本發(fā)明屬于生物多樣性智能監(jiān)控，具體涉及一種人工智能陸域生物多樣性實時在線監(jiān)控評估-風(fēng)險預(yù)警-風(fēng)險排除方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、生物多樣性是地球和人類社會可持續(xù)發(fā)展的基石，受地理物候、環(huán)境污染、人為干擾、外來入侵等影響，生物多樣性喪失和生態(tài)系統(tǒng)惡化不斷加快，加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)迫在眉睫。

2、目前生物多樣性監(jiān)控僅限于重點核心區(qū)域重點物種不定時的人工調(diào)查，普遍具有人員投入大、成本高、耗時長、時效差等缺點，并且由于調(diào)查時間經(jīng)費有限、調(diào)查人員水平參差不齊、調(diào)查技術(shù)體系不完善等因素，已獲取數(shù)據(jù)在全面性、系統(tǒng)性、時效性、時間連續(xù)性上不盡人意，合成陸域生物多樣性大數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行系統(tǒng)評估較為困難，也影響了數(shù)據(jù)跨時間、跨區(qū)域的橫向比對分析效果，致使無法實時預(yù)警并采取有效的生物多樣性保護(hù)措施。

3、現(xiàn)有生物多樣性監(jiān)測技術(shù)手段為生物多樣性保護(hù)和管理提供了一定的技術(shù)支撐，但仍存在一些弊端和挑戰(zhàn)。本發(fā)明提出一種人工智能陸域生物多樣性實時在線監(jiān)控評估-風(fēng)險預(yù)警-風(fēng)險排除方法及系統(tǒng)，通過布設(shè)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時收集和監(jiān)控有效信息；基于物種識別模型以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)實現(xiàn)自動建立物種數(shù)據(jù)庫、實時評估生物多樣性狀況、科學(xué)研判各物種受威脅因素，借助庫內(nèi)數(shù)據(jù)橫向比對實時提出預(yù)警信息和風(fēng)險排除措施，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的一系列弊端。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供人工智能陸域生物多樣性實時在線監(jiān)控評估-風(fēng)險預(yù)警-風(fēng)險排除方法及系統(tǒng)，為陸域生物多樣性保護(hù)、管理和決策提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐，強(qiáng)化陸域生物多樣性保護(hù)力度。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種人工智能陸域生物多樣性實時在線監(jiān)控評估-風(fēng)險預(yù)警-風(fēng)險排除方法，包括以下步驟：

4、構(gòu)建生物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，采集和監(jiān)控預(yù)設(shè)陸域范圍內(nèi)的生物信息、地理物候信息、環(huán)境質(zhì)量信息和其他信息；

5、基于所述生物信息進(jìn)行物種識別，獲得物種識別結(jié)果；

6、基于物種識別結(jié)果、所述生物信息、地理物候信息以及環(huán)境質(zhì)量信息，建立每個物種的生物基礎(chǔ)信息庫；

7、提取所述地理物候信息、所述環(huán)境質(zhì)量信息以及所述生物信息的目標(biāo)參數(shù)，并基于所述生物基礎(chǔ)信息庫，進(jìn)行生物多樣性現(xiàn)狀評估以及區(qū)域分布格局評價，獲得物種適生生境評估結(jié)果；

8、橫向比對所述生物基礎(chǔ)信息庫中的歷史生物信息，并解析地理物候信息、環(huán)境質(zhì)量信息、其他信息以及每類物種的生物信息的相關(guān)性，獲得物種受威脅因素，并生成歷年變化趨勢；

9、基于所述評估結(jié)果以及所述物種受威脅因素的歷史數(shù)據(jù)，獲得各物種受威脅因素的主要貢獻(xiàn)率，并基于各物種受威脅因素的主要貢獻(xiàn)率獲得物種風(fēng)險臨界限值；

10、將實時數(shù)據(jù)與所述物種風(fēng)險臨界限值比對，進(jìn)行生物多樣性風(fēng)險診斷，獲得風(fēng)險診斷結(jié)果；

11、基于不同地理物候變化、環(huán)境質(zhì)量影響變化以及其他信息的變化對風(fēng)險診斷結(jié)果進(jìn)行不同程度的預(yù)警；

12、基于所述風(fēng)險診斷結(jié)果提供風(fēng)險排除措施。

13、優(yōu)選的，所述生物信息包括監(jiān)控陸域范圍內(nèi)的陸生高等植物、陸生哺乳動物、鳥類、兩棲類、爬行類、昆蟲以及真菌類生物信息；

14、所述地理物候信息包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、降雨量、降雪量、經(jīng)緯度、海拔高度、坡向以及坡度信息；

