【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及生物監(jiān)測(cè)，具體為一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著全球氣候變化和人類活動(dòng)的影響，候鳥(niǎo)的遷徙模式正在發(fā)生變化，這對(duì)候鳥(niǎo)保護(hù)和生態(tài)平衡構(gòu)成了挑戰(zhàn)，關(guān)于候鳥(niǎo)遷徙監(jiān)測(cè)方法，常用手段為地面定點(diǎn)觀測(cè)站和鳥(niǎo)佩戴衛(wèi)星追蹤器，來(lái)獲得候鳥(niǎo)遷徙的相關(guān)數(shù)據(jù)，這些地面定點(diǎn)觀測(cè)站大部分建在野外，由于鳥(niǎo)類活動(dòng)范圍大且夜間活動(dòng)，地面監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)面積有限，不能完全捕捉到鳥(niǎo)類活動(dòng)的全部信息，導(dǎo)致我們對(duì)候鳥(niǎo)遷徙數(shù)據(jù)掌握的不完整不完善，大部分衛(wèi)星跟蹤器壽命為1—3年左右，且絕沒(méi)有自毀自我解體設(shè)置，成本高，后續(xù)跟蹤器壽命結(jié)束不工作，佩戴的星追蹤器的鳥(niǎo)類，也要一輩子帶著衛(wèi)星跟蹤器而活，體型過(guò)小的鳥(niǎo)類佩戴追蹤器會(huì)造成較大負(fù)擔(dān)，甚至造成死亡，當(dāng)前關(guān)于候鳥(niǎo)遷徙的監(jiān)測(cè)方法對(duì)鳥(niǎo)類活動(dòng)行為、鳥(niǎo)類生存壽命都產(chǎn)生一定負(fù)面影響。
2、綜上，現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：
3、成本高昂：傳統(tǒng)的地面定點(diǎn)觀測(cè)站建設(shè)和維護(hù)成本高，且需大量人力物力投入，增加了候鳥(niǎo)監(jiān)測(cè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
4、效率低下：地面監(jiān)測(cè)設(shè)備受限于地理位置和監(jiān)測(cè)范圍，難以覆蓋廣闊的候鳥(niǎo)遷徙路線，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)效率不高。
5、數(shù)據(jù)收集不全面：由于鳥(niǎo)類活動(dòng)范圍大且夜間活動(dòng)頻繁，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段無(wú)法全面捕捉到候鳥(niǎo)的活動(dòng)信息，數(shù)據(jù)收集存在盲區(qū)。
6、對(duì)鳥(niǎo)類的負(fù)面影響：衛(wèi)星追蹤器的長(zhǎng)期佩戴對(duì)小型候鳥(niǎo)構(gòu)成身體負(fù)擔(dān)，甚至可能導(dǎo)致死亡，影響了候鳥(niǎo)的自然生存和繁衍。
7、基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)技術(shù)，是在不影響鳥(niǎo)類活動(dòng)的情況下，將深度學(xué)習(xí)
8、因此，設(shè)計(jì)實(shí)用性強(qiáng)和能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)鳥(niǎo)群的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是很有必要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問(wèn)題。
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括可見(jiàn)光成像系統(tǒng)、高光譜成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和移動(dòng)跟蹤模式，所述數(shù)據(jù)處理單元包括多源數(shù)據(jù)集成、星上邊緣處理工作系統(tǒng)、多源數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)和生態(tài)仿真效果集成。
3、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述可見(jiàn)光成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)組成地面監(jiān)測(cè)，可見(jiàn)光成像系統(tǒng)是采用亞米級(jí)的分辨率，圖像增強(qiáng)、目標(biāo)分類等技術(shù)提高圖像質(zhì)量，并通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，來(lái)滿足鳥(niǎo)群多種類分別的觀測(cè)的需求，以時(shí)間序列分析技術(shù)連續(xù)獲取地面圖像，分析鳥(niǎo)類遷徙和棲息地軌跡，所述紅外成像技術(shù)系統(tǒng)具有紅外成像具有穿透云霧、不受晝夜限制的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)觀測(cè)和記錄鳥(niǎo)群及鳥(niǎo)群生態(tài)環(huán)境能量分布，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后生成鳥(niǎo)群、鳥(niǎo)群周圍生態(tài)環(huán)境例如植物、山體、水系等不同溫度分布圖，結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù)，估算特定區(qū)域內(nèi)鳥(niǎo)類的種群密度和總體數(shù)量，以及評(píng)估出鳥(niǎo)群所在棲息地適宜性和變化趨勢(shì)，所述雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射微波信號(hào)，接收由鳥(niǎo)群反射回來(lái)的回波信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)中信號(hào)處理算法和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，獲取高精度鳥(niǎo)群的遷徙路徑、速度和高度等數(shù)據(jù)，雷達(dá)波能夠穿透云層、雨雪和部分植被，不受天氣條件限制，可以全天候工作，能有效記錄鳥(niǎo)類的遷徙軌跡、遷徙過(guò)程中障礙物以及氣候變化對(duì)其遷徙的影響。
