森林病蟲害遠程診斷及實現方法

[摘 要] 森林病蟲害的診治迫在眉睫，及時有效地對病蟲害進行診治是當下的首要問題。因此，建議建立一個森林病蟲害遠程診斷系統，這個遠程診斷系統主要是采用人工和系統雙管齊下的方式，首先基層林業工作者采集森林病蟲害的文字或者圖像信息，然后將這些信息輸入到該系統由專家進行遠程診斷，這就保證了防治的科學性和可靠性。

[關鍵詞] 森林病蟲害；遠程診斷系統；專家在線

[中圖分類號] S763 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）02-92-2

病蟲害是森林的勁敵，廣東省陽江市江城區森林病蟲害防治檢疫站一直致力于病蟲害的防治。森林看似是一個健壯的成年，實則是個脆弱的孩子，只要一種病蟲害在森林中蔓延開來，那么森林就會很快遭到侵害。傳統的森林病蟲害的發現與診斷方式完全是同防治人員聯系起來，這樣看似簡單方便實則風險重重。基層防治人員只能憑借已有的知識和經驗進行判斷，倘若他們遇到的病蟲害超出經驗范圍而不能作出正確的診斷，那么將會導致森林病蟲害泛濫。考慮到人為因素，國內外都在探索更加高效和穩定的病蟲害防治方法，經過長期試驗，建立了較為成熟的遠程診斷的專家系統，即采取由基層人員和系統的雙向把關的防控模式，由基層人員將森林病蟲害的現場圖像錄入到遠程診斷專家系統，專家系統將會對傳入的圖像信息進行識別，給出診斷并提供相應的措施[1]。這樣建立起來的遠程診斷專家系統是一個有效、安全、穩定的森林病蟲害遠程診斷系統，大大降低了森林病蟲害造成的損失。

1 森林病蟲害遠程診斷的方法

森林病蟲害的遠程診斷是采取一種機器智能和專家在線咨詢相結合的模式，這樣既可以確保診斷的正確性，又可以簡化診斷過程。該遠程診斷系統的流程如圖1所示。

遠程診斷的機器智能模式是通過智能數據庫實現的，采用錄入-數據庫識別-防治措施的橫向模式。錄入工作是由森林管理人員來采集完成的，主要以圖像信息為主。智能數據庫在錄入的信息發送到診斷系統中進行數據圖像分析，系統根據發來的圖像信息在系統內部的數據庫中進行智能識別。因此，智能數據庫的完善是十分重要的，智能數據庫是根據已有的病蟲害和森林防治知識來組建的，并且會根據新信息的錄入不斷更新和完善。所以，當工作人員錄入圖像信息時，其實大多數執行的是一個系統識別的工作，將圖像與智能數據庫中的信息進行識別分析，最終將分析的結果同防治方案一同反饋給工作人員。

遠程咨詢是基于遠程診斷系統匹配無效的前提，是對遠程診斷系統的一個補充。當工作人員錄入的圖像信息在智能數據庫中得不到識別時，圖像信息就會選擇遠程咨詢專家的方式達到問題的解決。

2 森林病蟲害遠程診斷的實現

森林病蟲害遠程診斷的實現是一個鏈型結構，由信息入庫、智能數據管理、推理機的設計、網絡結構和數據更新組成。

2.1 森林病蟲害的實時信息入庫

森林病蟲害一經發現便要及時采集信息，防止情況惡化。這是進行遠程診斷的第一步，由森林管理人員在森林病蟲害現場拍照、攝影等，形成圖像、文字信息，并且將這些獲得的信息進行處理，使得圖像或者文字信息更加準確。工作人員還需實時檢測病蟲害的蔓延情況，根據森林病蟲害各個階段的特征進行實時的信息入庫識別。這些入庫的信息會先經過智能數據庫的識別，由于森林病蟲害類型多樣，甚至有些并未發現，所以智能數據庫的識別需按照病蟲害的蔓延情況實時更新入庫，以便達到更加準確的識別。

2.2 智能數據庫的設計及管理

智能數據庫所存儲的信息包括森林防治知識、現存的病蟲害情況、相關的病蟲害防治措施等。由于森林病蟲害種類繁多，每個地區森林的特點也各不相同，所以智能數據可只能存儲常見的病蟲害圖像和信息，一些未出現或者特征復雜的病蟲害信息仍有待完善和更新。但是，隨著智能數據庫的日趨完善，這些信息都會逐漸得到更新。

