生物多样性监测方案应用场景

 | 设计思路

本解决方案以“最小干扰、最大覆盖、智能识别、深度融合”为原则，构建一个四层技术架构：

• 立体感知层（全面感知）：综合运用卫星遥感、无人机、地面智能传感设备（红外相机、声纹采集仪、物候相机等），构建“天-空-地”一体化的立体监测网络，实现多尺度、多维度、连续性的数据自动采集。

• 可靠传输层（全域联通）：针对自然保护地网络覆盖盲区，融合北斗短报文、4G/5G、自组网（LoRa等）等多种通信技术，确保在任何环境下监测数据都能稳定、实时回传至云端平台。

• 智能认知层（深度分析）：基于云计算与大数据平台，集成深度学习、计算机视觉、声纹识别等AI算法模型，对多源异构数据进行自动处理、物种识别、行为分析、关联挖掘与趋势预测，将原始数据转化为生态知识。

• 决策应用层（精准管理）：通过“生物多样性一张图”综合展示平台和专题业务系统，为科研人员提供数据分析工具，为管理人员提供实时预警、成效评估与辅助决策支持，实现数据价值向保护行动的高效转化。

 |总体架构

1. 立体感知层：多维非侵入式智能监测终端

(1) 野生动物智能监测

• 林衡北斗自组网野保相机系列：采用低功耗设计与伪装外观，支持红外触发、4K视频与高清照片拍摄。内置AI芯片可实现前端初步识别筛选，通过自组网或北斗回传数据，适用于兽类、地栖鸟类及两栖爬行动物的长期无干扰监测。

• 林衡北斗动物追踪终端：集成北斗/GPS双模定位、生物传感器（体温、活动量）及4G/北斗短报文双模通信。特别适用于大中型濒危物种（如大型猫科动物、有蹄类）的个体追踪研究，提供从“位置”到“生理状态”的全方位数据，揭示其活动范围、迁徙路线、栖息地选择及对气候变化的响应。

• 林衡声纹采集与识别终端：配备高灵敏度麦克风阵列与前端AI声纹处理模块，可长期部署于森林、湿地等生境，24小时自动采集环境声，并在线识别特定鸟种、兽类叫声及异常声事件（如枪声、电锯声），是监测鸟类多样性、研究动物通讯及防范盗猎的有效工具。

• 林衡生态监测一体桩：在电子界桩基础上集成红外、声音、影像及环境传感器，兼具边界管控与生物监测功能，可自动记录通过边界的野生动物种类、数量及时间，特别适用于生态廊道、迁徙通道的关键节点监测。

(2) 野生植物与植被监测

• 林衡北斗物候相机：搭载多光谱传感器，可定制与卫星一致的观测波段。长期定点自动拍摄植被冠层图像，精确提取NDVI、GCC等物候指数，量化记录植物发芽、展叶、开花、落叶等关键物候期，服务于物候学研究、植被生产力评估及气候变化影响监测。

• 林衡双光谱观测相机：同步获取可见光与近红外影像，既能清晰记录植物形态与病虫害表观特征，又能通过光谱分析反演叶绿素含量、水分胁迫等生理参数，实现病虫害（如松材线虫病）的早期、无损诊断。

• 林衡林木生长监测终端：采用高精度微位移传感器，以微米级精度自动、连续测量树木胸径生长量，为林木生长模型、森林碳汇精准计量提供前所未有的高频连续数据支撑。

(3) 天基与空基协同监测

• 卫星遥感解译服务：利用高分辨率多光谱、高光谱卫星影像，周期性监测保护地内植被覆盖变化、栖息地格局演变、大型干扰事件（如山火、砍伐）范围，为生物多样性监测提供宏观背景与变化线索。

• 无人机遥感与巡查：搭载高清变焦、热成像及多光谱载荷的无人机，灵活应对突发事件核查、重点区域详查、人员难以到达生境的调查任务，实现“卫星指引、无人机核查、地面验证”的协同作业模式。

2. 智能认知层：AI驱动的数据智能分析与知识发现

• AI物种识别引擎：基于深度卷积神经网络，训练包含数千种本土动植物的图像识别模型，对红外相机、可见光相机图片进行毫秒级自动识别与分类，准确率超95%，极大解放人力。

• 声纹智能分析引擎：建立区域特色鸟兽声纹数据库，利用机器学习算法对环境声进行物种分类、个体计数及行为（如求偶、报警）判别。

• 多源数据融合分析模型：将物种出现点数据与高精度地形、植被、水体、气候等环境图层进行空间叠加与统计分析，构建物种分布模型（SDMs）、栖息地适宜性模型，定量评估栖息地质量，预测气候变化下的潜在分布变迁。

• 种群动态与生态系统健康评估模型：基于长时间序列监测数据，分析关键物种种群数量变化趋势、性别年龄结构、活动节律，并结合植被物候、环境因子数据，综合评估生态系统结构与功能的健康状况。

3. 决策应用层：一体化生物多样性数据管理与应用平台

• 生物多样性综合数据库：统一存储和管理所有监测产生的物种名录、分布点、影像、声纹、遥感和环境数据，形成保护地数字化的“生物多样性本底档案”。

• “生物多样性一张图”决策支持系统：基于GIS平台，动态可视化展示物种实时分布、种群密度、栖息地适宜性分区、监测设备布局等信息。支持时空查询、专题制图与多维统计分析。

• 智能预警与事件管理系统：设置规则引擎，对珍稀物种出现在异常区域、种群数量骤降、监测到非法入侵信号（如盗猎工具影像）等事件自动触发预警，并推送至巡护人员APP，形成“监测-预警-处置”闭环。

• 科研分析云平台：为生态研究人员提供在线数据查询、下载及一系列分析工具（如多样性指数计算、种群趋势分析、空间统计分析），促进数据共享与科研合作。

 | 方案价值

林衡数字科技生物多样性天空地一体化智能监测解决方案，通过构建智能、协同、高效的监测体系，助力自然保护地管理机构实现：

• 从“抽样调查”到“全时全景监测”的跨越，获得连续、真实的生态过程数据。

• 从“事后记录”到“事前预警与事中干预”的转变，提升主动保护能力。

• 从“经验判断”到“数据驱动决策”的升级，使保护管理更加科学、精准、高效。

• 形成标准化、可复制的技术范式，为我国构建以国家公园为主体的自然保护地体系提供坚实的技术支撑。

| 后端平台

智慧林草综合信息管理平台