构建“空—天—地”一体化协同作业模式 草原毒害草精准防控迈向智能化

近年来,草原毒害草蔓延已成为制约我国北方草原生态安全和畜牧业可持续发展的重要威胁。研究指出,由于环境变化、人为干扰、过度放牧等原因导致草原退化,毒害草表现出较强抗性而逐步生长,形成恶性循环。

2023年至2026年间,项目团队先后多次深入内蒙古兴安盟、锡林郭勒盟、乌兰察布市等典型草原牧区,围绕毒害草课题开展了系统性实地调研工作。

图 1样方调查及数据记录

项目团队利用无人机在多种环境条件下采集了大量草原毒害草图像。成功构建了国内首个包含十万张高精度草原毒害草图像的数据库,为后续技术研究提供了关键基础数据资源。

图 2实地采集数据

为破解这一难题,“净草兴原”团队自主研发并构建了一套“空—天—地”一体化协同作业模式,以卫星遥感、无人机高精度检测与防治车精准治理为核心,推动草原毒害草防控从“粗放巡查”向“智能精准”跨越。

一、“天”预警:卫星数据驱动蔓延趋势预测

项目团队依托多源卫星遥感数据,对重点草原区域毒害草分布进行周期性解译。通过持续回传的地面数据与历史卫星影像叠加分析,团队建立了毒害草扩散趋势预测模型,可提前预判高风险蔓延区域,为后续检测与治理提供了宏观决策依据。

图 3平台耦合毒害草蔓延趋势预测

二、“空”巡检:固定翼无人机实现边缘端实时检测

在预警锁定重点区域后,项目部署的垂起固定翼无人机展开大范围实时巡查。关键突破在于检测算法的研发以及边缘计算模块的部署——团队对检测算法进行了针对性优化,各项指标均满足实际需求后调用至无人机机载边缘计算单元,使无人机在飞行过程中即可完成毒害草目标识别与定位,无需等待地面站回传与处理。这一技术大幅提升了对草原毒害草检测效率。

图 4固定翼无人机实时检测设备

三、“地”治理:防治车精准自主靶向喷药

在无人机锁定毒害草坐标范围后,地面防治车依据定位数据自主导航至目标区域。防治车搭载了改进型边缘端检测模型与靶向定位控制喷药技术,可在行驶过程中二次实时识别毒害草的同时,并自动触发靶向喷药机构,实现“边行边识、边识边喷”的作业,显著降低了药剂用量和对周边牧草的破坏风险。

图 5防治车精准喷药实地测试

四、全链路闭环:多源数据融合驱动智能决策

无人机检测与防治车治理过程中产生的全部数据,在回传后与卫星多源环境数据进行多模态融合分析。基于融合后的数据集,科研团队建立了毒害草

扩散趋势预测模型,可提前预判高风险蔓延区域,为下一轮“无人机检测—防治车治理”作业提供宏观决策依据,形成完整的“检测—治理—预测—再检测”技术闭环。