森林资源保护无线监测关键技术

森林资源是人类赖以生存的基础，合理保护和利用是森林资源可持续经营的重要基础。目前以卫星遥感为主的大尺度监测技术很难准确获取森林内部的精准信息，不能满足森林资源精细化经营管理发展的需要。因此，天-空-地一体化的监测成为森林资源监测的重要研究课题。作为天-空-地一体化监测系统的重要组成部分，本项目研制开发了一套基于无线传感器网络和无线宽带视频传输技术相融合的森林资源保护无线监测系统。 1.获取林内信息的无线传感器。研制了一套符合ZigBee 协议的林木生长、温湿度、烟雾、红外等信息远程采集监测组合传感传输装置。 2.林内信号传输规律与衍射盲区计算方法。建立了2.4GHz 信号在森林内的传输场强模型和树干衍射盲区计算方法，为传感器的合理布设提供了重要的理论依据。 3.无线宽带视频林火图像自动获取与识别方法。根据林火烟雾的动态特性和视觉颜色特征，开发了一套森林火灾智能识别系统。 4.林火定位技术。开发了基于渐进穷举单点定位算法和地理信息系统的林火自动定位技术。 5.无线远程计算机监测平台。开发了无线远程监测平台，可实现24小时实时森林内（近地表）信息自动收集、分析与报警。该系统通过合理布设在林内的无线传感器形成林内信息精准监测网络，林内无线网络与无线宽带视频监测瞭望塔构成，形成林内精确信息和远程视频相结合的森林资源保护地面无线监测网络系统，可24小时自动值守，实现实时快速、精准和远程监测林火、林木生长与病虫害、土壤墒情及自动水肥管理、防盗监控、林内小气候和野生动物等信息，形成森林资源保护管理的卫士。该系统已经在北京鹫峰国家森林公园、河北石家庄以及山东济宁邹城市推广应用，运行稳定，防火防盗识别准确率大于90%、漏报率小于5%、定位误差小于60 米，并于2011 年春季成功捕获一次北京林区罕见火情，在重要森林资源保护中发挥了重要作用，获得显著的社会效益。 该项目获得授权发明专利3项，获得实用新型专利1项，获得软件著作权3项，发表学术论文42篇（其中SCI1篇，EI收录25篇），培养博士研究生6名名，硕士研究生11名，培养青年学术骨干教师5人。