帶著幾位學(xué)生和團(tuán)隊(duì)成員，再帶上一架無人機(jī)，從閔行區(qū)“逛”到青浦區(qū)。小飛機(jī)飛得并不高，最多兩棵行道樹的高度?！巴妗边@活兒的，是華東師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院、自然資源部超大城市自然資源時(shí)空大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的副教授胡國(guó)華，他也是國(guó)際歐亞科學(xué)院院士和英國(guó)社會(huì)科學(xué)院院士黎夏教授領(lǐng)銜的超大城市自然資源多維監(jiān)測(cè)與時(shí)空演變分析科研團(tuán)隊(duì)的青年骨干。
胡國(guó)華是華東師范大學(xué)副教授，主持過國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、教育部人文社科基金規(guī)劃項(xiàng)目等多項(xiàng)科技項(xiàng)目。作為骨干成員參與國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中央高校優(yōu)秀青年團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等縱向課題。連續(xù)兩年主持上海市綠化指導(dǎo)站、國(guó)際可持續(xù)發(fā)展中心橫向項(xiàng)目，利用最新的人工智能技術(shù)服務(wù)于城市可持續(xù)發(fā)展。
海報(bào)設(shè)計(jì) 劉玉萍
無人機(jī)成為城市樹木“偵察兵”
遙控著無人機(jī)，在大都市的行道樹頂上飛來飛去，看似“好玩”，卻是一項(xiàng)極具前沿科技含量的科研項(xiàng)目——《基于無人機(jī)遙感的2種城市行道樹常見病蟲害 AI識(shí)別與監(jiān)測(cè)技術(shù)研究》。
“我們是城市樹木的‘偵察兵’。要知道，城市懸鈴木發(fā)生病蟲害是個(gè)常見問題。如何快速發(fā)現(xiàn)、快速檢測(cè)、快速除蟲一直是個(gè)難題。”胡國(guó)華說，懸鈴木發(fā)生的主要病害為白粉病，一般在每年4—6月以及9—10月發(fā)病較重，以葉片、新梢受害為主。發(fā)病早期受害葉片表面形成輕微片狀小白斑，后期嚴(yán)重時(shí)葉片正反兩面可布滿厚厚白色粉層，嫩葉皺縮卷曲，新梢萎縮變形，葉片提早枯黃脫落。
還有一種主要蟲害為方翅網(wǎng)蝽，它主要以成蟲和弱蟲聚集在葉背上刺吸植物汁液為害，使葉面組織失去水分，在葉片正面形成發(fā)白褪綠的斑點(diǎn)，且排泄物及若蟲蛻下的皮層附著在葉片表面形成密密麻麻的小黑點(diǎn)，從而抑制光合作用，嚴(yán)重時(shí)造成葉片枯黃提早掉落，并容易造成木腐菌和白蟻等二次危害。
由于這兩種病蟲害擴(kuò)散迅速，傳統(tǒng)的調(diào)查方法難以及時(shí)跟進(jìn)，這時(shí)，無人機(jī)航拍就派上了用場(chǎng)。
“你只看一次”實(shí)現(xiàn)快速識(shí)別
胡國(guó)華團(tuán)隊(duì)的任務(wù)是利用無人機(jī)實(shí)地采集數(shù)據(jù)，這契合了當(dāng)下發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新路徑。他說：“作為低空經(jīng)濟(jì)基底技術(shù)的無人機(jī)遙感提供了快速、實(shí)時(shí)的城市行道樹監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而我們研發(fā)了基于人工智能的檢測(cè)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)城市行道樹病蟲害自動(dòng)識(shí)別。其核心算法是‘YOLOv8模型’，全稱為‘You Only Look Once（你只看一次）’。這是一種用于計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)的對(duì)象檢測(cè)算法。與傳統(tǒng)的對(duì)象檢測(cè)方法不同，YOLO將對(duì)象檢測(cè)視為一個(gè)回歸問題，直接在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中預(yù)測(cè)邊界框和類別概率。YOLO將輸入圖像劃分為相應(yīng)的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格預(yù)測(cè)若干個(gè)邊界框和對(duì)應(yīng)的類別概率，每個(gè)邊界框包含5個(gè)元素：x、y、w、h和置信度。其中x、y是邊界框的中心坐標(biāo)，w和h是邊界框的寬度和高度，置信度是網(wǎng)格中包含對(duì)象的概率和預(yù)測(cè)邊界框準(zhǔn)確度的乘積。這套技術(shù)，速度快、準(zhǔn)確率高、能夠檢測(cè)出圖像中的多個(gè)對(duì)象。”
“通俗地說，我們的一架無人機(jī)升空后，單次可以飛行15分鐘左右，下面五六平方公里內(nèi)的行道樹的實(shí)時(shí)圖像都盡收眼底了，拍成的照片經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，最快5分鐘就能識(shí)別出結(jié)果，哪些是病樹、哪些是健康樹，能立即生成準(zhǔn)確的報(bào)告?！焙鷩?guó)華說。
開展行道樹管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型
