AI植物識別技術在園林綠化養(yǎng)護管理中的場景化應用研究

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1005-7897（2025）11-0037-03

0引言

隨著人工智能（artificial intelligence，AI）技術的飛速發(fā)展，AI植物識別在園林綠化領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。傳統(tǒng)園林綠化管理面臨設計效率低、養(yǎng)護決策依賴經(jīng)驗、資源配置不合理等痛點。AI植物識別技術為破解這些難題提供了創(chuàng)新路徑，通過圖像識別、數(shù)據(jù)挖掘等技術，園林設計、養(yǎng)護管理、資源優(yōu)化等環(huán)節(jié)的智能化水平得到大幅提升。同時，AI驅動下的智慧園林建設已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

1AI植物識別技術驅動的園林綠化設計優(yōu)化與自動化統(tǒng)計

1.1場景化應用：設計圖紙智能解析與植物分類統(tǒng)計

在園林綠化設計優(yōu)化與自動化統(tǒng)計領域，AI植物識別技術的場景化應用正在成為行業(yè)的顛覆性力量?；谏疃葘W習的計算機輔助設計圖紙解析技術實現(xiàn)了植物圖例的實時識別與數(shù)量統(tǒng)計，如GMA2021軟件僅需15s即可完成80種綠植的統(tǒng)計工作，大幅提升了設計效率。針對地被植物等異形區(qū)域，創(chuàng)新的封閉區(qū)域智能識別算法通過內部點/邊線識別技術，顯著提升了面積計算的精度。同時，多規(guī)格植物分類模型（喬木/灌木/草本）的動態(tài)適配機制，不僅支持圖紙格式的標準化，更實現(xiàn)了對非標圖紙的兼容性優(yōu)化。這些場景化應用的突破，為園林設計智能化變革奠定了堅實基礎。

1.2技術實現(xiàn)路徑

AI植物識別在園林綠化設計優(yōu)化中的應用，離不開多個技術創(chuàng)新路徑的有機融合。首先，多模態(tài)數(shù)據(jù)融合框架通過結合圖紙矢量數(shù)據(jù)、高光譜圖像與地理信息系統(tǒng)坐標信息，構建出三維植物分布模型，為識別與統(tǒng)計提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎。其次，面對復雜神經(jīng)網(wǎng)絡對硬件算力的高需求，知識蒸餾技術通過遷移學習實現(xiàn)了模型的簡化壓縮，在保證 98% 識別率的前提下大幅降低了部署門檻。最后，針對邊緣模糊植物圖例的識別難題，基于人工標注樣本庫構建的反饋學習系統(tǒng)，通過動態(tài)優(yōu)化識別邊界，進一步提升了整體準確性。這些技術路徑的創(chuàng)新集成應用，共同驅動著園林設計的智能化變革進程。

1.3典型案例與效果評估

AI植物識別技術在園林綠化設計優(yōu)化領域的價值，已經(jīng)通過一系列典型應用案例得到了充分驗證。在某市政綠化項目中，AI圖紙解析系統(tǒng)僅用15s就完成了傳統(tǒng)人工需8h才能完成的統(tǒng)計任務，識別誤差率也從 12% 大幅降低至 0.3% ，效率和準確性的飛躍提升令人驚嘆。在異形區(qū)域面積計算方面，封閉區(qū)域識別準確率高達 99.2% ，即使是開放區(qū)域也通過聚類算法實現(xiàn)了95.7% 的覆蓋率，充分展現(xiàn)了AI技術的優(yōu)越性能。這些令人矚目的應用成果，不僅量化展示了AI植物識別的顯著效果，更彰顯了其在推動行業(yè)變革、重塑設計流程、提升園林綠化品質方面的巨大潛力，必將成為園林行業(yè)實現(xiàn)高質量發(fā)展的新引擎。

2基于AI植物識別的養(yǎng)護決策支持系統(tǒng)構建

園林植物的日常養(yǎng)護管理直接關系到綠化效果和生態(tài)效益的實現(xiàn)。然而，傳統(tǒng)的經(jīng)驗式養(yǎng)護決策往往缺乏精準性和智能化，難以適應園林綠化精細化管理的需求。AI植物識別技術為構建智慧養(yǎng)護決策支持系統(tǒng)提供了新的可能，通過數(shù)據(jù)驅動和智能算法優(yōu)化，園林養(yǎng)護管理正邁入精準化時代。

