【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生态学，尤其涉及一种集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统。
技术介绍
1、随着全球环境问题的日益严重，森林作为地球的重要生态系统之一，其保护和管理愈加重要。人工林作为天然林的重要补充，在环境保护、资源提供等方面具有重要作用。然而，目前的人工林管理系统存在时间分辨率低、数据采集不准确、无法实时监控等问题，难以满足高效管理的需求。因此，研发一种高时间分辨率、集成多种传感器的人工林管理系统具有重要意义。
2、如中国专利cn111310639b公开的常绿人工林遥感识别方法及常绿人工林长势遥感监测方法，虽然通过时间序列遥感影像对人工林的长势进行监测，但是仅仅依靠遥感数据对人工林进行管理，缺乏对土壤等生长状态的精细化管理，导致管理过程劳动强度高、且无法给出具体的管理决策建议，引发交互舒适性差的缺陷。
3、另外，现有技术中还存在以下几个问题：1.现有的监测系统通常依赖于手动采样和实验室分析，导致数据获取存在时间滞后，无法实时反映人工林的动态变化。这种滞后性限制了及时管理和调整措施的实施，影响了人工林的健康和生产力。
4、2.传统监测方法通常覆盖范围有限，无法全面捕捉大面积人工林的生态变化。这种局限性导致监测数据代表性不足，影响了对人工林整体生态效益的准确评估。
5、3.现有技术在环境和生物变量的监测上存在精度不足的问题，难以捕捉到人工林生态系统的微小变化。这种精度不足影响了人工林种植管理的准确性，制约了科学研究和管理决策的有效性。
6、4.人工林生态系统是一个复杂
7、为了解决本领域普遍存在数据滞后、覆盖范围有限、监测精度不足、多维度数据集成难度大、缺乏交互、智能程度低和评估能力差等问题，作出了本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统。
2、为了克服现有技术的不足，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，所述人工林种植高时间分辨率管理系统包括服务器、以及无人机，所述人工林种植高时间分辨率管理系统还包括生物变量采集模块、评估模块、交互模块和决策模块，所述服务器分别与无人机、生物变量采集模块、评估模块、交互模块和决策模块连接；
4、所述生物变量采集模块采集人工林植株的遥感数据、生长的环境数据、以及生长的状态数据，所述评估模块对采集得到的遥感数据、环境数据和状态数据进行处理，并根据处理后的遥感数据、环境数据和状态数据对所述人工林植株进行评估形成评估结果，所述决策模块根据所述评估结果对人工林植株进行管理决策，所述交互模块将所述评估结果、以及管理决策向管理者交互提示；
5、所述生物变量采集模块包括生物变量监测单元和环境变量监测单元，所述生物变量监测单元对所述人工林植株生长的状态数据进行采集，所述环境变量监测单元对所述人工林植株生长的遥感数据、以及生长的环境数据进行采集；
6、其中，所述生物变量监测单元对人工林植株的状态参数进行监测。
7、可选的，所述生物变量监测单元包括胸径监测构件和叶面积指数监测构件，所述胸径监测构件对所述人工林植株的胸径进行采集，所述叶面积指数监测构件对所述人工林植株的叶面积指数进行监测；
8、其中，所述胸径监测构件设置在所述人工林植株的树干上，所述叶面积指数监测构件装载在所述无人机、以及植株冠层的下方，采集人工林植株的冠层上方、下方的光照强度，并计算所述人工林植株的叶面积指数。
9、可选的，所述环境变量监测单元装载在所述无人机和所述人工林种植植株的种植土壤上；
10、所述环境变量监测单元包括环境变量监测构件、以及土壤监测构件，所述环境变量监测构件对所述人工林植株的环境变量进行监测，所述土壤监测构件对所述人工林植株的土壤环境进行监测。
11、可选的，所述评估模块包括数据处理单元和评估单元，所述数据处理单元对所述生物变量采集模块采集得到的遥感数据、环境数据和状态数据进行处理，所述评估单元根据处理后的环境数据和状态数据对人工林植株进行评估；
12、其中，所述评估单元获取处理后的遥感数据、环境数据和状态数据，并根据下式计算监测指数monitor：
13、；
14、式中，ddbh＇为归一化处理后的人工林植株的胸径数据，dlai＇为归一化后的叶面积指数，denv＇为归一化后的环境数据，dsoil＇为归一化后的土壤数据，dremote＇为归一化后的遥感数据；
15、若监测指数monitor小于系统设定的警戒范围阈值talert，则表明人工林植株存在明显异常，需要采取紧急管理措施。
16、可选的，所述决策模块包括数据分析单元和决策支持单元，所述数据分析单元用于对分析评估结果，所述决策支持单元根据所述数据分析单元的分析结果提供管理决策；
17、其中，所述数据分析单元包括获取器和比较器，所述获取器从所述评估单元中提取所述评估结果，所述比较器将提取得到评估结果与系统设定的阈值范围进行比较，以确定决策策略。
18、可选的，所述交互模块包括交互单元和提示单元，所述交互单元获取所述评估结果和所述管理决策生成对应的预警信息，所述提示单元将预警信息向所述管理者进行提示；
19、其中，所述提示单元包括提示屏和通信器，所述通信器将所述预警信息传输至所述提示屏中，所述提示屏用于显示所述预警信息，以向所述管理者进行提示。
20、可选的，所述胸径监测构件包括松紧带、固定组件、以及编织在所述松紧带上的应变传感器，所述固定组件设置在所述松紧带的两端，所述应变传感器采集所述松紧带的应变量，以获得人工林的植株的胸径。
21、可选的，所述土壤监测构件插入所述人工林植株种植区域中，并对所述人工林植株的种植区域的土壤环境进行监测；
22、其中，所述土壤监测构件包括插入杆、设置在插入杆中的放置空腔、传感器组件，所述传感器组件采集所述土壤中的温度、湿度和养分数据，且所述传感器组件设置在所述放置空腔中；