15、所述環(huán)境質(zhì)量信息包括空氣環(huán)境、地表水與沉積物、地下水、土壤、噪聲和電磁及輻射信息；

16、所述其他信息包括人為干擾、保護(hù)名錄、保護(hù)政策和歷史數(shù)據(jù)信息。

17、優(yōu)選的，提取所述生物信息中生物的形態(tài)特征、聲像特征以及基因生物譜庫與現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料對比進(jìn)行物種識別，獲得物種名錄及圖庫，并劃分特有種、瀕危物種、新物種以及外來入侵物種；

18、優(yōu)選的，提取所述形態(tài)特征的方法為：

19、爬取預(yù)設(shè)陸域范圍內(nèi)的現(xiàn)有物種數(shù)據(jù)庫，將爬取的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，轉(zhuǎn)化為規(guī)范化物種語料；

20、對所述物種語料進(jìn)行實體抽取，并進(jìn)行標(biāo)注，采用自頂向下方式，構(gòu)建生物物種和關(guān)聯(lián)信息的知識圖譜；所述知識圖譜中的節(jié)點包括物種和物種形態(tài)特征；

21、基于所述生物信息，獲得生物圖像；

22、提取所述生物圖像中物種的顏色特征、紋理特征以及輪廓特征，并將所有特征進(jìn)行拼接，獲得手工特征向量；

23、利用堆疊圖注意力層，構(gòu)建圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

24、利用所述圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將生物圖像標(biāo)簽在所述知識圖譜中進(jìn)行索引，獲得相應(yīng)物種在知識圖譜中對應(yīng)節(jié)點的形態(tài)特征向量；

25、提取所述形態(tài)特征向量以及所述手工特征向量的分量，并對提取的分量進(jìn)行余弦相似度計算，獲得相似度損失；

26、基于所述相似度損失，獲得形態(tài)相似性特征向量；

27、利用引入transformer機(jī)制的vit，提取所述生物圖像中的語義表征向量；

28、將所述手工特征向量、所述形態(tài)相似性特征向量與所述語義表征向量融合，獲得物種最終的所述形態(tài)特征。

29、優(yōu)選的，進(jìn)行生物多樣性現(xiàn)狀評估以及區(qū)域分布格局評價，獲得評估結(jié)果的方法為：

30、預(yù)設(shè)目標(biāo)參數(shù)；所述目標(biāo)參數(shù)包括物種多樣性參數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)多樣性參數(shù)、遺傳多樣性參數(shù)、物種分布格局參數(shù)以及受威脅與保護(hù)參數(shù)；

31、基于所述生物基礎(chǔ)信息庫，篩選和提取與目標(biāo)參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)；

32、將所述與目標(biāo)參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和空間分析，評估生物多樣性現(xiàn)狀和水平，獲得生物多樣性評估結(jié)果；

33、提取與目標(biāo)參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)中的物種分布數(shù)據(jù)和生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)據(jù)，繪制生物地圖，分析不同區(qū)域的生物多樣性特征和差異，獲得物種區(qū)域空間分布格局和變化趨勢；

34、基于所述生物多樣性評估結(jié)果以及物種區(qū)域空間分布格局和變化趨勢，獲得所述評估結(jié)果。

35、優(yōu)選的，獲得物種受威脅因素的方法為：

36、對歷史生物信息進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，獲得標(biāo)準(zhǔn)本底數(shù)據(jù)；

37、對所述標(biāo)準(zhǔn)本底數(shù)據(jù)進(jìn)行時間序列以及空間分布變化分析，獲得物種多樣性時空特征；

38、利用主成分分析法，分析地理物候信息、環(huán)境質(zhì)量信息以及其他信息對所述物種多樣性時空特征的影響，獲得第一分析結(jié)果；

39、解析每類物種的生物信息、地理物候信息、環(huán)境質(zhì)量信息以及其他信息之間的相關(guān)性，獲得第二分析結(jié)果；

40、結(jié)合所述第一分析結(jié)果以及所述第二分析結(jié)果，獲得物種受威脅因素，并生成歷年變化趨勢。

41、優(yōu)選的，獲得風(fēng)險診斷結(jié)果的方法為：

42、利用實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)對比分析，明確存在風(fēng)險的物種及導(dǎo)致異常的主要影響因素，并依據(jù)歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)給出各威脅因素的主要貢獻(xiàn)率，形成物種風(fēng)險臨界限值，將實時數(shù)據(jù)與所述物種風(fēng)險臨界限值比對，進(jìn)行生物多樣性風(fēng)險診斷，獲得風(fēng)險診斷結(jié)果；基于不同地理物候變化、環(huán)境質(zhì)量影響變化以及其他信息的變化進(jìn)行不同風(fēng)險診斷結(jié)果的不同程度的預(yù)警；