2.1核心應用場景

基于AI植物識別技術構建的養(yǎng)護決策支持系統(tǒng)，在園林綠化精細化管理中展現(xiàn)出廣闊的應用前景。首先，通過多光譜成像識別葉片葉綠素含量、病蟲害特征（蚜蟲/銹病）及脅迫響應指標，實現(xiàn)了植物健康狀態(tài)的實時監(jiān)測，為養(yǎng)護決策提供了數(shù)據(jù)支撐。其次，創(chuàng)新的生長周期動態(tài)預測模型，結合氣候數(shù)據(jù)（溫濕度/光照強度）與土壤傳感器信息，精準生成個性化養(yǎng)護周期表，使得養(yǎng)護工作更加科學規(guī)范。最后，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的早期病害識別系統(tǒng)，通過實現(xiàn)3級預警（潛在/發(fā)展/爆發(fā)）與靶向施藥建議，有效提升了病蟲害防治的精準性和及時性。AI技術與領域知識的深度融合，正在重塑園林綠化養(yǎng)護的決策機制。

2.2技術實現(xiàn)創(chuàng)新點

AI驅動的養(yǎng)護決策支持系統(tǒng)，其核心技術創(chuàng)新點體現(xiàn)在多個方面?？缒B(tài)特征提取網(wǎng)絡通過融合圖像紋理特征、時序生長數(shù)據(jù)與環(huán)境參數(shù)，構建了多維度的植物生長分析模型，全面刻畫植物狀態(tài)。個性化養(yǎng)護方案生成引擎則根據(jù)植物品種特性（耐旱指數(shù)/抗病等級）與養(yǎng)護目標（觀賞性/生態(tài)功能），自動生成施肥/灌溉/修剪方案，實現(xiàn)了養(yǎng)護策略的智能優(yōu)化。此外，數(shù)字孿生技術的應用通過構建1：1植物生長數(shù)字鏡像，模擬不同養(yǎng)護策略下的生長軌跡與生態(tài)效益，為方案制定提供了科學依據(jù)。這些創(chuàng)新技術的集成應用，大幅提升了養(yǎng)護決策的科學性、針對性和前瞻性，開啟了園林綠化智慧養(yǎng)護的新時代。

2.3實證研究與效果驗證

為充分驗證AI驅動的養(yǎng)護決策支持系統(tǒng)的實際效果，在多個典型園林綠化項目中開展了實證研究。在世紀大道花卉景觀項目中，AI系統(tǒng)實現(xiàn)了 98.5% 的病害識別準確率，使得農(nóng)藥使用量減少 35% ，養(yǎng)護成本下降 22% ，展現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟和生態(tài)效益。而在某生態(tài)公園試點項目中，通過生長周期預測模型優(yōu)化灌溉策略，在節(jié)水 41% 的同時，植被覆蓋率還提升了 18% ，實現(xiàn)了資源節(jié)約與綠化品質雙提升的目標。這些實證案例有力地證明了AI技術在園林養(yǎng)護領域的應用價值，為推動行業(yè)變革提供了寶貴經(jīng)驗。未來，隨著技術不斷迭代優(yōu)化和應用規(guī)模的擴大，智慧養(yǎng)護將成為園林綠化高質量發(fā)展的新引擎。

3AI植物識別支持的資源動態(tài)優(yōu)化與生態(tài)效益評估

園林綠化資源管理是一項復雜的系統(tǒng)工程，涉及植物種類選擇、空間配置、生態(tài)效益評估等多個維度。傳統(tǒng)的資源管理模式往往存在信息不對稱、調配不合理等問題，亟須引入智能化手段予以優(yōu)化。AI植物識別給動態(tài)資源優(yōu)化和生態(tài)效益評估帶來新的突破口，助力園林綠化實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.1資源管理創(chuàng)新場景

AI植物識別技術為園林綠化資源動態(tài)優(yōu)化管理開辟了新路徑?；谧R別數(shù)據(jù)自動生成的植物群落結構動態(tài)平衡系統(tǒng)，通過計算物種多樣性指數(shù)與生態(tài)功能評估報告，為科學調控群落結構提供了決策依據(jù)。同時，創(chuàng)新的碳匯能力量化模型結合植物生物量數(shù)據(jù)（胸徑/冠幅）與生長速率，精準計算單株年固碳量，為碳匯管理提供了數(shù)字化工具。此外，設施設備智能調度系統(tǒng)通過識別植物生長狀態(tài)，實時聯(lián)動灌溉/補光設備，實現(xiàn)能耗動態(tài)調控，如夜間補光功率自動降級，大幅提升了資源利用效率。AI賦能下的資源管理創(chuàng)新，正在推動園林綠化走向更加精細化、動態(tài)化、生態(tài)化的發(fā)展新階段。

