一种自然保护地外来入侵物种风险预警系统及方法

摘要

本发明涉及一种自然保护地外来入侵物种风险预警系统及方法，包括以下步骤：S1、对自然保护地进行区域划分，实时采集并存储划分各区域的物种图像；S2、将所述物种图像与预先构建的外来入侵物种图像数据库中的外来入侵物种图像对比，识别出外来入侵物种；S3、基于预设的外来入侵物种的入侵阈值，对识别出的外来入侵物种进行风险预警；其中，所述入侵阈值由外来入侵物种入侵各区域的风险等级进行确定，入侵阈值以划分后的区域为单元进行设置。本发明通过将自然保护地划分为若干区域网格，以该网格为入侵阈值单元，构建各外来入侵物种对每个区域网格的风险等级和入侵阈值，进行外来入侵物种的快速入侵预警，入侵判断快速，预警及时。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种自然保护地外来入侵物种风险预警系统及方法。

背景技术

目前，就全球而言，外来物种的入侵已经成为继生境破坏之后严重影响生物多样性的第二大危害因素。

目前对于外来物种入侵，一般采用人工日常巡护监测的方法进行防护，而存在外来入侵物种发现不及时、定位不准确、分析时间长的问题，这些因素都会导致外来入侵物种预警不及时，自然保护地无法得到及时有效的保护。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自然保护地外来入侵物种风险预警系统及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种自然保护地外来入侵物种风险预警方法，包括以下步骤：

S1、对自然保护地进行区域划分，实时采集并存储划分后各区域的物种图像；

S2、将所述物种图像与预先构建的外来入侵物种图像数据库中的外来入侵物种图像对比，识别出外来入侵物种；

S3、基于预设的外来入侵物种的入侵阈值，对识别出的外来入侵物种进行风险预警；其中，

所述入侵阈值由外来入侵物种入侵各区域的风险等级进行确定，且所述入侵阈值以划分后的区域为单元进行设置；

所述风险等级由外来入侵物种对各区域自然生态系统的第一入侵影响数据以及预设的风险标准进行设置。

作为本发明的进一步优化方案，步骤S1中，对自然保护地进行区域划分时，将自然保护地区域面积划分为若干区域网格，于每个区域网格内设置至少一个遥感影像采集设备，所述遥感影像采集设备用于监控各区域网格，得到各区域的物种图像。

作为本发明的进一步优化方案，在自然保护地进行区域划分时，将区域网格及其内安装的遥感影像采集设备进行编号，使得遥感影像采集设备采集的物种图像包括区域网格编码信息，以区域网格编码作为外来入侵物种的空间位置，所述入侵阈值以区域网格编码为单元进行设置。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一入侵影响数据从物种图像中提取，包括外来入侵物种于各区域内的入侵数据、扩散数据、危害数据、防治难度数据。

作为本发明的进一步优化方案，所述预设的风险标准以入侵标准值、扩散标准值、危害标准值、防治难度标准值为基础进行建立。

作为本发明的进一步优化方案，所述风险预警方法还包括风险等级和入侵阈值的验证更新方法，所述验证更新方法包括：

S401、将各外来入侵物种的部分作为验证对象，不干涉其入侵行为并实时对其进行监控，得到验证区域图像；

S402、以各区域的现存物种图像为参照，识别并提取所述验证区域图像中外来入侵物种对周围自然生态系统造成的第二入侵影响数据；

S403、基于部分外来入侵物种产生的所述第二入侵影响数据以及外来入侵物种总量，计算各外来入侵物种总量产生的第二入侵影响数据总值，将所述第二入侵影响数据总值与预设的风险标准对比，确定出新的风险等级和入侵阈值。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二入侵影响数据包括外来入侵物种于各区域内的入侵数据、扩散数据、危害数据、防治难度数据。