4、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述高光譜成像系統(tǒng)和移動(dòng)跟蹤模式組成衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，高光譜成像系統(tǒng)利用衛(wèi)星對(duì)觀察目標(biāo)區(qū)域鳥(niǎo)群進(jìn)行掃描，并在鳥(niǎo)類遷徙路徑進(jìn)行追蹤、繁殖地監(jiān)測(cè)、種群數(shù)量估算，通過(guò)數(shù)據(jù)處理算法，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)自動(dòng)識(shí)別和分類技術(shù)，給出鳥(niǎo)群的遷徙區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化情況，所述移動(dòng)跟蹤模式是通過(guò)衛(wèi)星搭載的高分辨率傳感器，實(shí)時(shí)捕捉鳥(niǎo)類在地面或空中的運(yùn)動(dòng)軌跡，技術(shù)利用了衛(wèi)星的高度優(yōu)勢(shì)，能夠覆蓋廣闊的地理區(qū)域，通過(guò)星上星下協(xié)調(diào)針對(duì)圖像處理算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的快速識(shí)別和跟蹤，移動(dòng)跟蹤模式對(duì)鳥(niǎo)群移動(dòng)軌跡的連續(xù)監(jiān)測(cè)，可以分析種群數(shù)量、遷徙速度、方向變化及其與氣候條件的關(guān)系，評(píng)估鳥(niǎo)群移動(dòng)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境健康狀況。
5、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述多源數(shù)據(jù)集成通過(guò)集成衛(wèi)星遙感圖像、氣象數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)以及生物信息創(chuàng)建多源數(shù)據(jù)集成框架，衛(wèi)星遙感圖像用于識(shí)別遷徙路徑上的關(guān)鍵地點(diǎn)，如繁殖地、越冬地和中途停歇地，氣象數(shù)據(jù)提供遷徙期間的氣候條件，包括溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向，這些都是影響候鳥(niǎo)飛行的重要因素，地理信息系統(tǒng)包含地形、植被覆蓋和水體分布等信息，有助于理解候鳥(niǎo)選擇特定遷徙路線的原因，生物信息包括候鳥(niǎo)種群數(shù)量、種類分布和行為習(xí)性等，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)地面觀測(cè)站或無(wú)人機(jī)收集。
6、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述星上邊緣處理工作系統(tǒng)包括衛(wèi)星載荷設(shè)計(jì)、星上邊緣處理和數(shù)據(jù)分析與識(shí)別，所述衛(wèi)星載荷設(shè)計(jì)為了適應(yīng)候鳥(niǎo)遷徙監(jiān)測(cè)的需要，衛(wèi)星載荷需搭載高分辨率的光學(xué)或雷達(dá)傳感器和計(jì)算資源，傳感器能夠捕捉到候鳥(niǎo)群的圖像或信號(hào)，計(jì)算資源則用于執(zhí)行星上數(shù)據(jù)處理，所述星上邊緣處理工作系統(tǒng)是包括高性能處理器、存儲(chǔ)單元和專用算法軟件，通過(guò)星上邊緣處理，可以刪除無(wú)效數(shù)據(jù)，提高響應(yīng)速度，并減輕地面站的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)，所述星上邊緣處理系統(tǒng)內(nèi)置了先進(jìn)的圖像識(shí)別和模式分析算法，處理數(shù)據(jù)分析與識(shí)別，能夠自動(dòng)識(shí)別和跟蹤候鳥(niǎo)群，算法可以區(qū)分不同種類的候鳥(niǎo)，并記錄它們的飛行軌跡、速度和方向，星上邊緣處理工作完成后，這些信息通過(guò)衛(wèi)星通信鏈路傳回地面控制中心，地面控制中心接收到星上處理后的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析候鳥(niǎo)遷徙的趨勢(shì)和模式。