胡國(guó)華表示，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力首先在技術(shù)創(chuàng)新上要有“質(zhì)”的突破與飛躍。他們團(tuán)隊(duì)與上海市綠化管理指導(dǎo)站緊密合作，正致力于開展行道樹管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)城市樹木數(shù)據(jù)提取及數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)的發(fā)展。此項(xiàng)創(chuàng)新成果，是他們自然資源部超大城市時(shí)空大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要突破之一。
“作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)總量最大的城市，上海在集聚人才、資金、技術(shù)和數(shù)據(jù)等各類新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展要素方面具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，但也面臨超大城市空間資源要素緊約束的掣肘。因此，持續(xù)優(yōu)化配置城市空間資源，是強(qiáng)化新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展支撐保障能力的必然要求?！焙鷩?guó)華介紹說，實(shí)驗(yàn)室通過融合新一代3S技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、人工智能與云計(jì)算技術(shù)，生產(chǎn)發(fā)布了包括人口、氣候、土壤、污染、土地等一系列城市自然資源要素時(shí)空大數(shù)據(jù)精細(xì)化產(chǎn)品，助力于城市智慧管理。
發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力要因地制宜。時(shí)空大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，仿佛為超大城市發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力插上了有力的翅膀。“我們整合無人機(jī)遙感與人工智能技術(shù)開展上海市城市行道樹病蟲害監(jiān)測(cè)，正是其中的典型案例。此外，實(shí)驗(yàn)室還與上海市應(yīng)急管理部門深度合作，建立了具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的上海市城市洪澇預(yù)警預(yù)測(cè)應(yīng)急管理系統(tǒng)。將數(shù)字孿生引擎與水利模型深度融合，實(shí)現(xiàn)物理與數(shù)字空間的精準(zhǔn)映射，滿足淹沒分析、洪水推演等數(shù)字化場(chǎng)景的模擬需求。這些案例不僅僅是對(duì)無人機(jī)遙感、人工智能等新質(zhì)生產(chǎn)力的應(yīng)用，也是對(duì)新質(zhì)生產(chǎn)力的促進(jìn)和發(fā)展?！焙鷩?guó)華說。
【行業(yè)鏈接】
工信部發(fā)布的《中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究報(bào)告2024》指出，代表新質(zhì)生產(chǎn)力的低空智聯(lián)技術(shù)將與低空空域和低空市場(chǎng)等相關(guān)要素發(fā)生作用和聯(lián)系，從而帶動(dòng)低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、設(shè)備制造以及運(yùn)營(yíng)服務(wù)等領(lǐng)域發(fā)展。
根據(jù)業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，到2025年，低空經(jīng)濟(jì)對(duì)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的綜合貢獻(xiàn)值將達(dá)3至5萬億元。作為低空經(jīng)濟(jì)“基底”的無人機(jī)遙感技術(shù)，現(xiàn)已在林業(yè)普查、智能測(cè)繪、電力巡檢、能源監(jiān)測(cè)、公安稽查等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。特別是與當(dāng)前最新人工智能AI技術(shù)的結(jié)合，給相關(guān)行業(yè)應(yīng)用帶來革命性的提升。華師大團(tuán)隊(duì)將航天衛(wèi)星、無人機(jī)遙感及近地面實(shí)測(cè)等多源大數(shù)據(jù)與人工智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高精度的城市自然資源要素監(jiān)測(cè)模擬與精細(xì)化制圖。通過遙感與人工智能AI技術(shù)賦能，將為城市管理提供智慧決策支持，推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
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記者丨王蔚
來源丨新民晚報(bào)客戶端
編輯丨王藍(lán)萱
編審丨戴琪
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