數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用

張杰

（深圳技師學(xué)院，廣東 深圳 518116）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快和人們對(duì)美好生活環(huán)境的需求不斷增長(zhǎng)，園林植物的養(yǎng)護(hù)管理變得越來(lái)越重要。傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)管理方式往往效率低下、成本高昂且缺乏精確性。而數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展為園林植物養(yǎng)護(hù)管理帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中應(yīng)用的重要性

數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用已經(jīng)在一定程度上改變了傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式，使得園林植物的養(yǎng)護(hù)管理更加高效、準(zhǔn)確和可持續(xù)。傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用可以實(shí)時(shí)獲取園林植物的生長(zhǎng)狀態(tài)、環(huán)境條件以及土壤水分等關(guān)鍵信息，基于這些數(shù)據(jù)，養(yǎng)護(hù)人員可以準(zhǔn)確評(píng)估植物的健康狀況，及時(shí)采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，提高工作效率和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

通過(guò)數(shù)據(jù)的收集、整合和分析，可以形成對(duì)園林植物養(yǎng)護(hù)管理的全面認(rèn)識(shí)，制定科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)策略，預(yù)測(cè)和防控病蟲害的發(fā)生，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和資源配置，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策支持系統(tǒng)能夠提供準(zhǔn)確的決策參考，提高養(yǎng)護(hù)管理的決策效果。自動(dòng)化灌溉和施肥系統(tǒng)可以根據(jù)植物的需求和環(huán)境條件，自動(dòng)控制灌溉和施肥的量和時(shí)機(jī)，確保植物得到合適的水分和養(yǎng)分供應(yīng)[1]。智能養(yǎng)護(hù)管理軟件和應(yīng)用可以幫助養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行任務(wù)管理、資源調(diào)配、養(yǎng)護(hù)記錄和監(jiān)測(cè)等工作，提高工作效率和數(shù)據(jù)管理的準(zhǔn)確性。

2 園林植物養(yǎng)護(hù)管理中數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用策略

2.1 傳感技術(shù)與監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

通過(guò)傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)獲取園林植物生長(zhǎng)環(huán)境的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為養(yǎng)護(hù)管理提供準(zhǔn)確的信息。

（1）溫度和濕度傳感器。通過(guò)溫度和濕度傳感器可以獲取園林植物生長(zhǎng)環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)。這對(duì)于植物的生長(zhǎng)與發(fā)育具有重要影響，可以幫助養(yǎng)護(hù)人員及時(shí)調(diào)控氣候條件，提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。

（2）光照傳感器。光照傳感器可以測(cè)量陽(yáng)光的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。這對(duì)于草坪和景觀植物的生長(zhǎng)和繁殖至關(guān)重要。通過(guò)光照傳感器，養(yǎng)護(hù)人員可以掌握光照條件，合理安排植物的生長(zhǎng)位置和養(yǎng)護(hù)措施。

（3）土壤水分傳感器。土壤水分傳感器可以測(cè)量土壤中的水分含量。這對(duì)于灌溉管理非常重要，可以實(shí)現(xiàn)精確的水分供應(yīng)，避免浪費(fèi)和干旱。通過(guò)土壤水分傳感器，養(yǎng)護(hù)人員可以根據(jù)土壤水分狀態(tài)，精確控制灌溉的時(shí)機(jī)和數(shù)量。

（4）植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備。植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)和生理指標(biāo)，如植物高度、葉面積指數(shù)、葉片色素含量等。這些數(shù)據(jù)可以幫助養(yǎng)護(hù)人員了解植物的生長(zhǎng)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決植物健康問(wèn)題。

通過(guò)以上傳感技術(shù)和監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，園林植物的養(yǎng)護(hù)管理可以實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)，為養(yǎng)護(hù)人員提供科學(xué)決策的依據(jù)，有助于預(yù)測(cè)和控制植物的健康狀況，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)策略，提高養(yǎng)護(hù)工作的效率和質(zhì)量。

2.2 數(shù)據(jù)收集、分析和整合的方法

在數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)收集、分析和整合的方法起著至關(guān)重要的作用，數(shù)據(jù)收集是基礎(chǔ)，涉及各種監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)的運(yùn)用，如無(wú)人機(jī)、傳感器、GPS 等，這些設(shè)備可以實(shí)時(shí)采集園林植物的生長(zhǎng)狀態(tài)、土壤濕度、光照、溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)[2]。此外，還可以通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查、專家訪談、歷史數(shù)據(jù)等方式收集園林植物的種類、數(shù)量、分布等基本信息。

