【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及環(huán)境，尤其涉及一種基于塔基觀測設(shè)備的草原載畜量的監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
1、我國擁有廣闊的草原資源，草原總面積約占全國土地總面積的40％，草原不僅為畜牧業(yè)提供了豐富的自然資源，而且對于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，隨著人口增長和畜牧業(yè)發(fā)展，過度放牧已經(jīng)成為一個日益嚴(yán)重的問題，導(dǎo)致草原生態(tài)系統(tǒng)退化，進(jìn)而引發(fā)一系列環(huán)境問題，如沙塵暴、水土流失、土壤侵蝕等。因此，對草原放牧區(qū)域的載畜量進(jìn)行實時監(jiān)測、告警具有重要意義。
2、對于草原載畜量的監(jiān)測，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方法需要耗費(fèi)大量人力物力，且監(jiān)測周期長，具有不確定性，難以及時和準(zhǔn)確反饋草原狀態(tài)的變化，除了傳統(tǒng)的人工監(jiān)測，相關(guān)技術(shù)中，還有基于衛(wèi)星遙感的監(jiān)測方法，但是由于衛(wèi)星過境周期較長，無法實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測；并且在云層遮擋的情況下，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性會受到限制。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種基于塔基觀測設(shè)備的草原載畜量監(jiān)測系統(tǒng)和方法，解決了相關(guān)技術(shù)中草原載畜量監(jiān)測方法實時性和準(zhǔn)確性受限的問題。
2、為達(dá)到上述目的，本申請采用如下技術(shù)方案：
3、第一方面，提供一種基于塔基觀測設(shè)備的草原載畜量監(jiān)測系統(tǒng)，包括：
4、設(shè)置于已知面積的固定草原區(qū)域中心的高塔，所述高塔為距離地面設(shè)定高度的支撐架體，所述高度低于云層高度；
5、設(shè)置于所述高塔上的光電設(shè)備和高光譜設(shè)備；所述光電設(shè)備用于對所述固定草原區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)測，并對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的畜牧動物進(jìn)行識別和實時數(shù)量統(tǒng)計；所
6、實時監(jiān)測告警系統(tǒng)，用于根據(jù)實時監(jiān)測情況可選擇地發(fā)出告警提示。
7、在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述光電設(shè)備包括：
8、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括紅外熱像儀、可見光相機(jī)、激光照明系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置于轉(zhuǎn)臺上，用于采集所述固定草原區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)；
9、數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于傳輸數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)；
10、畜牧動物識別模塊，用于根據(jù)預(yù)定義的特征識別畜牧動物；
11、檢索框數(shù)量統(tǒng)計模塊，用于根據(jù)識別的所述畜牧動物生成檢索框，并統(tǒng)計圖像中的檢索框數(shù)量。
12、基于第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述檢索框用于標(biāo)記所述圖像中出現(xiàn)的所述畜牧動物，每一個所述檢索框標(biāo)記且只標(biāo)記一只所述畜牧動物。
13、在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述高光譜設(shè)備包括高光譜相機(jī)和高光譜數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所述高光譜相機(jī)的數(shù)據(jù)采集區(qū)域與所述光電設(shè)備的監(jiān)測區(qū)域一致；
14、對于距離塔基設(shè)定距離范圍內(nèi)的監(jiān)測區(qū)域，通過輻照度傳感器校正方法進(jìn)行輻射校正；
15、對于距離塔基設(shè)定距離范圍之外的監(jiān)測區(qū)域，通過移動式多灰度靶標(biāo)校正法進(jìn)行輻射校正。
16、在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述植被指數(shù)包括歸一化植被指數(shù)和增強(qiáng)型植被指數(shù)；
17、獲取監(jiān)測區(qū)域設(shè)定時間段內(nèi)的歷史植被指數(shù)和對應(yīng)的載畜量數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析，建立一元線性回歸模型；將所述植被指數(shù)帶入所述一元線性回歸模型獲得理論載畜量。
18、基于第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，實時監(jiān)測告警系統(tǒng)用于對比畜牧動物的實時數(shù)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和所述理論載畜量，若所述實時數(shù)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)大于所述理論載畜量，則出一次告警提示并繼續(xù)保持實時觀測。
19、第二方面，提供一種基于塔基觀測設(shè)備的草原載畜量監(jiān)測方法，基于第一方面所述的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，包括：
