CN112329594A - 松材线虫病疫木监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，涉及松材线虫病疫木监测技术领域，为解决涉及到多方协作，主要由林业局、航拍普查单位、数据处理与分析单位、疫木除治单位等，难免会在多环节中产生沟通、交流上的问题以及数据上的失真，导致松材线虫病疫木监测效果大大下降的问题。所述后台管理系统包括数据处理模块、数据管理模块、权限管理模块和项目管理模块；数据处理模块将数据可视化便于管理决策，为除治核查提供精确的数据支撑；权限管理模块对数据进行分域管理，做到了用户分权管理；项目管理模块用于对数据处理模块、数据管理模块和权限管理模块之间进度的审核、沟通管理。

Description

松材线虫病疫木监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及松材线虫病疫木监测技术领域，具体为松材线虫病疫木监测系统及其监测方法。

背景技术

松材线虫病，又称松树萎蔫病，是由松材线虫引起的具有毁灭性的森林病害，其通过松褐天牛等媒介昆虫传播于松树体内，被其感染后的松树，针叶呈黄褐色或红褐色，萎蔫下垂，树脂分泌停止，逐渐干枯死亡，最终腐烂。松材线虫致病力强，寄主死亡速度快，传播快，且常常猝不及防；一旦发生，治理难度大；松材线虫病是我国目前为止造成直接经济损失排名第一位的森林病虫害，其传播范围仍在进一步扩大。

目前，松材线虫病疫木监测涉及到多方协作，主要由林业局、航拍普查单位、数据处理与分析单位、疫木除治单位等，难免会在多环节中产生沟通、交流上的问题以及数据上的失真，导致松材线虫病疫木监测效果大大下降，不能满足使用需求。因此市场上急需松材线虫病疫木监测系统及其监测方法来解决这些问题。

发明内容

本发明的目的在于提供松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，以解决上述背景技术中提出涉及到多方协作，主要由林业局、航拍普查单位、数据处理与分析单位、疫木除治单位等，难免会在多环节中产生沟通、交流上的问题以及数据上的失真，导致松材线虫病疫木监测效果大大下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，包括后台管理系统、PC端管理系统、疫木定位系统和地面站系统，所述后台管理系统与PC端管理系统双向数据连接，所述疫木定位系统和地面站系统均与PC端管理系统双向数据连接，所述后台管理系统承担所有数据的处理和管理，所述PC端管理系统对各项数据的展示管理、编辑，所述疫木定位系统对疫木标记进行举例和方位跟踪，所述地面站系统用于控制无人机的飞行，所述后台管理系统包括数据处理模块、数据管理模块、权限管理模块和项目管理模块；

其中，数据处理模块将数据可视化便于管理决策，管理机构可以航拍区域内各小班的松材线虫病疫木调查概况、各标记的多角度截图，同时对除治前后拍摄的两次数据可同步联动对比，为除治核查提供精确的数据支撑；

权限管理模块对采集的数据信息进行分割处理，将数据进行分域管理，对用户的权限进行严格的区分，在用户查看数据信息时，对用户的权限进行查看并将相对应的数据库向用户开放，便于不同级别的用户读取相应的数据信息，从而做到了用户分权管理，不同用户在进行数据读取时得到了隔离保护，同时增加了数据安全性能；

项目管理模块用于对数据处理模块、数据管理模块和权限管理模块之间进度的审核、沟通管理。

优选的，所述数据处理模块包括图像采集系统、图像拼接系统和疫木识别标记系统；

其中，图像采集系统通过无人机搭载摄像机在松材线虫病疫区的上空对松材进行航拍，航拍过载中无人机高度需要足够的低，并需要保持一致的相对高度；

图像拼接系统将航拍的图像信息进行筛选，并将航拍的图像拼接；

疫木识别标记系统用于将拼接的图像与正常的图像之间进行比较分析，从而对疫木进行识别并将疫木进行标记，将标记的疫木自动整合并生成详细的数据。

优选的，所述数据管理模块可以对数据处理模块所生成数据在各模块进行上传、下线、查询和修改操作，从而可以提高了数据处理模块所生成数据的精准度。

优选的，所述PC端管理系统包括数据展示模块、数据编辑模块、航线规划模块和项目报备模块，所述PC端管理系统主要用户为林业管理部门，用于对本地区各项数据的展示管理、编辑，同时对本地区基于疫区小班的无人机航线规划以及监测调查项目的报备管理；

