 天空地一体化智能监测系统 背景资料 三江源地区地处青藏高原腹地，位于青海省南部，农业生产以草地畜牧业为主，也是我国重要的生态屏障，被称为“中华水塔”的三江源是我国重要的淡水供给地。 藏羚羊由于生态环境的改善和武装盗猎活动的减少，2016年已经由濒危动物变为近危动物。 为什么要进行动植物监测 三江源地区生态环境脆弱，一旦受到较大干扰，该地区的生态系统服务功能可能发生难以逆转的变化。为了分析食草动物对草畜（含食草野生动物）平衡的影响，需要进行草情和食草动物数量监测。 草情中的草的产量分布可以通过卫星遥感获取。为实施以草定畜工程，确保草场不再由于不合理利用而退化，需要对食草动物数量进行动态监测，实现三江源地区草地生态系统的可持续利用与野生动物保护的双赢目标。  之前是如何进行监测的 由于三江源地区海拔高、面积广，气候条件极为恶劣，传统的基于地面观测动物数量的调查方法需要更多的人力、物力、财力。 之前监测队员寻找藏羚羊是通过足迹和粪便来判断和寻找藏羚羊。在监测区域开车寻找，车进不去的就派摩托车进入，摩托车走不了的就派马队进入寻找勘察。找到藏羚羊后，通过人工计数的方式来计算藏羚羊的数量，当种群数量较多移动较快时，这种方式准确的计算出藏羚羊的数量难度很大。 天空地一体化智能监测系统的组成 通过卫星遥感影像，采用草地生物量估算模型，并在研究区域内选取典型样方获取实地生物量数据来提高估算模型的精度，绘制出三江源草地地上生物量的空间分布图。运用无人机遥感成像和机器学习技术，快速统计出监测动物（例如藏羚羊）的个数。 卫星成像  三江源草地地上生物量卫星遥感监测结果 通过遥感卫星从700~800km的高空拍摄图像，放大后可以很清晰的看清篮球场大小的区域。主要用于植被和水资源的图像绘制和勘察。 无人机成像  科研人员操控无人机起飞 近年无人机技术的快速发展，无人机影像具有低成本、高时效、高分辨率的一系列优点。 无人机在50-100米的高度进行航拍，获取藏羚羊群的影像。在100米高度拍摄的照片分辨率能达到2-3厘米，大概一枚硬币那么大。而藏羚羊在图像上看能够达到40枚硬币大小，特征还是很清晰的。  无人机拍摄的藏羚羊群照片  将拍摄照片灰化处理  将照片去背景后变成黑白图像  通过处理后得到的最后图像 无人机统计藏羚羊数据需要解决的难题 难题1：皮毛颜色不均 由于部分动物的毛色不均一，经过黑白处理后会产生小型黑洞，造成识别率下降。解决的方式就是利用数学算法（闭运算）将黑洞补全。  处理前图像  处理后图像 利用数学算法填充黑洞  难题2：个体之间太近造成图像粘连 在密集的动物群中相邻个体无法分开，造成计数数量偏小，需要采用数学算法对影像中的个体进行瘦身。按羊大小等比例缩小，让两只羊之间产生缝隙，保证两只羊不会挨在一起。 利用数学算法分开粘连个体 处理前图像 处理后图像 天空地一体化智能监测系统技术效果验证 究竟天空地一体化智能监测系统通过无人机计算的数量是否准确呢？《机智过人》节目组找来了藏羚羊保护队的成员和无人机科研人员一起，对指定区域内的藏羚羊数量进行统计。最后人工和无人机统计的数量相比较，误差不到3%，达到要求通过检验。 天空地一体化智能监测系统技术的应用效果 藏羚羊护航队配备无人机和机器学习系统后将扩大观测范围和提高工作效率，无人机可轻松翻山越水，减小观测的劳动强度。还可以帮助放牧，管理家养的动物。 项目科研应用的领域为野生动物监测。可以实现对野生动物数量、种群分布、生长情况的监测，还可实现对濒危、极危动物和外来物种的跟踪监测。 未来可期 美丽的三江源藏羚羊群 良好的生态系统是地球可持续发展的保证，是人类赖以生存的基石。野生动物是生态系统重要的组成部分。天空地一体化智能监测系统能够监测野生动物的数量、分布以及生长环境，对于野生动物的保护有着巨大的促进作用。科技助力生态系统保护沿着智能化、高效化的方向发展。 观人机大战 看机智过人 |
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