【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于林草资源信息化，涉及无人机巡护林草资源，具体涉及一种基于无人机的林草资源网格化巡护方法。
技术介绍
1、在对林草资源进行信息化搜集及日常巡护过程中，林草监管部门通常采用地面人工巡护森林、草原等自然资源的传统工作方式；这样容易受制于山区地形条件复杂、人员素质参差不齐等方面的影响，存在工作效率难以继续提升、安全风险隐患较大、人员成本支出越来越高等方面的问题。而随着无人机、互联网、地理信息以及通信技术的发展与普及，无人机巡护服务于多场景林草资源巡护工作的已经成为可能。
2、目前无人机应用于林草资源监测还处于初级阶段，主要的技术方法是以多旋翼或固定翼无人机搭载正射相机、红外相机等方式，采集林草资源数量、分布、质量等信息。当前技术方法中存在数据无法实时回传、需要离线下载等问题，属于一次性、单目标的任务方式；远没有达到可以常态化、系统化、定制化的多场景巡护应用。因此林草资源巡护工作亟需一种可以替代现有巡护作业的新方式、新方法。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题在于提供一种基于无人机的林草资源网格化巡护方法，对林草巡护目标快速获取、实时回传，满足对山区复杂条件下多种任务场景、网格化巡护的需要。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种基于无人机的林草资源网格化巡护方法，包括以下操作：
4、1）基于巡护任务建立无人机林草巡护作业专题底图，按照巡护区域特征，将无人机巡护区域网格化：先将巡护任务划分为无人机巡护作业单元，
5、2）结合巡护作业单元内的通讯信号覆盖情况，通过漫游基站+中继站方式进行组网单元覆盖，建立无人机与地面控制站或指挥中心的数据传输链路；对跨巡护作业单元的信号传输则采用地面调度站实现信号接续传输；
6、所述漫游基站包括机载端和地面端，其中机载端装载于无人机上，地面端架设于巡护区域制高点位置；
7、3）无人机上还搭载有满足林草资源巡护、林草火灾预警和/或林草有害生物监测的多种信息传感器或相机，以采集林草资源信息、林草火灾信息、林草有害生物信息中的一种或几种；
8、4）根据巡护作业场景、巡护任务与目标区域，规划无人机巡护航线，并进行试飞、审核与发布；
9、无人机进行林草巡护，按照规划的巡护航线巡护，并将巡护场景所采集的影像及数据实时传送；地面的指挥中心对回传的影像及数据进行处理形成巡护结果；
10、5）根据巡护结果生成巡护档案，并对巡护任务进行考核和编写巡护总结。
11、所述建立无人机林草巡护作业专题底图，是基于巡护任务获取矢量化巡护界线数据、栅格化遥感影像或地形图数据，通过图层加载方式导入并展示；然后标注包括巡护区域、禁飞区域、海拔高程点在内的飞行任务所需信息，并标注包括重点巡护区域、对象目标、现有林草资源分布在内的巡护作业专题信息，建立无人机林草巡护作业专题底图。
12、所述无人机巡护区域网格化，是根据巡护界线内行政管理隶属、重点/非重点管护、单架无人机日有效覆盖作业区域、单架次无人机有效覆盖作业半径、是否有固定起降条件，结合护林员巡护责任区划分，在无人机林草巡护作业专题底图上将巡护任务分割为多个无人机巡护单元；
13、再将无人机巡护单元网格化分割，每个任务格网满足无人机单日巡护、格网内管护责任区全覆盖的需要。
14、所述无人机巡护单元的面积为50~100平方公里；
15、任务格网的面积为1×1平方公里。
16、所述漫游基站中机载端与地面端实时保持通信，支持单架或多架无人机在沿航线多点部署的地面端信号覆盖区域内，实现超视距飞行测控；
17、若漫游基站与现有运营商基站、或与有光缆区域较近时，通过部署光缆实现漫游基站与指挥中心间互联互通；若漫游基站在光缆不便部署区域，则采用无线桥接、级联或中继站转发方式实现漫游基站与指挥中心互联互通；
18、若在漫游基站与指挥中心无法直通区域，则增设微波汇聚设备进行一级或多级桥接转发，从而实现机载端、地面端与指挥中心和控制站点间的全系统互联互通，确保巡护区空地无线信号全覆盖；
19、所述的数据传输链路可在各地面端间实现零延时、零丢帧无缝切换，满足无人机飞行航拍影像和飞控数据通过地面网络，实时回传至指挥中心，并同时满足指挥中心对飞行器的实时遥控或指挥；
20、对于需要跨巡护作业单元实现连续巡护作业的，设立地面调度站进行信息汇总，实现漫游基站与指挥中心互联的信号接续传输。
21、所述无人机飞行航拍影像包括视频图像、火灾预警热点信息；所述飞控数据包括飞行姿态、任务航线；其中飞行姿态、任务航线信息为控制中心提供参考，火灾预警热点信息、视频图像为及时预警和处置提供参考，控制中心再将获得数据上传至服务器。
22、所述规划无人机巡护航线，是根据包括林草资源保护、林草火灾预警、林草有害生物防治在内的巡护场景与目标区域，选择点状、蛇形、套耕、环形和/或条带类型相结合规划无人机巡护航线；
23、无人机巡护航线设置时参照正射影像采集的标准，航向重叠度不得少于53%，旁向重叠度不得少于15%；其中无人机巡护安全高度应距离地面100m以上，巡护速度不大于20m/s；无人机巡护航线中还设置起降点及备降点，巡护任务结束后，无人机按照指定返航点降落。
24、所述的巡护作业场景包括：
25、林草资源巡护场景：无人机搭载巡护载荷至少包括可见光相机、高音喇叭；对单个巡护网格区域每周无人机巡护架次不少于3次，每月航片影像数据至少全覆盖1次；