其中，数据展示模块用于对该调查区域的合成全景图、标记以及标记相关截图进行浏览，若该地区存在前后两次数据采集，可对前后数据的全景图、标记及标记截图做对比，两次数据的操作均可相互联动，方便管理机构及人员对除治情况有直观全面的了解；

数据编辑模块用于对数据展示模块展示内容的数据标记做修改确认，对基于小班地图的航线区域做地名显示编辑，以方便本地人员对区域的了解掌握；

项目报备模块用于对该地区即将履行的监测业务进行报备，方便沟通项目执行的人员挤时间安排，同时对项目的进展做跟踪，避免了不必要的干扰。

优选的，所述航线规划模块包括卫星地图系统、GPS定位系统和无人机系统；

其中，卫星地图系统用于将该松材线虫病疫区具体位置对照，便于航线规划；

GPS定位系统用于定位无人机的具体位置，从而获取无人机航拍的具体位置；

无人机系统配备自研地面站软件以满足在山地、丘陵地带的地形匹配跟随飞行，保障对地面航拍图片分辨率的一致性。

优选的，所述疫木定位系统给除治工人或农民使用，使其能够对所分配到的区域疫木标记及区域全景图在手机上进行展示，同时可更新自身定位与朝向，对某一棵疑似病疫木标记进行举例和方位跟踪，可直观地了解和追踪目的疫木，可查看其下属所有除治人员的轨迹，同时除治人员在除治砍伐完对应点位的树木后，可用APP上传照片，照片自带时间及GPS，可供管理人员审核作业完成情况，同时可以对某棵树木进行单点跟踪，显示其与自身位置更新的连线和距离，同时显示使用者自身的朝向，可为伐木工寻找定点树木提供可靠的参考。

优选的，所述地面站系统用于控制无人机的飞行，从航线规划模块中下拉规划好的航线，设置好相关拍摄参数后执行飞行任务，可查看所拍摄的俯瞰拼接全景图、每棵疑似病疫木的多角度截图。

松材线虫病疫木监测系统的监测方法，包括如下步骤：

步骤1：对发布疫区项目地点进行现场勘查，对航拍区域大小、区域大致地貌、天气状况进行计算，并对山地、丘陵地带做三维航线评估规划，规划出最佳的航线，采用大疆精灵4pro无人机，且配备1英寸2000万像素CMOS影像传感器以及7组8片全玻璃镜片组成的高解析度镜头，同时采用机械快门以防止拖影，关键性能与同级别的地面相机相当，进行航拍获取符合标准的影像资料；

步骤2：对航拍的图像信息进行筛选整理，并对其进行全景拼接，在对其进行分析、疫木识别处理和标记、自动整合报告等生成系统各模块及交付所需要的数据，并关联所有航拍图片，复盘整个工程项目任务并形成调查报告，再将调查报告提交；

步骤3：根据调查结果组织队伍进行疫木除治，并为除治工作提供精确指导；

步骤4：按照原规划的航线再次对疫区进行航拍，对航拍图像进行筛选整理，并对其进行全景拼接，导入并整理前次航拍调查松材线虫病疫木标记，并关联本次航拍图片及全景图数据；

步骤5：复盘整个工程项目任务，结合前后两次全景图、航拍图及标记数据，总结编制核查报告，根据两次报告判断疫木除治是否彻底，并将核查报告提交。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.该发明确保各个环节执行的准确性，完成整体的松材线虫病疫木监测、调查、除治、核查的业务闭环，提供一套基于精细化数据的松材线虫病疫木管理体系，所有数据可追溯，可循环检查，为松材线虫病的除治工作提供精确指导；松材线虫病疫木低空航拍监测精准率高，为彻底控制松材线虫病蔓延提供有效数据支撑；同时未来可在此图像数据基础上扩展其他林业应用。

2.该发明以航拍数据为准，全面、精准覆盖疫区所有树木，确保疫木数据完备性以及准确性，避免传统调查过程中数据遗漏缺失、人为修改等情况；所涉及的调查、除治、核查均有详细可视化影像数据支撑，所有作业前后可对比检查，在管理上可对所有作业人员的工作做复核验证，使得数据真实可靠性更佳。