7、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述多源數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)中的多源數(shù)據(jù)包括多星載荷提供數(shù)據(jù)和來(lái)自地面數(shù)據(jù)包括了不限于氣象站、野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)點(diǎn)、人工觀測(cè)記錄多種信息源，構(gòu)建一個(gè)高效的多源數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口，確保不同來(lái)源的數(shù)據(jù)能夠無(wú)縫對(duì)接，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)融合算法，如卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)，載入加權(quán)平均法、模型融合法和決策級(jí)融合法，來(lái)提高整體數(shù)據(jù)處理的精度和速度，系統(tǒng)處理可視化界面，提供分析數(shù)據(jù)結(jié)果。
8、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述智能監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括衛(wèi)星遙感技術(shù)、地面觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)和人工智能算法，衛(wèi)星載荷提供了高分辨率的地球表面圖像，捕捉候鳥(niǎo)群的動(dòng)態(tài)分布和遷移動(dòng)態(tài)，地面觀測(cè)站則通過(guò)雷達(dá)、光學(xué)相機(jī)等設(shè)備，實(shí)時(shí)記錄候鳥(niǎo)的數(shù)量、種類和活動(dòng)模式，人工智能算法則通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析，識(shí)別候鳥(niǎo)遷徙的模式，并對(duì)未來(lái)的遷徙路線和時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)。
9、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述生態(tài)仿真效果集成通過(guò)信息化手段，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、ai識(shí)別等技術(shù)，構(gòu)建了天空地一體化候鳥(niǎo)遷徙生態(tài)仿真平臺(tái)，在監(jiān)控鳥(niǎo)群智能監(jiān)測(cè)同時(shí)，具有實(shí)時(shí)分析鳥(niǎo)群遷飛路徑、棲息地生態(tài)環(huán)境變化趨勢(shì)的功能。
10、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)包括預(yù)處理技術(shù)，用于消除成像本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括可見(jiàn)光成像系統(tǒng)、高光譜成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和移動(dòng)跟蹤模式，所述數(shù)據(jù)處理單元包括多源數(shù)據(jù)集成、星上邊緣處理工作系統(tǒng)、多源數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)和生態(tài)仿真效果集成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述可見(jiàn)光成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)共同構(gòu)成了一個(gè)用于空間監(jiān)測(cè)的綜合系統(tǒng)，可見(jiàn)光成像系統(tǒng)是采用亞米級(jí)的分辨率，圖像增強(qiáng)、目標(biāo)分類等技術(shù)提高圖像質(zhì)量，并通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，所述紅外成像技術(shù)系統(tǒng)通過(guò)觀測(cè)和記錄鳥(niǎo)群及鳥(niǎo)群生態(tài)環(huán)境能量分布，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后生成鳥(niǎo)群、鳥(niǎo)群周圍生態(tài)環(huán)境例如植物、山體、水系等不同溫度分布圖，所述雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射微波信號(hào)，接收由鳥(niǎo)群反射回來(lái)的回波信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)中信號(hào)處理算法和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，獲取高精度鳥(niǎo)群的遷徙路徑、速度和高度等數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述高光譜成像系統(tǒng)和移動(dòng)跟蹤模
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述多源數(shù)據(jù)集成通過(guò)融合來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星遙感圖像、氣象數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)以及生物信息創(chuàng)建多源數(shù)據(jù)集成框架。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述星上邊緣處理工作系統(tǒng)包括衛(wèi)星載荷設(shè)計(jì)、星上邊緣處理和數(shù)據(jù)分析與識(shí)別，所述衛(wèi)星載荷需搭載高分辨率的光學(xué)或雷達(dá)傳感器和計(jì)算資源，所述星上邊緣處理工作系統(tǒng)是包括高性能處理器、存儲(chǔ)單元和專用算法軟件，所述星上邊緣處理系統(tǒng)內(nèi)置了先進(jìn)的圖像識(shí)別和模式分析算法，在衛(wèi)星上直接進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和目標(biāo)識(shí)別。