43、基于所述風(fēng)險診斷結(jié)果提供風(fēng)險排除措施。

44、本發(fā)明還提供一種人工智能陸域生物多樣性實時在線監(jiān)控評估-風(fēng)險預(yù)警-風(fēng)險排除系統(tǒng)，用于實現(xiàn)所述方法，包括：

45、數(shù)據(jù)采集模塊，用于構(gòu)建生物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，采集和監(jiān)控預(yù)設(shè)陸域范圍內(nèi)的生物信息、地理物候信息、環(huán)境質(zhì)量信息和其他信息；

46、信息庫構(gòu)建模塊，用于基于所述生物信息進(jìn)行物種識別，獲得物種識別結(jié)果；基于物種識別結(jié)果、所述生物信息、地理物候信息以及環(huán)境質(zhì)量信息，建立每個物種的生物基礎(chǔ)信息庫；

47、多樣性評估模塊，用于提取所述地理物候信息、所述環(huán)境質(zhì)量信息以及所述生物信息的目標(biāo)參數(shù)，并基于所述生物基礎(chǔ)信息庫，進(jìn)行生物多樣性現(xiàn)狀評估以及區(qū)域分布格局評價，獲得物種適生生境評估結(jié)果；

48、影響因素分析模塊，用于橫向比對所述生物基礎(chǔ)信息庫中的歷史生物信息，并解析地理物候信息、環(huán)境質(zhì)量信息、其他信息以及每類物種的生物信息的相關(guān)性，獲得物種受威脅因素，并生成歷年變化趨勢；

49、風(fēng)險診斷模塊，用于基于所述評估結(jié)果以及所述物種受威脅因素的歷史數(shù)據(jù)，獲得各物種受威脅因素的主要貢獻(xiàn)率，并基于各物種受威脅因素的主要貢獻(xiàn)率獲得物種風(fēng)險臨界限值；將實時數(shù)據(jù)與所述物種風(fēng)險臨界限值比對，進(jìn)行生物多樣性風(fēng)險診斷，獲得風(fēng)險診斷結(jié)果；

50、風(fēng)險預(yù)警模塊，用于基于不同地理物候變化、環(huán)境質(zhì)量影響變化以及其他信息的變化對風(fēng)險診斷結(jié)果進(jìn)行不同程度的預(yù)警；

51、風(fēng)險排除模塊，用于基于所述風(fēng)險診斷結(jié)果提供風(fēng)險排除措施。

52、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：通過構(gòu)建生物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，能夠全面、實時地采集和監(jiān)控預(yù)設(shè)陸域范圍內(nèi)的生物信息、地理物候信息、環(huán)境質(zhì)量信息及其他相關(guān)信息，確保數(shù)據(jù)的全面性和時效性?；诓杉纳镄畔⑦M(jìn)行物種識別，不僅提高了物種識別的準(zhǔn)確性，還建立了每個物種的生物基礎(chǔ)信息庫，為后續(xù)的生物多樣性保護(hù)和資源利用提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。通過提取關(guān)鍵參數(shù)并結(jié)合生物基礎(chǔ)信息庫，能夠科學(xué)評估生物多樣性現(xiàn)狀及其區(qū)域分布格局，有助于發(fā)現(xiàn)生物多樣性的熱點區(qū)域和脆弱區(qū)域，為制定針對性的保護(hù)措施提供依據(jù)。通過橫向比對歷史生物信息，并解析各類信息之間的相關(guān)性，能夠準(zhǔn)確識別出物種的威脅因素，并生成歷年變化趨勢，有助于預(yù)測未來可能的生物多樣性變化，為提前采取預(yù)防措施提供可能?；谠u估結(jié)果和威脅因素的主要貢獻(xiàn)率，確定物種風(fēng)險臨界限值，進(jìn)而對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，進(jìn)行生物多樣性風(fēng)險診斷。這種機(jī)制能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險，并通過不同程度的預(yù)警，提醒相關(guān)方采取必要的風(fēng)險排除措施，保護(hù)生物多樣性免受進(jìn)一步威脅。通過提供基于不同風(fēng)險診斷結(jié)果的風(fēng)險排除措施，為政府、科研機(jī)構(gòu)及環(huán)保組織等提供了科學(xué)的決策支持，促進(jìn)了生物多樣性保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)。該系統(tǒng)的運行和數(shù)據(jù)發(fā)布也有助于提升公眾對生物多樣性保護(hù)的認(rèn)識和意識，促進(jìn)社會各界共同參與生物多樣性保護(hù)行動，形成良好的社會氛圍。