3.该发明在PC端、手机端、地面站等设计上均以最简操作为设计准，方便人员上手使用，平台的权限实行分权分域制，PC端、手机端、最低以县级区域为单位的地理属性、各功能菜单等都可按照不同的角色开放不同权限。同时平台采用一整套标准数据格式，各方使用者只需满足格式标准便可上传所需数据，使得操作简单易用性且开放包容性更佳。

4.该发明可对航线规划和起飞点预设定，根据海拔生成地形匹配航线，并计算航线的风险，以便无人机飞手执飞时判断航线可行性；对执行除治的伐木工人而言，APP具备距离、方向和高度差指示，方便工人判断寻找最优到达伐木地点，提高了智慧指导性。

附图说明

图1为本发明监测系统的架构图；

图2为本发明的数据处理模块与数据管理模块原理图；

图3为本发明的航线规划模块的原理图；

图4为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，包括后台管理系统、PC端管理系统、疫木定位系统和地面站系统，后台管理系统与PC端管理系统双向数据连接，疫木定位系统和地面站系统均与PC端管理系统双向数据连接，后台管理系统承担所有数据的处理和管理，PC端管理系统对各项数据的展示管理、编辑，疫木定位系统对疫木标记进行举例和方位跟踪，地面站系统用于控制无人机的飞行，后台管理系统包括数据处理模块、数据管理模块、权限管理模块和项目管理模块；

其中，数据处理模块将数据可视化便于管理决策，管理机构可以航拍区域内各小班的松材线虫病疫木调查概况、各标记的多角度截图，同时对除治前后拍摄的两次数据可同步联动对比，为除治核查提供精确的数据支撑；

权限管理模块对采集的数据信息进行分割处理，将数据进行分域管理，对用户的权限进行严格的区分，在用户查看数据信息时，对用户的权限进行查看并将相对应的数据库向用户开放，便于不同级别的用户读取相应的数据信息，从而做到了用户分权管理，不同用户在进行数据读取时得到了隔离保护，同时增加了数据安全性能；

项目管理模块用于对数据处理模块、数据管理模块和权限管理模块之间进度的审核、沟通管理。

进一步，数据处理模块包括图像采集系统、图像拼接系统和疫木识别标记系统；

其中，图像采集系统通过无人机搭载摄像机在松材线虫病疫区的上空对松材进行航拍，航拍过载中无人机高度需要足够的低，并需要保持一致的相对高度；

图像拼接系统将航拍的图像信息进行筛选，并将航拍的图像拼接；

疫木识别标记系统用于将拼接的图像与正常的图像之间进行比较分析，从而对疫木进行识别并将疫木进行标记，将标记的疫木自动整合并生成详细的数据。

进一步，数据管理模块可以对数据处理模块所生成数据在各模块进行上传、下线、查询和修改操作，从而可以提高了数据处理模块所生成数据的精准度。

进一步，PC端管理系统包括数据展示模块、数据编辑模块、航线规划模块和项目报备模块，PC端管理系统主要用户为林业管理部门，用于对本地区各项数据的展示管理、编辑，同时对本地区基于疫区小班的无人机航线规划以及监测调查项目的报备管理；

其中，数据展示模块用于对该调查区域的合成全景图、标记以及标记相关截图进行浏览，若该地区存在前后两次数据采集，可对前后数据的全景图、标记及标记截图做对比，两次数据的操作均可相互联动，方便管理机构及人员对除治情况有直观全面的了解；