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)分析方法包括描述性分析、關(guān)聯(lián)性分析、預(yù)測(cè)性分析等。描述性分析主要用于了解園林植物的基本狀況，如生長(zhǎng)速度、病蟲害發(fā)生規(guī)律等；關(guān)聯(lián)性分析則側(cè)重于挖掘不同因素之間的關(guān)聯(lián)，如土壤濕度與植物生長(zhǎng)速度的關(guān)系；預(yù)測(cè)性分析則著眼于未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，如預(yù)測(cè)植物病蟲害的發(fā)生時(shí)間等。在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)整合成為可能。數(shù)據(jù)整合的主要目的是將來(lái)自不同數(shù)據(jù)源、不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)格式，以便于進(jìn)一步分析和應(yīng)用。

數(shù)據(jù)整合的方法包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)融合等。數(shù)據(jù)清洗是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、填補(bǔ)、校驗(yàn)等處理，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是將數(shù)據(jù)從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式，例如，將XML 格式轉(zhuǎn)換為CSV 格式；數(shù)據(jù)融合則是將多個(gè)數(shù)據(jù)源的信息進(jìn)行綜合，形成更加全面、準(zhǔn)確的新數(shù)據(jù)。此外，為了方便數(shù)據(jù)的展示和交流，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)可視化可以將復(fù)雜的數(shù)據(jù)以圖表、地圖等形式呈現(xiàn)出來(lái)，使決策者能夠直觀地了解園林植物的生長(zhǎng)狀況和養(yǎng)護(hù)需求。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)可視化工具有Excel、Tableau 等[3]。通過(guò)數(shù)據(jù)可視化，可以發(fā)現(xiàn)園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的問(wèn)題和隱患，為制定針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)策略提供依據(jù)。

2.3 自動(dòng)化灌溉和施肥系統(tǒng)

自動(dòng)化灌溉和施肥系統(tǒng)主要是通過(guò)利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)園林植物水肥需求的精確監(jiān)測(cè)和智能化管理。

（1）土壤水分監(jiān)測(cè)。通過(guò)安裝土壤水分傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分含量，根據(jù)植物需水特性，自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精確灌溉。這不僅可以保證植物的水分需求，降低水分浪費(fèi)，還可以有效預(yù)防因過(guò)度灌溉導(dǎo)致的植物根部病害。

（2）養(yǎng)分含量監(jiān)測(cè)。通過(guò)分析土壤樣品，了解植物養(yǎng)分的實(shí)時(shí)需求，結(jié)合自動(dòng)化施肥設(shè)備，按照植物需要的養(yǎng)分比例和數(shù)量進(jìn)行精準(zhǔn)施肥。這有助于提高肥料利用效率，減少污染，促進(jìn)植物健康生長(zhǎng)。

（3）氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。通過(guò)收集氣象數(shù)據(jù)，如氣溫、濕度、風(fēng)速等，預(yù)測(cè)植物生長(zhǎng)狀況和病蟲害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)此調(diào)整灌溉、施肥策略，以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，降低病蟲害發(fā)生概率。

（4）遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)園林植物養(yǎng)護(hù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。養(yǎng)護(hù)人員可以根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，隨時(shí)了解植物生長(zhǎng)狀況，并根據(jù)需要調(diào)整灌溉、施肥方案。

（5）數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的挖掘和分析，找出植物生長(zhǎng)與水肥需求之間的規(guī)律，為當(dāng)前和未來(lái)的養(yǎng)護(hù)管理提供依據(jù)。同時(shí)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，以便及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)策略。

2.4 智能植物模型與展示技術(shù)

在數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用中，智能植物模型與展示技術(shù)是一項(xiàng)創(chuàng)新且前景廣闊的應(yīng)用。智能植物模型和展示技術(shù)通過(guò)數(shù)字化的方式重建和模擬植物的生長(zhǎng)過(guò)程，為園林植物養(yǎng)護(hù)管理提供了全新的視角和工具。