20、基于設(shè)置于高塔上的光電設(shè)備對已知面積的固定草原區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)測，并對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的畜牧動物進(jìn)行識別和實時數(shù)量統(tǒng)計；
21、基于設(shè)置于所述高塔上的高光譜設(shè)備對所述固定草原區(qū)域進(jìn)行同步地數(shù)據(jù)采集，處理分析后得到對應(yīng)的植被指數(shù)；
22、獲取監(jiān)測區(qū)域設(shè)定時間段內(nèi)的歷史植被指數(shù)和對應(yīng)的載畜量數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析，建立一元線性回歸模型；
23、將所述植被指數(shù)帶入所述一元線性回歸模型獲得理論載畜量；
24、對比所述畜牧動物的實時數(shù)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和所述理論載畜量，若所述實時數(shù)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)大于所述理論載畜量，則發(fā)出一次告警提示，否則系統(tǒng)保持實時觀測。
25、在第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述的基于設(shè)置于高塔上的光電設(shè)備對已知面積的固定草原區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)測，并對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的畜牧動物進(jìn)行識別和實時數(shù)量統(tǒng)計，包括：
26、基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集所述固定草原區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)；其中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括紅外熱像儀、可見光相機(jī)和激光照明系統(tǒng)；
27、基于所述圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)定義的特征識別畜牧動物；
28、基于識別到的所述畜牧動物生成對應(yīng)的檢索框，并統(tǒng)計圖像中所述檢索框的數(shù)量。
29、基于第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述檢索框用于標(biāo)記所述畜牧動物，每一個所述檢索框標(biāo)記且只標(biāo)記一只所述畜牧動物。
30、基于第二方面的任一種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述的基于設(shè)置于高塔上的高光譜設(shè)備對所述固定草原區(qū)域進(jìn)行同步地數(shù)據(jù)采集，處理分析后得到對應(yīng)的植被指數(shù)，包括：
31、對于距離塔基設(shè)定距離范圍內(nèi)的監(jiān)測區(qū)域，通過輻照度傳感器校正方法進(jìn)行輻射校正；
32、對于距離塔基設(shè)定距離范圍之外的監(jiān)測區(qū)域，通過移動式多灰度靶標(biāo)校正法進(jìn)行輻射校正；
33、提取地形陰影，選取對應(yīng)波段數(shù)據(jù)，對有效區(qū)域計算植被指數(shù)；其中，所述植被指數(shù)包括歸一化植被指數(shù)和增強(qiáng)型植被指數(shù)。
34、有益效果：
35、本申請通過光電設(shè)備和高光譜設(shè)備的實時監(jiān)測，可以即時了解草原區(qū)域內(nèi)的畜牧動物數(shù)量和植被健康狀況；利用植被指數(shù)與載畜量之間的函數(shù)關(guān)系，能夠準(zhǔn)確計算出當(dāng)前監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的理論載畜量，基于植被健康狀況的動態(tài)評估能夠更準(zhǔn)確地反映草原的實際承載能力。
36、本申請通過高塔上的光電設(shè)備和高光譜設(shè)備，可以實現(xiàn)對固定草原區(qū)域的自動化監(jiān)測，減少了人工巡檢的勞動強(qiáng)度和成本，結(jié)合了遙感監(jiān)測、圖像識別、高光譜數(shù)據(jù)分析等多種先進(jìn)技術(shù)，通過技術(shù)手段能夠有效去除大氣等其他干擾信息，實現(xiàn)了更加準(zhǔn)確和實時的監(jiān)測效果。有效維持了草畜平衡，體現(xiàn)了可持續(xù)的發(fā)展理念。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于塔基觀測設(shè)備的草原載畜量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
7.一種基于塔基觀測設(shè)備的草原載畜量監(jiān)測方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-6任一項所述的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)測方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)測方法，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求7-8任一項所述的監(jiān)測方法，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于塔基觀測設(shè)備的草原載畜量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊煜堃，喻徐陽，李麗亞，劉思含，郭亮，謝宇浩，謝強(qiáng)，楊渺，張祺偉，游代安，滕佳華，任致華，蔡明勇，畢曉玲，肖桐，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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