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述多源數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)中的多源數(shù)據(jù)不限于多星載荷提供數(shù)據(jù)和來(lái)自地面數(shù)據(jù)包括了氣象站、野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)點(diǎn)、人工觀測(cè)記錄多種信息源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述智能監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括衛(wèi)星遙感技術(shù)、地面觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)和人工智能算法，所述衛(wèi)星載荷提供了高分辨率的地球表面圖像，捕捉候鳥(niǎo)群的動(dòng)態(tài)分布和遷移動(dòng)態(tài)，所述地面觀測(cè)站實(shí)時(shí)記錄候鳥(niǎo)的數(shù)量、種類和活動(dòng)模式，所述人工智能算法識(shí)別候鳥(niǎo)遷徙的模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述生態(tài)仿真效果集成通過(guò)信息化手段，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI識(shí)別等技術(shù)，構(gòu)建了天空地一體化候鳥(niǎo)遷徙生態(tài)仿真平臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)包括預(yù)處理技術(shù)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括可見(jiàn)光成像系統(tǒng)、高光譜成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和移動(dòng)跟蹤模式，所述數(shù)據(jù)處理單元包括多源數(shù)據(jù)集成、星上邊緣處理工作系統(tǒng)、多源數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)和生態(tài)仿真效果集成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述可見(jiàn)光成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)共同構(gòu)成了一個(gè)用于空間監(jiān)測(cè)的綜合系統(tǒng)，可見(jiàn)光成像系統(tǒng)是采用亞米級(jí)的分辨率，圖像增強(qiáng)、目標(biāo)分類等技術(shù)提高圖像質(zhì)量，并通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，所述紅外成像技術(shù)系統(tǒng)通過(guò)觀測(cè)和記錄鳥(niǎo)群及鳥(niǎo)群生態(tài)環(huán)境能量分布，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后生成鳥(niǎo)群、鳥(niǎo)群周圍生態(tài)環(huán)境例如植物、山體、水系等不同溫度分布圖，所述雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射微波信號(hào)，接收由鳥(niǎo)群反射回來(lái)的回波信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)中信號(hào)處理算法和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，獲取高精度鳥(niǎo)群的遷徙路徑、速度和高度等數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述高光譜成像系統(tǒng)和移動(dòng)跟蹤模式組成衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，所述高光譜成像系統(tǒng)利用衛(wèi)星載荷對(duì)觀察目標(biāo)區(qū)域鳥(niǎo)群進(jìn)行掃描，所述移動(dòng)跟蹤模式是通過(guò)衛(wèi)星搭載的高分辨率傳感器，實(shí)時(shí)捕捉鳥(niǎo)類在地面或空中的運(yùn)動(dòng)軌跡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)的遷徙鳥(niǎo)群精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述多源數(shù)據(jù)集成通過(guò)融合來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星遙感圖像、氣象數(shù)據(jù)、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張艷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：張艷，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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