2.4.1 植物生長(zhǎng)模擬

通過(guò)建立植物生長(zhǎng)模型，可以模擬植物在不同環(huán)境條件下的生長(zhǎng)過(guò)程。模型基于植物生理學(xué)、光合作用、碳循環(huán)等原理，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、土壤特性等因素，可以預(yù)測(cè)植物的生長(zhǎng)速度、生長(zhǎng)周期、葉片面積等特征，對(duì)植物生長(zhǎng)的更深入理解，有助于制定更精細(xì)化的養(yǎng)護(hù)策略。

2.4.2 植物健康監(jiān)測(cè)

智能植物模型與展示技術(shù)可以通過(guò)分析植物的形態(tài)、葉色、葉質(zhì)等特征，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物的健康狀況。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行對(duì)比，可以檢測(cè)出植物可能存在的病蟲害、養(yǎng)分缺乏等問(wèn)題，這使養(yǎng)護(hù)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理園林植物的健康隱患[4]。

2.4.3 虛擬景觀設(shè)計(jì)

智能植物模型與展示技術(shù)可以為園林景觀設(shè)計(jì)提供可視化的工具。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，養(yǎng)護(hù)人員可以在電腦或移動(dòng)設(shè)備上預(yù)覽和修改園林植物的布局、種類、色彩搭配等參數(shù)，有助于優(yōu)化園林設(shè)計(jì)方案，提高景觀設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性和美觀性。

2.4.4 全息展示和交互式展覽

智能植物模型與展示技術(shù)可以通過(guò)全息投影、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，將園林植物以全新的方式呈現(xiàn)給觀眾。觀眾可以通過(guò)觸摸屏、手勢(shì)識(shí)別等交互方式與植物進(jìn)行互動(dòng)，了解植物的生態(tài)環(huán)境、生長(zhǎng)過(guò)程和養(yǎng)護(hù)需求，提供了全面的教育、展示和娛樂(lè)體驗(yàn)。

2.5 植物識(shí)別與認(rèn)知

在數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用中，植物識(shí)別與認(rèn)知是一項(xiàng)重要的應(yīng)用。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，可以將植物識(shí)別和認(rèn)知的過(guò)程變得更加高效和準(zhǔn)確。

2.5.1 自動(dòng)化識(shí)別

通過(guò)利用圖像識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園林植物進(jìn)行自動(dòng)化識(shí)別。通過(guò)攝像頭或移動(dòng)設(shè)備拍攝植物的圖像，并使用植物識(shí)別算法進(jìn)行匹配和比對(duì)，可以準(zhǔn)確地識(shí)別出植物的種類和特征，對(duì)于大規(guī)模園林植物養(yǎng)護(hù)管理來(lái)說(shuō)，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間成本。

2.5.2 信息獲取和分類

植物識(shí)別與認(rèn)知還可以幫助養(yǎng)護(hù)人員獲取植物的相關(guān)信息，如植物名稱、分布區(qū)域、生長(zhǎng)需求等。通過(guò)識(shí)別完成的植物信息可以被整理和分類，形成植物數(shù)據(jù)庫(kù)，幫助養(yǎng)護(hù)人員更好地了解不同植物的特點(diǎn)和需求，為養(yǎng)護(hù)工作提供依據(jù)。

2.5.3 病蟲害識(shí)別

植物識(shí)別與認(rèn)知還能夠輔助病蟲害識(shí)別。通過(guò)對(duì)植物葉片、莖干等特征的識(shí)別，可以準(zhǔn)確判斷植物是否受到病蟲害的侵害，養(yǎng)護(hù)人員可以及時(shí)采取相應(yīng)的防治措施，防止病蟲害的蔓延和損害。

3 數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的運(yùn)用展望

3.1 人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)將為園林養(yǎng)護(hù)管理帶來(lái)以下重要變革，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以對(duì)植物生長(zhǎng)、病蟲害發(fā)生等進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估，從而指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)人員采取相應(yīng)的措施，利用人工智能，可以自動(dòng)識(shí)別植物種類、生長(zhǎng)狀態(tài)等，并提供相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方案。通過(guò)大量數(shù)據(jù)的分析和學(xué)習(xí)，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以自動(dòng)訓(xùn)練出識(shí)別病蟲害的模型，可以幫助園林養(yǎng)護(hù)人員迅速準(zhǔn)確地識(shí)別不同病蟲害，并及時(shí)采取相應(yīng)的控制措施，此外利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，還可以預(yù)測(cè)病蟲害的發(fā)生概率和趨勢(shì)，使養(yǎng)護(hù)人員能夠提前采取預(yù)防措施，減少病蟲害對(duì)植物的損害。

