結合AI和5G的影像解決方案 – 有望評估森林健康狀況，並檢測和監控野火的一種新方法。

降低消防員、聚落和（關鍵）基礎設施的風險

2023.11.23

航空測量相機的設置

空中調查的拍攝設備基於GGS的OIS技術，並加入了近紅外和熱感應相機。

GGS選擇了Phase One iXM-RS 150，配備90 mm鏡頭用於Nadir（正下方）成像。另外增加了兩台Phase One Achromatic iXM-100相機，配備近紅外濾鏡（波段700-850 nm和750-850 nm）和2個70 mm鏡頭。

為了生成3D表面模型，相機基座還整合了4台Phase One iXM-100傾斜相機，每台配備80 mm鏡頭。除了Nadir相機外，還有2台熱感應相機捕捉整個足跡，以較低的解析度顯示微氣候變化對森林健康的影響。

圖1: OIS相機基座

資料處理

收集到的數據，包括RGB、CIR和NDVI^註1，首先使用Phase One的iX Capture軟體進行處理，然後再使用專業的測繪軟體進一步處理，生成真正的正射影像。

紅邊資料（Red Edge data）^註2是在生成2個近紅外波段的正射影像之後生成的，並通過這2個近紅外正射影像之間的光栅轉換進行了優化。傾斜系統（Nadir和傾斜）的RGB資料經過Skyline的Photomesh軟體處理，以生成一個3D模型。

圖2: CIR

圖3: NDVI

同一個區域的RGB/CIR/NDVI/NIR1/NIR2範例

下一步 - 生成的資料模型可用於各種應用場景：

森林健康評估

森林專家使用RGB、NIR、CIR、NDVI和紅邊正射影像來檢測野火高風險區域、受旱災或病害影響的區域（如樹皮甲蟲），或評估土壤健康狀態。

這些區域會被標記為高風險區域，因此防火觀察方面會有更高的優先程度。在700至750 nm波段的紅邊檢測可比單獨使用NIR/CIR影像更快速、更容易地檢測到樹木的健康問題。因此，它可以被標記為樹木壓力的快速指標。

緊急地圖

RGB正射影像是緊急導航系統的一部分，用於協助消防員，結合其他訊息，如路徑的可達性、可取水的湖泊、基礎設施資訊以及基於各種原因而無法進入的區域。

這些資料，例如真正的正射影像拼接，是基於雲端的地理資訊系統（GIS）應用的一部分。這些資料經常更新，還包括輔助資訊，例如透過UAV監測野火採集的資料，詳細描述了火災的尺度、其動態以及與附近聚落和基礎設施相關的風險。這個導航應用還用於協調和指導緊急應對人員。

3D模擬

來自傾斜相機的3D資料使用Skylines的Photomesh生成區域的完美3D模型。使用10個 Skylines Terra Explorer軟體有助於在表面模型中進行分析，例如觀測塔的可視直線和優化UAV飛行，以檢測火災巢穴。

使用不同的AI模組，這個3D模型還可以模擬野火，以檢查火災是否可以從更遠的地點看見，如在塔樓或在特定高度使用不同的飛行策略的UAV。

觀測塔

在這個170平方公里的區域已經有3座觀測塔，但只有其中1座裝備了舊式相機系統。作為下一步，將在另外2座塔樓的支架上安裝一個創新的相機陣列，用以採集RGB、NIR、AC和熱感資料。支架會掃描270度的範圍而相機以60%的重疊率拍攝影像。

這些資料將通過5G傳輸到一台伺服器（中央危機管理伺服器），並使用AI演算法進行分析以檢測野火。結合其他觀測塔的觀測結果，可以簡單的計算和驗證火災的位置。如果檢測到野火，將生成警報，並派遣UAV進行進一步評估。

圖4: 使用Skyline軟體處理資料期間的森林區域3D模型

UAV檢測

配備RGB、NIR和紅邊相機的UAV可以監控較小的區域。為確保長時間的飛行，這些無人機只攜帶小型緊湊的相機。在發出警報後，最初將部署單1台UAV，而在某些情況下，可能會派出多台UAV以觀測更大的區域，尋找額外的火災巢穴。採集的資料，結合對風速和風向的可視化檢查，對於確定火災的速度和方向至關重要。透過5G網路傳輸所有資料的結合，通知了緊急服務的戰略和部署情況，同時減輕了對消防員、聚落和基礎設施的風險。

原文

註1：常態化差值植生指標，NDVI-

歸一化植被指數（Normalized Difference Vegetation Index；NDVI）又譯標準化植被指數、常態化差值植生指標，是一個數值指標，通常（但不一定）是從太空來作觀測，用於分析遙感觀測所得到的資訊。NDVI通常是用衛星遙感數據計算，以評估目標地區綠色植被的生長狀況。

註2：紅邊資料（Red Edge data）-

在電磁波譜中，紅邊是植被的反射率在近紅外線波段接近與紅光交界處快速變化的區域。植被中的葉綠素會吸收大部分的可見光，但對於波長700 nm以上電磁波是幾乎透明的。因此，植被的細胞結構是反射電磁波的主要部分，這是因為每個細胞的反射機制類似小型的角反射器。因此植物在680到730 nm電磁波反射率可從5%快速變化為50%。

這個現象可以用來解釋在紅外線攝影中植物葉片相當明亮的原因，並且被應用在植物生長狀態的植被指數上（例如常態化差值植生指標，NDVI）。在遙感中紅邊波段可用來監測植物活性，並且被建議作為偵測遙遠行星中是否有生物之用。

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