26、林草火灾巡护场景：无人机搭载巡护载荷包括可见光相机、热红外相机以及高音喇叭；巡护作业时覆盖域内林草可燃物或防火重点区域，巡护作业时能及时发现疑似火点、烟点情况，并将相关位置信息及时回传；
27、林草有害生物防治场景：无人机搭载巡护载荷包括适配可见光、多光谱的相机；巡护区域覆盖域内易发生病虫害的林木资源；所述相机的可见光可识别树木外表颜色非正常变化，相机的光谱反射率降低程度可反映病虫害发生的程度等级。
28、所述指挥中心对回传的数据进行的处理包括：
29、①对于林草资源巡护场景所采集的影像成果，先对影像进行包括几何校正、增强、裁剪、镶嵌和匀色在内的预处理，达到1a级数据产品级别；其次将预处理完的零散航片拼接成单幅正射影像图，最后将影像图切割成不同比例尺的瓦片地图并进行发布；
30、或者，以相同巡护网格化单元内的两期巡护影像为对象，利用图像插值、比值和植被指数法对像元信息进行比对分析，识别影像变化区域，发现破坏林草资源的违法线索；
31、②对于林草火灾预警巡护场景所采集的疑似火点、烟点数据，采用室内目视解译法，对其可能发生危害性质进行初步判定，再结合野外现地验证进行二次确认，通过变化检测分析对火灾发生范围进行评估；
32本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，包括以下操作：
2.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述建立无人机林草巡护作业专题底图，是基于巡护任务获取矢量化巡护界线数据、栅格化遥感影像或地形图数据，通过图层加载方式导入并展示；然后标注包括巡护区域、禁飞区域、海拔高程点在内的飞行任务所需信息，并标注包括重点巡护区域、对象目标、现有林草资源分布在内的巡护作业专题信息，建立无人机林草巡护作业专题底图。
3.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述无人机巡护区域网格化，是根据巡护界线内行政管理隶属、重点/非重点管护、单架无人机日有效覆盖作业区域、单架次无人机有效覆盖作业半径、是否有固定起降条件，结合护林员巡护责任区划分，在无人机林草巡护作业专题底图上将巡护任务分割为多个无人机巡护单元；
4.如权利要求3所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述无人机巡护单元的面积为50~100平方公里；
5.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特
6.如权利要求5所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述无人机飞行航拍影像包括视频图像、火灾预警热点信息；所述飞控数据包括飞行姿态、任务航线；其中飞行姿态、任务航线信息为控制中心提供参考，火灾预警热点信息、视频图像为及时预警和处置提供参考，控制中心再将获得数据上传至服务器。
7.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述规划无人机巡护航线，是根据包括林草资源保护、林草火灾预警、林草有害生物防治在内的巡护场景与目标区域，选择点状、蛇形、套耕、环形和/或条带类型相结合规划无人机巡护航线；
8.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述的巡护作业场景包括：
9.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，指挥中心对回传的数据进行的处理包括：
10.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述巡护档案包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，包括以下操作：
2.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述建立无人机林草巡护作业专题底图，是基于巡护任务获取矢量化巡护界线数据、栅格化遥感影像或地形图数据，通过图层加载方式导入并展示；然后标注包括巡护区域、禁飞区域、海拔高程点在内的飞行任务所需信息，并标注包括重点巡护区域、对象目标、现有林草资源分布在内的巡护作业专题信息，建立无人机林草巡护作业专题底图。
3.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述无人机巡护区域网格化，是根据巡护界线内行政管理隶属、重点/非重点管护、单架无人机日有效覆盖作业区域、单架次无人机有效覆盖作业半径、是否有固定起降条件，结合护林员巡护责任区划分，在无人机林草巡护作业专题底图上将巡护任务分割为多个无人机巡护单元；
4.如权利要求3所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述无人机巡护单元的面积为50~100平方公里；
5.如权利要求1所述的基于无人机的林草资源网格化巡护方法，其特征在于，所述漫...
【专利技术属性】
技术研发人员：闵志强，王孝康，郭立民，王周，林洋，张霖，余海燕，李庆波，胡云云，李宏韬，饶月明，刘子凡，魏智海，蔡子良，侯燕，
申请(专利权)人：国家林业和草原局西北调查规划院，
类型：发明
国别省市：
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