利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可以對(duì)不同的植物和環(huán)境因素進(jìn)行分析和建模，從而為園林景觀設(shè)計(jì)提供定量化依據(jù)，使得設(shè)計(jì)師能夠根據(jù)不同的需求，選擇最適合的植物和布局方案，打造出更美觀和可持續(xù)的園林景觀。通過(guò)植物生長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉、施肥等養(yǎng)護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)園林設(shè)施的智能化和自動(dòng)化控制，進(jìn)一步提高園林植物養(yǎng)護(hù)管理的效率和可持續(xù)性。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控

隨著物聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，這些技術(shù)正在推動(dòng)園林植物養(yǎng)護(hù)管理實(shí)現(xiàn)更高效、智能化的目標(biāo)，通過(guò)傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備和無(wú)線通信技術(shù)，可以實(shí)時(shí)采集園林植物的生長(zhǎng)狀態(tài)、土壤濕度、光照、溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連接到云端，供養(yǎng)護(hù)人員遠(yuǎn)程查閱和分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，養(yǎng)護(hù)人員可以及時(shí)了解園林植物的健康狀況、養(yǎng)分需求等，從而采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施。

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園林植物的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)測(cè)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和視頻監(jiān)控等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園林植物的遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)觀測(cè)[5]。養(yǎng)護(hù)人員可以通過(guò)云端平臺(tái)遠(yuǎn)程查看園林植物的生長(zhǎng)狀況和環(huán)境狀況，同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)護(hù)設(shè)施的遠(yuǎn)程管理，如遠(yuǎn)程操作灌溉系統(tǒng)、溫室控制系統(tǒng)等。

另外，物聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)還可以提高園林植物養(yǎng)護(hù)管理的響應(yīng)能力和決策效率。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，養(yǎng)護(hù)人員可以實(shí)時(shí)獲取園林植物的數(shù)據(jù)和信息，及時(shí)掌握植物的變化情況，并作出相應(yīng)的決策。此外，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以通過(guò)云端平臺(tái)將養(yǎng)護(hù)人員、研究人員、專家等連接起來(lái)，共享養(yǎng)護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)、病蟲害預(yù)防措施等信息，加強(qiáng)協(xié)作和知識(shí)共享。

3.3 大數(shù)據(jù)和云計(jì)算

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)和云計(jì)算將為園林養(yǎng)護(hù)管理帶來(lái)更高效、精確和可持續(xù)的解決方案。大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園林植物養(yǎng)護(hù)管理所涉及的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整合，通過(guò)傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備和無(wú)人機(jī)等技術(shù)手段，可以實(shí)時(shí)采集大量的環(huán)境數(shù)據(jù)、生長(zhǎng)數(shù)據(jù)和害蟲數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析，形成龐大的數(shù)據(jù)集。

大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)可以幫助養(yǎng)護(hù)人員更好地了解園林植物的生長(zhǎng)特征和需求，通過(guò)分析和比對(duì)大量的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，可以了解不同植物在不同環(huán)境條件下的生長(zhǎng)規(guī)律、養(yǎng)分需求等。這些信息可以為養(yǎng)護(hù)人員制定個(gè)性化的養(yǎng)護(hù)方案提供參考，從而最大限度地發(fā)揮植物的生長(zhǎng)潛力和美觀效果。通過(guò)建立養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)和決策模型，可以根據(jù)不同的養(yǎng)護(hù)需求和條件，生成最佳的養(yǎng)護(hù)方案。這些方案可以根據(jù)園林植物的生長(zhǎng)特點(diǎn)、環(huán)境參數(shù)和養(yǎng)護(hù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)決策的智能化和個(gè)性化。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)在園林植物養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，并在提高園林植物的生長(zhǎng)質(zhì)量、節(jié)約資源、提高管理效率等方面發(fā)揮了重要作用。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，養(yǎng)護(hù)人員可以更好地了解植物的生長(zhǎng)狀況、養(yǎng)護(hù)需求和病蟲害風(fēng)險(xiǎn)等信息，提供針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施。與此同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展也帶來(lái)了更多的潛力和機(jī)遇，未來(lái)期待更加智能化、高效化和可持續(xù)化的園林植物養(yǎng)護(hù)管理解決方案的出現(xiàn)。