智能數據庫相當于機器專家，由圖像存儲庫、病蟲害類別庫、森林特征庫、診斷識別庫和方案匹配庫等組成。還存儲有各個區域的數字地圖、防治系統的更新、防治人員的組成和分布等。可以說智能數據庫涵蓋了森林病蟲害的大多數情況，其實一個有效的采集到識別的可行化流程。

數據庫技術將系統采集和錄入的信息集中起來，形成有結構的網狀知識體系。在這樣的網狀體系中有多個主線，每個主線又有多個支線，這樣的網狀數據庫的好處在于森林人員采集錄入的信息能夠達到相對準確的識別。一般錄入的信息先與主線信息匹配，再由信息的具體特征分支開到各個支線的識別，最終確定病蟲害的類別，由此匹配相對應的防治方案。

2.3 森林病蟲害遠程診斷推理機的設計

遠程診斷的推理機設計是遠程診斷的智能系統中診斷的邏輯處理項，邏輯處理項的存在是對輸入的信息執行判斷和選擇，是對已識別的信息進行防治方案選擇的一個執行命令。這個邏輯處理采取的是反向推理，即將已識別的病蟲害類型導入森林防治措施庫中，以這個識別的病蟲害類型為目標在措施庫中執行一個措施搜索，進行條件的符合度匹配，若符合則輸出，若不符合則繼續搜索。但是，更新和措施庫的補充需要時間，因此推理機的設計中很重要的是采用中斷技術，以保護匹配識別的有效存儲。

2.4 森林病蟲害遠程人工診斷的網絡結構

這個部分是針對遠程智能數據庫系統無法匹配信息情況的補充，即采取人工專家在線診斷的模式。遠程人工診斷的網絡結構是通過服務器將森林現場用戶同人工專家連接，實現森林防治工作站與森林專家的數據信息的一個有效對接。

在用戶的現場信息錄入數據庫無法得到識別時，用戶便要通過在線端咨詢森林病蟲害防治專家，通過將現場的圖像、文字等信息通過服務器網絡的輸送到達專家端。由于森林病蟲害的多樣性，而不同的專家所擅長的細分病蟲害領域也有區別，所以人工診斷網絡結構采用的是多用戶端到達多專家端的模式，這個網絡結構實際上執行的是用戶信息和專家專項的匹配過程，達到一種病蟲害的準確匹配，進行專業治理。

2.5 森林病蟲害遠程診斷系統數據更新的實現

森林遠程診斷系統數據更新主要是通過兩大渠道，一是將具有權威性和完整性的國家森林病蟲害信息中心作為樣本導入智能數據庫的存儲中心，并且兩者在實踐過程中是互為補充的關系，國家森林病蟲害中心的信息更新將會實時更新到數據庫中，而數據庫在實踐當中錄入的信息也會實時更新到國家森林病蟲害信息中心。二是人工在線診斷系統對智能診斷數據庫的補充和更新作用，當用戶錄入的信息在數據庫中無法識別匹配時，就會鏈接到專家端進行專項診斷，而專家診斷的結果又會實時補充到數據庫中，對原有的數據庫知識進行更新。

3 系統運行過程與評價

診斷來源信息的獲取主要包括用戶對現場描述的文字信息、拍攝的圖像信息。文字信息包括病蟲害的現場描述、危害癥狀、區域特點、診斷時間等，這是對圖像信息的補充和介紹。而圖像信息則更為直觀和全面地展示了這個森林區域的病蟲害現狀。所以，系統運行的信息來源是相對準確的，而系統運行中有智能數據庫、人工在線診斷端2個診斷體系，加上推理機的邏輯項選擇，整個系統的流程覆蓋了大多數的情況。可以說，這個系統是解決森林病蟲害較為完善和可執行的系統。

4 結語

通過智能診斷數據庫和遠程人工專家在線咨詢兩大網絡結構體系對可能發生的病蟲害現象進行大范圍的覆蓋，并創新運用推理機模型對診斷結果輸出有效的防治措施。系統真正做到了森林病蟲害防治診斷和防治措施的縱向解決結構，對當下森林病蟲害的防治具有重要的實踐意義[2]。

參考文獻

[1]王衛文.遠程診斷專家系統在城市森林病蟲害防治中的應用[J].中國城市林業，2004（5）：52-54.

[2]宋玉雙，黃北英.中國林業有害生物防治技術的新進展[J].中國森林病蟲，2008（6）：31-34，42.