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“以前蹲在山里認植物，現(xiàn)在無人機飛一圈，AI就能告訴我這片山頭有幾棵茶樹、幾片竹林！”在溧陽天目湖鎮(zhèn)的丘陵間，江蘇省常州環(huán)境監(jiān)測中心（以下簡稱常州中心）的技術人員正操作著搭載多光譜相機的無人機，為植被多樣性監(jiān)測插上“智慧翅膀”。這項突破傳統(tǒng)人工調查模式的創(chuàng)新技術，正讓生物多樣性監(jiān)測從“肉眼識別”邁向“智能分析”新時代。

傳統(tǒng)監(jiān)測痛點多？常州用“黑科技”破局

植被多樣性監(jiān)測是生態(tài)保護的“眼睛”，但傳統(tǒng)人工調查耗時耗力——爬山路、辨物種、記數(shù)據(jù)，一個樣點就要花上大半天，遇上相似植物還容易“傻傻分不清”，工作效率難以提升。為此，常州中心充分發(fā)揮首批國家生態(tài)質量綜合監(jiān)測站科研平臺優(yōu)勢，大力開展技術融合創(chuàng)新，將無人機遙感與AI深度學習技術結合，在溧陽橫塘村丘陵山地打響了“空地協(xié)同”監(jiān)測的“第一槍”。

圖1  監(jiān)測人員采用無人機遙感+AI模型開展植被多樣性監(jiān)測現(xiàn)場

無人機+AI模型：讓植被“無處可藏”

給無人機裝上“可見光+多光譜”雙攝像頭，就等于可以給植被拍張“彩色CT”。常州中心研究團隊通過采集茶樹、楊梅、竹林等6類植物的323個樣本點數(shù)據(jù)，融合5維光譜特征，訓練出兩種“AI識別模型”：深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，精準度碾壓傳統(tǒng)算法。對比隨機森林模型，深度學習模型總體精度提升32.1%，Kappa系數(shù)高達99.7%！尤其在識別竹闊混交林等復雜植被時，誤判率大幅降低。研究人員形象比喻：“就像讓AI同時看懂植物的‘膚色’（光譜）和‘身材’（空間形態(tài)），傳統(tǒng)模型只能看‘膚色’，自然容易認錯人。”季節(jié)差異揭秘，冬春季是“最佳識別期”。研究發(fā)現(xiàn)，竹林四季“顏值穩(wěn)定”，AI識別無壓力；茶樹冬春常綠特征明顯，與落葉林形成光譜反差，但夏秋易混淆；楊梅樹冬季冠層顏色獨特，夏季雜草干擾大，冬春識別更準。經(jīng)濟林VS次生林，分類效果兩重天。茶樹規(guī)則條帶狀分布、楊梅樹離散生長，AI能輕松“點名”；但次生林中植被混雜，部分類型仍需人工復核。研究人員坦言：“這就像AI能認出超市貨架上的蘋果，但野外的野果還得多教幾次。”

圖2  不同季節(jié)的監(jiān)測區(qū)域影像的植被分類結果

勾畫藍圖：從“溧陽試點”到“全域覆蓋”

“下一步，我們要讓AI模型更‘聰明’！”研究團隊透露三大計劃：一是打造“植物身份證”庫。細化樣本標簽，記錄每株植物的經(jīng)緯度、生長階段，解決“同物異譜”難題。二是鎖定“黃金識別期”。增加冬春季無人機飛行頻次，捕捉植被光譜差異最明顯的時刻。三是模型“擴編”行動。從溧陽丘陵拓展到整個宜溧山區(qū)，最終構建覆蓋全省的“空天地”一體化監(jiān)測網(wǎng)絡。

當無人機劃過青翠山巒，當AI算法解碼植被密碼，常州正用科技之力為生物多樣性保護裝上“智慧引擎”。從“人跑腿”到“數(shù)跑路”，從“看得到”到“看得準”，這場監(jiān)測技術的革新，不僅守護著綠水青山，更書寫著人與自然和諧共生的“常州答案”！