一种自然保护地外来入侵物种风险预警系统，包括遥感影像采集设备、远程服务器、物种图像数据库、外来入侵物种图像数据库和管理员终端；

所述遥感影像采集设备用于监控各区域网格，得到的各区域物种图像输出至远程服务器，并保存至物种图像数据库内；

所述外来入侵物种图像数据库用于存储入侵自然保护地的各外来入侵物种图像；

所述远程服务器接收所述各区域物种图像，识别出外来入侵物种并基于预设的外来入侵物种的入侵阈值，生成风险预警指令；

所述管理员终端接收所述风险预警指令，进行风险预警实施。

作为本发明的进一步优化方案，所述远程服务器包括数据接收模块、识别模块、风险预警模块；

所述数据接收模块接收所述各区域物种图像，并发送至识别模块；

所述识别模块基于外来入侵物种图像识别出外来入侵物种及其入侵区域，并发送至风险预警模块；

所述风险预警模块基于预设的外来入侵物种的入侵阈值，对识别出的外来入侵物种进行风险预警，达到入侵阈值的，向管理员终端发送风险预警指令。

作为本发明的进一步优化方案，所述远程服务器还包括验证更新模块，所述验证更新模块连接数据接收模块和风险预警模块；

所述验证更新模块以各区域的现存物种图像为参照，在不干涉入侵行为条件下的部分外来入侵物种入侵各区域时的验证区域图像经数据接收模块接收，并经识别模块识别，确定外来入侵物种对周围自然生态系统造成的第二入侵影响数据；

验证更新模块基于部分外来入侵物种产生的所述第二入侵影响数据以及外来入侵物种总量，计算各外来入侵物种总量产生的第二入侵影响数据总值，将所述第二入侵影响数据总值与预设的风险标准对比，确定出新的风险等级和入侵阈值，并更新至风险预警模块中。

本发明的有益效果在于：

1)本发明通过将自然保护地划分为若干区域网格，以该网格为入侵阈值单元，以外来入侵物种入侵各区域的风险等级构建各外来入侵物种的入侵阈值，进行外来入侵物种的快速入侵预警，入侵判断快速，预警及时，可以实现公里网格尺度的自然保护地外来入侵物种预警，避免对自然生态系统造成威胁；

2)本发明通过对区域网格编号，且以该编号作为外来入侵物种的入侵阈值，在后续对监控的外来入侵物种进行风险预警时，预警快速及时，处理过程简单快速有效，对于更多网格区域的划分，都能够及时响应预警；

3)本发明通过采用部分物种不干涉其入侵行为的方法对风险预警模块进行验证，确定出更为真实准确的风险等级和入侵阈值，并更新至风险预警模块中，所得风险预警信息更加准确，更加切合实际情况。

附图说明

图1是本发明的整体系统框图。

图中：1、遥感影像采集设备；11、摄像机；12、数据发送模块；2、远程服务器；21、数据接收模块；22、识别模块；23、风险预警模块；24、验证更新模块；3、物种图像数据库；4、外来入侵物种图像数据库；5、管理员终端。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

实施例1

如图1所示，一种自然保护地外来入侵物种风险预警系统，包括遥感影像采集设备1、远程服务器2、物种图像数据库3、外来入侵物种图像数据库4和管理员终端5；

所述遥感影像采集设备1遍布所有自然保护地划分后的所有区域，每个区域内的遥感影像采集设备1均包括设置在该区域内的至少一个遥感影像采集设备；遥感影像采集设备包括摄像机11和数据发送模块12，摄像机11实时监控各区域，得到各区域物种图像经数据发送模块12发送至远程服务器2；

所述外来入侵物种图像数据库4用于存储入侵自然保护地的各外来入侵物种图像；

所述远程服务器2接收所述各区域物种图像，识别出外来入侵物种并基于预设的外来入侵物种的入侵阈值，生成风险预警指令；具体的，

所述远程服务器2连接物种图像数据库3和外来入侵物种图像数据库4；远程服务器2包括数据接收模块21、识别模块22、风险预警模块23；

数据接收模块21用于接收所述各区域物种图像并发送至识别模块22；

识别模块22基于外来入侵物种图像识别出物种图像中的外来入侵物种，并识别物种图像附带的网格编码信息，确定外来入侵物种所在入侵区域，最后将外来入侵物种信息及入侵区域(网格编码信息)发送至风险预警模块23；

风险预警模块23基于预设的外来入侵物种的入侵阈值，对识别出的外来入侵物种进行风险预警，达到入侵阈值的，向管理员终端5发送风险预警指令；每个外来入侵物种都对应有入侵阈值，即不可以入侵的区域网格，每个外来入侵物种入侵至该物种相应的入侵阈值(即区域网格)内时，就会发生风险预警。

所述远程服务器2还包括验证更新模块24，所述验证更新模块24连接数据接收模块21和风险预警模块23；

所述验证更新模块24以各区域的现存物种图像为参照，在不干涉入侵行为条件下的部分外来入侵物种入侵各区域时的验证区域图像经数据接收模块21接收，并经识别模块22识别，确定外来入侵物种对周围自然生态系统造成的第二入侵影响数据；验证更新模块24基于部分外来入侵物种产生的所述第二入侵影响数据以及外来入侵物种总量，计算各外来入侵物种总量产生的第二入侵影响数据总值，将所述第二入侵影响数据总值与预设的风险标准对比，确定出新的风险等级和入侵阈值，并更新至风险预警模块23中。