数据编辑模块用于对数据展示模块展示内容的数据标记做修改确认，对基于小班地图的航线区域做地名显示编辑，以方便本地人员对区域的了解掌握；

项目报备模块用于对该地区即将履行的监测业务进行报备，方便沟通项目执行的人员挤时间安排，同时对项目的进展做跟踪，避免了不必要的干扰。

进一步，航线规划模块包括卫星地图系统、GPS定位系统和无人机系统；

其中，卫星地图系统用于将该松材线虫病疫区具体位置对照，便于航线规划；

GPS定位系统用于定位无人机的具体位置，从而获取无人机航拍的具体位置；

无人机系统配备自研地面站软件以满足在山地、丘陵地带的地形匹配跟随飞行，保障对地面航拍图片分辨率的一致性。

进一步，疫木定位系统给除治工人或农民使用，使其能够对所分配到的区域疫木标记及区域全景图在手机上进行展示，同时可更新自身定位与朝向，对某一棵疑似病疫木标记进行举例和方位跟踪，可直观地了解和追踪目的疫木，可查看其下属所有除治人员的轨迹，同时除治人员在除治砍伐完对应点位的树木后，可用APP上传照片，照片自带时间及GPS，可供管理人员审核作业完成情况，同时可以对某棵树木进行单点跟踪，显示其与自身位置更新的连线和距离，同时显示使用者自身的朝向，可为伐木工寻找定点树木提供可靠的参考。

进一步，地面站系统用于控制无人机的飞行，从航线规划模块中下拉规划好的航线，设置好相关拍摄参数后执行飞行任务，可查看所拍摄的俯瞰拼接全景图、每棵疑似病疫木的多角度截图。

松材线虫病疫木监测系统的监测方法，包括如下步骤：

步骤1：对发布疫区项目地点进行现场勘查，对航拍区域大小、区域大致地貌、天气状况进行计算，并对山地、丘陵地带做三维航线评估规划，规划出最佳的航线，采用大疆精灵4pro无人机，且配备1英寸2000万像素CMOS影像传感器以及7组8片全玻璃镜片组成的高解析度镜头，同时采用机械快门以防止拖影，关键性能与同级别的地面相机相当，进行航拍获取符合标准的影像资料；

步骤2：对航拍的图像信息进行筛选整理，并对其进行全景拼接，在对其进行分析、疫木识别处理和标记、自动整合报告等生成系统各模块及交付所需要的数据，并关联所有航拍图片，复盘整个工程项目任务并形成调查报告，再将调查报告提交；

步骤3：根据调查结果组织队伍进行疫木除治，并为除治工作提供精确指导；

步骤4：按照原规划的航线再次对疫区进行航拍，对航拍图像进行筛选整理，并对其进行全景拼接，导入并整理前次航拍调查松材线虫病疫木标记，并关联本次航拍图片及全景图数据；

步骤5：复盘整个工程项目任务，结合前后两次全景图、航拍图及标记数据，总结编制核查报告，根据两次报告判断疫木除治是否彻底，并将核查报告提交。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，包括后台管理系统、PC端管理系统、疫木定位系统和地面站系统，其特征在于：所述后台管理系统与PC端管理系统双向数据连接，所述疫木定位系统和地面站系统均与PC端管理系统双向数据连接，所述后台管理系统承担所有数据的处理和管理，所述PC端管理系统对各项数据的展示管理、编辑，所述疫木定位系统对疫木标记进行举例和方位跟踪，所述地面站系统用于控制无人机的飞行，所述后台管理系统包括数据处理模块、数据管理模块、权限管理模块和项目管理模块；

其中，数据处理模块将数据可视化便于管理决策，管理机构可以航拍区域内各小班的松材线虫病疫木调查概况、各标记的多角度截图，同时对除治前后拍摄的两次数据可同步联动对比，为除治核查提供精确的数据支撑；

权限管理模块对采集的数据信息进行分割处理，将数据进行分域管理，对用户的权限进行严格的区分，在用户查看数据信息时，对用户的权限进行查看并将相对应的数据库向用户开放，便于不同级别的用户读取相应的数据信息，从而做到了用户分权管理，不同用户在进行数据读取时得到了隔离保护，同时增加了数据安全性能；

项目管理模块用于对数据处理模块、数据管理模块和权限管理模块之间进度的审核、沟通管理。

2.根据权利要求1所述的松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，其特征在于：所述数据处理模块包括图像采集系统、图像拼接系统和疫木识别标记系统；

其中，图像采集系统通过无人机搭载摄像机在松材线虫病疫区的上空对松材进行航拍，航拍过载中无人机高度需要足够的低，并需要保持一致的相对高度；

图像拼接系统将航拍的图像信息进行筛选，并将航拍的图像拼接；

疫木识别标记系统用于将拼接的图像与正常的图像之间进行比较分析，从而对疫木进行识别并将疫木进行标记，将标记的疫木自动整合并生成详细的数据。

3.根据权利要求1所述的松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，其特征在于：所述数据管理模块可以对数据处理模块所生成数据在各模块进行上传、下线、查询和修改操作，从而可以提高了数据处理模块所生成数据的精准度。

