一、背景

随着人工智能、无人机、云计算、大数据等新一代信息技术的发展，森林草原湿地调查监测有了更好的设备和技术支撑，利用UAV和智能终端改进传统生态资源监测方法和效率成为可能。

本系统由兰州大学农业科技学院和鲁朗软件开发完成，按照统一本底、统一时点、统一标准的原则，构建了林地、草地、湿地统一调查监测体系，开展林草湿调查监测工作，着力推进符合国家和省市要求的调查监测。利用遥感、模型、大数据等先进技术手段，定期调查、年度监测和专项调查监测相结合，全面查清、准确掌握林草湿资源的种类、数量、结构、分布、质量、功能、保护与利用状况及其消长动态和变化趋势。产出林草湿资源现状及动态变化数据，全面评价林草湿资源及其生态系统状况和变化趋势，为林草湿资源及自然资源保护管理提供支撑。

本系统主要资源调查和监测。利用基于简易无人机或手机拍摄的样地景观照片分析森林草地湿地类型，结合样方及其各种资源物种的手机照片，快速识别各类生物物种，进而分析样方尺度的各种技术指标，如草地多度、频度，自动计算盖度和生物量（如基于UAV技术或实测的草高和基于照片计算的盖度），对改进传统资源调查方法、提升调查精度、提高工作效率、实现数据共享，有效解决资源调查和研究中存在的重大问题，具有极其重要的意义。

本产品从森林草原和湿地调查的需求出发，开发支持UAV、PC和手机的“物种智能识别系统”，以本系统为核心配套开发“外业调查数据采集共享平台”，实现资源调查中任务分解、图像智能识别分析、空间定位及数据保存等功能，提高各类资源的指标调查的工作效率，为国家重大战略需求提供基础性的科技支撑。

系统主要由手机APP、外业调查数据采集共享平台、人工智能识别引擎以及算法和模型训练平台组成。

二、主要功能（以草地资源调查为例）

1.草地调查数据采集共享平台

1.1高清卫星地图

引入第三方高清卫星地图，方便定位进行基于地图的样方、样地管理。

1.2草地调查管理（样地、样方）

对需要调查的草地以项目的方式进行管理。支持项目的创建、修改、删除、查询；创建调查样地、样方单元，形成调查工作的量化、数据化。

1.3调查任务列表

根据调查工作的量化数据，指定样地样方的调查人员或小组，形成任务列表。

1.4样地数据采集和管理

根据样地数据采集的标准，开发数据采集模版。支持数据的增删改查。支持样地图库等现场照片、视频的增删。支持APP录入数据的展示、支持手工录入和修改采集的数据。

1.5样方数据采集和管理

根据样方数据采集的标准，开发数据采集模版。支持数据的增删改查。支持样方图库等现场照片、视频的增删。支持APP录入数据的展示、支持手工录入和修改采集的数据。

1.6样方、样地调查报告生成

根据要求按指定的维度生成调查数据报告。

1.7系统数据统计分析和可视化

根据项目需求进行系统数据的统计分析和可视化展示。包括并不限于用户、调查对象、样方样地的横向和纵向数据等。

2.草地植物类型快速识别系统

2.1草地类型识别

提供一个在线服务的识别引擎，根据景观照片，对草地类型进行识别。

2.2样方尺度牧草植物识别

提供一个在线服务的识别引擎，对样方内的牧草植物进行识别。

2.3统计分析样方尺度的多度、频度、密度

提供一个在线服务引擎，对样方内植物的多度、频度、密度进行统计和计算。

2.4计算样方尺度的植物盖度和生物量

提供一个在线服务的识别引擎，对样方及样地尺度内的植物盖度进行智能识别和服务；根据补充的植物高度，依据相关算法进行生物量的计算。

2.5外部照片的物种识别

基于上述引擎，提供一个Portal，支持对外部照片的智能识别，包括手机、相机、无人机拍摄的图片，基于PC浏览器上传到系统进行识别，支持单一图片和批量识别功能。

识别精度（基于随机通用的符合预先设置场景的测试数据集）

3.算法和离线模型训练平台

3.1图像库建设和标注

根据草地植物类型快速识别系统的需求，分门别类建设图像库，并进行科学合理的数据标注用于模型训练。

3.2算法和模型训练、测试和评估

基于包括深度学习在内的人工智能技术，编写适合项目需要的算法逻辑，机型智能识别模型的训练、测试和质量评估。当模型满足质量要求时提供线上服务。

4.草地外业调查用手机APP（支持离线作业模式）

4.1调查作业任务列表

从草地调查数据采集共享平台获取调查作业任务列表；

获得个人所负责的样地样方列表。

4.2高清卫星地图

从APP端加载高清卫星地图，展示外业作业的位置标点等信息。

4.3样方样地选择

从样地样方列表中，选择当前工作的样地或样方；

进行数据采集录入等外业作业。

4.4定位和拍照

提供定位功能；

提供拍照功能；

支持多张照片拍摄上传删减等功能；

4.5智能辅助识别（多种模型）

根据选定的照片进行智能识别；

可以使用单图、也可以使用多图求平均作为某项数据的调查结果；

4.6数据编辑、修改、删除、查询

支持对智能辅助结果的编辑修改；

支持全手工录入。

4.7统计分析和可视化

将单一样方样地的数据进行统计分析和可视化展示；

将整个项目整体调查的结果进行统计分析和可视化展示；

三、应用案例

本产品在部分省市草原草地资源调查、生态调查项目中得到成功应用。