2021年初,由中国林科院资源信息研究所副所长符利勇牵头组建的一支项目团队,承接了2022年北京冬奥会崇礼赛区的“森林防火综合体系建设无人机巡护监测系统”项目
无人机只是“工具”,它所搭载的1080P高清摄像头,是提高烟火识别精准度的重要前提之一。
“对计算机而言,越高清的图片越能提高烟火识别精准度,高清摄像头拍摄的动态视频数据,会被系统处理为电脑可识别的一帧一帧的1080P高清图片,我们要保证这些数据在系统中传输快、不丢帧,为后续人工智能识别奠定基础。”冯卫国说。
而且,在没有网络信号情况下,千寻位置网络有限公司冯卫国团队可以通过卫星信号发射高精度数据,帮助无人机在没有网络的林区实现厘米级定位。为了提高可用性,千寻位置团队把没有网络状态下无人机的首次定位时间,从国内领先的5分钟,缩短为世界领先的2分钟。
为了这3分钟,冯卫国的团队努力了3个月。
“当时距离冬奥会举办不足百天,我们在上海湾谷科技园的办公区彻夜工作,大家调侃,每天都能迎接清晨4点钟的太阳。”冯卫国说。
1362个小时的飞行视频数据,每一秒抽出25—30帧1080P的高清、精准定位图片,汇聚成一个数千万张照片的海量数据库。
就这样,从地面到天空,项目团队对崇礼冬奥核心区地表情况进行了全面大摸底。
然而,更大的挑战,还不是在野外,而是电脑前的脑力挑战——无人机拍回来的图像,该怎样精准识别和使用。
崇礼自然条件独特,海量图像数据中包含的参数众多,情况复杂。
崇礼域内80%为山地,地形复杂,森林覆盖率高,燃烧性强的中幼林占比大,草类可燃物众多,每年有五级以上大风天数200多天,是我省森林防火一级火险区,每年防火期长达9个月。
“烟和雾如何区分,阳坡火和阴坡火怎么辨别,不同的天气和光线条件下,烟火表现有何不同,可疑人员如何快速判定……对小目标动态视频的烟火识别在崇礼实际应用场景中,情况异常复杂。”业巧林说。
由业巧林牵头的“大数据与人工智能”团队,在模型训练烟火识别过程中,一度困难重重。
“起初,即使无人机飞得再低,也无法智能检测到地面的烟火信息,当时大家都快急哭了。”业巧林说。
问题到底出在哪?面对电脑上几万行白花花的程序代码,业巧林带领团队研发人员开始一行一行逐一排查,1天、2天、3天……20天。“找到了!”一处隐藏在代码中的细小漏洞,被挖了出来。
整个过程中,“大数据与人工智能”团队针对具体应用场景进行了无数次调整、修正,这只是其中的一次。
在崇礼期间,项目团队累计试验1万余次,最终实现无人机在200米高空飞行,就可以对地面上2米乘以2米面积的火情,精准识别捕捉、实时预警,真正实现森林防火“打早、打小、打了”,防患于未“燃”。

2021年12月20日,由中国林科院资源信息研究所组织的无人机培训班上,崇礼区林草局森林草原消防大队的学员在户外观摩学习无人机操控技术。郭玉江摄