4.根据权利要求1所述的松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，其特征在于：所述PC端管理系统包括数据展示模块、数据编辑模块、航线规划模块和项目报备模块，所述PC端管理系统主要用户为林业管理部门，用于对本地区各项数据的展示管理、编辑，同时对本地区基于疫区小班的无人机航线规划以及监测调查项目的报备管理；

其中，数据展示模块用于对该调查区域的合成全景图、标记以及标记相关截图进行浏览，若该地区存在前后两次数据采集，可对前后数据的全景图、标记及标记截图做对比，两次数据的操作均可相互联动，方便管理机构及人员对除治情况有直观全面的了解；

数据编辑模块用于对数据展示模块展示内容的数据标记做修改确认，对基于小班地图的航线区域做地名显示编辑，以方便本地人员对区域的了解掌握；

项目报备模块用于对该地区即将履行的监测业务进行报备，方便沟通项目执行的人员挤时间安排，同时对项目的进展做跟踪，避免了不必要的干扰。

5.根据权利要求4所述的松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，其特征在于：所述航线规划模块包括卫星地图系统、GPS定位系统和无人机系统；

其中，卫星地图系统用于将该松材线虫病疫区具体位置对照，便于航线规划；

GPS定位系统用于定位无人机的具体位置，从而获取无人机航拍的具体位置；

无人机系统配备自研地面站软件以满足在山地、丘陵地带的地形匹配跟随飞行，保障对地面航拍图片分辨率的一致性。

6.根据权利要求1所述的松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，其特征在于：所述疫木定位系统给除治工人或农民使用，使其能够对所分配到的区域疫木标记及区域全景图在手机上进行展示，同时可更新自身定位与朝向，对某一棵疑似病疫木标记进行举例和方位跟踪，可直观地了解和追踪目的疫木，可查看其下属所有除治人员的轨迹，同时除治人员在除治砍伐完对应点位的树木后，可用APP上传照片，照片自带时间及GPS，可供管理人员审核作业完成情况，同时可以对某棵树木进行单点跟踪，显示其与自身位置更新的连线和距离，同时显示使用者自身的朝向，可为伐木工寻找定点树木提供可靠的参考。

7.根据权利要求1所述的松材线虫病疫木监测系统及其监测方法，其特征在于：所述地面站系统用于控制无人机的飞行，从航线规划模块中下拉规划好的航线，设置好相关拍摄参数后执行飞行任务，可查看所拍摄的俯瞰拼接全景图、每棵疑似病疫木的多角度截图。

8.松材线虫病疫木监测系统的监测方法，基于权利要求1-7任意一项松材线虫病疫木监测系统实现，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对发布疫区项目地点进行现场勘查，对航拍区域大小、区域大致地貌、天气状况进行计算，并对山地、丘陵地带做三维航线评估规划，规划出最佳的航线，采用大疆精灵4pro无人机，且配备1英寸2000万像素CMOS影像传感器以及7组8片全玻璃镜片组成的高解析度镜头，同时采用机械快门以防止拖影，关键性能与同级别的地面相机相当，进行航拍获取符合标准的影像资料；

步骤2：对航拍的图像信息进行筛选整理，并对其进行全景拼接，在对其进行分析、疫木识别处理和标记、自动整合报告等生成系统各模块及交付所需要的数据，并关联所有航拍图片，复盘整个工程项目任务并形成调查报告，再将调查报告提交；

步骤3：根据调查结果组织队伍进行疫木除治，并为除治工作提供精确指导；

步骤4：按照原规划的航线再次对疫区进行航拍，对航拍图像进行筛选整理，并对其进行全景拼接，导入并整理前次航拍调查松材线虫病疫木标记，并关联本次航拍图片及全景图数据；

步骤5：复盘整个工程项目任务，结合前后两次全景图、航拍图及标记数据，总结编制核查报告，根据两次报告判断疫木除治是否彻底，并将核查报告提交。

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