草资源的精准监测和管理提供了新的技术手段。
东北林业大学的邢键教授的《无人机多光谱森林地表含水率反演算法研究》,深入探讨了森林地表死可燃物含水率对林火发生和蔓延的显著影响,并展示了其团队在哈尔滨城市示范林场进行的创新性研究。通过应用RTK技术进行精确数据采集,并基于可燃物光谱的反射率特性,该研究采用了先进的深度学习模型ConvNeXt来处理多光谱影像,以预测森林地表的含水率。特别是在春季森林防火关键期,树叶尚未长出时,该方法的有效性和精确性。这项研究的成功实施,证明了结合无人机多光谱影像与深度学习算法能够高效、精确地预测森林地表含水率,为森林火灾的预防和早期预警提供了有力的技术支撑。
分会场的专题报告分别为:西南林业大学胡坤融副教授的《基于物联网和大数据的西黑冠长臂猿鸣声监测关键技术》、东北林业大学李超副教授的《无人机与手持点云深度融合的森林场景精准三维重建》、浙江农林大学梁浩副研究员的《重要林木种苗智能监测技术及装备研发》、上海华测导航技术股份有限公司郭晓辉产品总监的《北斗装备在林草信息化中的应用》。
多平台、多维度、多尺度的林草遥感新技术和方法,不仅展示了天空地一体化的立体观测能力,还体现了多尺度、多时相的数据集成分析方法。与会的专家研讨认为:林草智能感知与数字孪生的创新性工作为林业资源、生物多样性的精准监测和智能管理开辟了新途径,同时也为生态系统研究提供了全方位的技术支持,对于推动林草遥感研究和应用、增强跨学科交流、深化产学研合作具有重要意义。