采用上述风险预警系统进行自然保护地外来入侵物种风险预警的方法如下：

S1、对自然保护地进行区域划分，实时采集并存储划分后各区域的物种图像；

S2、远程服务器2将所述物种图像与预先构建的外来入侵物种图像数据库中的外来入侵物种图像对比，识别出外来入侵物种；

S3、基于预设的外来入侵物种的入侵阈值，对识别出的外来入侵物种进行风险预警；其中，

所述入侵阈值由外来入侵物种入侵各区域的风险等级进行确定，且所述入侵阈值以划分后的区域为单元进行设置；

所述风险等级由外来入侵物种对各区域自然生态系统的第一入侵影响数据以及预设的风险标准进行设置。

所述第一入侵影响数据从物种图像中提取，包括外来入侵物种于各区域内的入侵数据、扩散数据、危害数据、防治难度数据。其中，本方案中，入侵数据可以为外来入侵物种入侵自然生态系统的数量，扩散数据为外来入侵物种的扩散面积、速度等，危害数据为外来入侵物种对自然生态系统内现存物种的迫害程度，防治难度为治理该外来入侵物种的困难程度。

所述预设的风险标准以入侵标准值、扩散标准值、危害标准值、防治难度标准值为基础进行建立。其中，本方案中，入侵标准值为外来入侵物种的数量控制标准，扩散标准值为外来入侵物种的扩散面积标准，危害标准值为外来入侵物种对自然生态系统内现存物种的迫害程度标准，防治难度标准值为治理该外来入侵物种的困难程度标准，该标准相当于第一入侵影响数据的风险阈值。

综合上述入侵影响数据及风险标准，即可对外来入侵物种入侵各区域的风险等级进行设置，超出风险标准的第一入侵影响数据综合判断后确定出风险等级，对于达到一定风险等级的，确定该区域为该外来入侵物种的入侵阈值。

需要说明的是，对自然保护地进行区域划分时，将自然保护地区域面积划分为若干区域网格并编号，区域网格可以以公里作为网格尺度，以划分区域网格进行遥感影像采集设备1的安装：于每个区域网格内设置至少一个遥感影像采集设备，并根据区域网格编号对遥感影像采集设备1进行标记编号，使得遥感影像采集设备1采集的各区域物种图像附带区域网格编号共同传输至远程服务器2；例如编号为①的区域网格，其内的遥感影像采集设备采集的该物种图像上传至远程服务器2时，图像名称中带有编号①；

远程服务器2识别所述物种图像中的外来入侵物种及区域编码，远程服务器2基于区域编码确定外来入侵物种的空间位置，例如远程服务器2识别到编号①的区域图像中含有外来入侵物种A，可以确定该物种A的空间位置为区域网格①；

当物种A在区域网格①、③中达到风险等级为二级以上，则确定该物种A的入侵阈值为区域网格①、③；所有外来入侵物种的入侵阈值及其对应的风险等级存储在远程服务器2内的入侵数据库内，入侵数据库按照外来入侵物种种类名称进行分别单独存储；

根据物种种类查找其对应的入侵数据库，即可快速查找到该入侵物种的入侵阈值及风险等级，当入侵数据库内包含入侵阈值——相应的区域网格时，则进行风险预警，具体的可以经远程服务器2向管理员终端5发送预警措施实施指令，尽快进行管控，不包含时，则不进行风险预警。

S4、采用验证更新方法对所述风险等级和入侵阈值进行验证、更新；

S401、将各外来入侵物种的部分作为验证对象，不干涉其入侵行为，并采用遥感影像采集设备1对其进行监控，得到验证区域图像发送至远程服务器2的数据接收模块21；

S402、以各区域的现存物种图像为参照，识别模块22采用图像识别技术对所述验证区域图像进行识别，确定外来入侵物种对周围自然生态系统造成的第二入侵影响数据，其中，所述第二入侵影响数据包括外来入侵物种于各区域内的入侵数据、扩散数据、危害数据、防治难度数据，该数据与第一入侵影响数据相同；

S403、验证更新模块24基于部分外来入侵物种产生的所述第二入侵影响数据以及外来入侵物种总量，计算各外来入侵物种总量产生的第二入侵影响数据总值，将所述第二入侵影响数据总值与预设的风险标准对比，确定出新的风险等级和入侵阈值，并更新至风险预警模块23中。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。