23、其中，所述放置空腔设有接触窗，以使得所述传感器组件能充分与种植区域的土壤接触。
24、可选的，所述环境变量监测构件装载在所述无人机上，且所述无人机在人工林种植区域中的进行巡检飞行，并采集所述人工林种植区域中的人工林植株生长的环境数据。
25、可选的，所述无人机在对人工林种植区域进行巡检时，需要依次采集对应检测点位位置的植株的遥感数据、以及对应检测点位位置的光照强度。
26、本专利技术所取得的有益效果是：
27、1.通过所述评估模块和生物变量采集模块之间的配合，使得人工林植株之间的生长状态能够被采集，并保证整个系统具有评估效果好、数据融合能力强本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，所述人工林种植高时间分辨率管理系统包括服务器、以及无人机，其特征在于，所述人工林种植高时间分辨率管理系统还包括生物变量采集模块、评估模块、交互模块和决策模块，所述服务器分别与无人机、生物变量采集模块、评估模块、交互模块和决策模块连接；
2.根据权利要求1所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述生物变量监测单元包括胸径监测构件和叶面积指数监测构件，所述胸径监测构件对所述人工林植株的胸径进行采集，所述叶面积指数监测构件对所述人工林植株的叶面积指数进行监测；
3.根据权利要求2所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述环境变量监测单元装载在所述无人机和所述人工林种植植株的种植土壤上；
4.根据权利要求1所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述评估模块包括数据处理单元和评估单元，所述数据处理单元对所述生物变量采集模块采集得到的遥感数据、环境数据和状态数据进行处理，所述评估单元根据处理后的环境数据和状态数据对人工林植株进行评估；
5.根据权利要求4所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述决策模块包括数据分析单元和决策支持单元，所述数据分析单元用于对分析评估结果，所述决策支持单元根据所述数据分析单元的分析结果提供管理决策；
6.根据权利要求5所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述交互模块包括交互单元和提示单元，所述交互单元获取所述评估结果和所述管理决策生成对应的预警信息，所述提示单元将预警信息向所述管理者进行提示；
7.根据权利要求2所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述胸径监测构件包括松紧带、固定组件、以及编织在所述松紧带上的应变传感器，所述固定组件设置在所述松紧带的两端，所述应变传感器采集所述松紧带的应变量，以获得人工林的植株的胸径。
8.根据权利要求3所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述土壤监测构件插入所述人工林植株种植区域中，并对所述人工林植株的种植区域的土壤环境进行监测；
9.根据权利要求8所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述环境变量监测构件装载在所述无人机上，且所述无人机在人工林种植区域中的进行巡检飞行，并采集所述人工林种植区域中的人工林植株生长的环境数据。
10.根据权利要求9所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述无人机在对人工林种植区域进行巡检时，需要依次采集对应检测点位位置的植株的遥感数据、以及对应检测点位位置的光照强度。
...【技术特征摘要】
1.一种集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，所述人工林种植高时间分辨率管理系统包括服务器、以及无人机，其特征在于，所述人工林种植高时间分辨率管理系统还包括生物变量采集模块、评估模块、交互模块和决策模块，所述服务器分别与无人机、生物变量采集模块、评估模块、交互模块和决策模块连接；
2.根据权利要求1所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述生物变量监测单元包括胸径监测构件和叶面积指数监测构件，所述胸径监测构件对所述人工林植株的胸径进行采集，所述叶面积指数监测构件对所述人工林植株的叶面积指数进行监测；
3.根据权利要求2所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述环境变量监测单元装载在所述无人机和所述人工林种植植株的种植土壤上；
4.根据权利要求1所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述评估模块包括数据处理单元和评估单元，所述数据处理单元对所述生物变量采集模块采集得到的遥感数据、环境数据和状态数据进行处理，所述评估单元根据处理后的环境数据和状态数据对人工林植株进行评估；
5.根据权利要求4所述的集成传感器的人工林种植高时间分辨率管理系统，其特征在于，所述决策模块包括数据分析单元和决策支持单元，所述数据分析单元用于对分析评估结果，所述决策支持单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭一波，张统，蒋行健，韦慧，王吕，申文辉，庞世龙，欧芷阳，侯远瑞，
申请(专利权)人：广西壮族自治区林业科学研究院，
类型：发明
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