3.2關鍵技術突破

AI驅動的資源優(yōu)化與生態(tài)效益評估，離不開一系列關鍵技術的創(chuàng)新突破。首先，時空序列分析框架通過融合歷史生長數(shù)據(jù)（3年周期）與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，構建了植物生長狀態(tài)遷移概率矩陣，為生長趨勢預測奠定了數(shù)學基礎。其次，生態(tài)效益多目標優(yōu)化算法在成本約束下，求解最大碳匯量、最小化養(yǎng)護成本、最大化生物多樣性3個目標的帕累托最優(yōu)解，實現(xiàn)了生態(tài)效益、經(jīng)濟效益與管理效益的協(xié)同優(yōu)化。最后，邊緣計算部署方案通過開發(fā)輕量化識別模型，適配無人機/巡檢機器人，實現(xiàn)了離線環(huán)境下的實時決策，大幅拓展了AI應用場景。這些關鍵技術的突破，為智慧園林生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化提供了堅實支撐。

3.3量化評估體系

構建科學的量化評估體系，是推動AI技術在園林綠化領域規(guī)?；瘧玫闹匾Ｕ?。資源利用效率指標從單位面積養(yǎng)護成本、設備利用率、人力替代率等維度，刻畫了AI系統(tǒng)對傳統(tǒng)管理模式的優(yōu)化程度。生態(tài)效益評估模型則從碳匯量、生物多樣性指數(shù)、生態(tài)服務價值等角度，量化了AI應用帶來的生態(tài)系統(tǒng)改善效果。以某濕地公園為例，AI系統(tǒng)應用后碳匯量實現(xiàn)年增長12.7% ，生物多樣性指數(shù)提升0.38，年運維成本降低29% ，取得了顯著的綜合效益。未來，量化評估體系還需進一步完善，納入更多社會效益指標，為AI應用推廣提供科學評價與決策支持，助力園林綠化高質量發(fā)展。圖1為AI植物識別技術在園林綠化管理中的完整應用框架。

4AI植物識別技術驅動的園林綠化協(xié)同管理平臺

4.1平臺架構設計

構建高效協(xié)同的園林綠化管理平臺，需要一個科學合理的架構設計。本平臺采用4層架構體系：數(shù)據(jù)采集層借助無人機/傳感器等設備實現(xiàn)多源異構數(shù)據(jù)的實時采集；模型服務層集成了植物識別引擎與智能決策模型，為數(shù)據(jù)分析提供算法支持；應用層通過移動端/管理端等渠道，實現(xiàn)園林養(yǎng)護業(yè)務流程的數(shù)字化管理；生態(tài)層則通過數(shù)據(jù)共享接口，促進內外部系統(tǒng)的互聯(lián)互通。同時，創(chuàng)新引入?yún)^(qū)塊鏈存證模塊，將植物識別數(shù)據(jù)上鏈存儲，確保養(yǎng)護記錄的不可篡改性與權責追溯性。此外，多端協(xié)同機制支持園林工人APP（任務派發(fā)）、管理端大屏（全局監(jiān)控）、公眾端小程序（科普互動）三端數(shù)據(jù)互通，構建了多元參與的園林綠化治理新格局。

4.2核心功能模塊

平臺的核心功能模塊緊密對接園林綠化管理的關鍵業(yè)務場景。智能巡檢系統(tǒng)基于YOLOv5s算法，實現(xiàn)了病蟲害自動標記功能，并支持巡檢路徑動態(tài)規(guī)劃與異常區(qū)域熱力圖生成，大幅提升了巡檢效率與精細化水平。資源調度中心則通過整合植物識別數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)、人員位置等信息，運用遺傳算法優(yōu)化生成最優(yōu)任務分配方案，實現(xiàn)了養(yǎng)護資源的精準調配。數(shù)字檔案庫建立了植物全生命周期檔案（種植/養(yǎng)護/更換記錄），支持歷史數(shù)據(jù)回溯與經(jīng)驗知識沉淀，為園林綠化管理決策提供了數(shù)字化支撐。這些核心功能模塊的協(xié)同運轉，構建起覆蓋園林綠化管理全流程的智能化解決方案，推動行業(yè)管理朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化方向轉型升級。

4.3平臺實施路徑

智慧園林綠化協(xié)同管理平臺的落地實施，采用了穩(wěn)步推進的漸進式路徑。在部署階段，通過“試點園區(qū) $$ 示范區(qū) $$ 全域覆蓋\"三步走策略，實現(xiàn)了平臺功能的迭代優(yōu)化和規(guī)?；瘡椭仆茝V，并配套建設了5G基站與邊緣計算節(jié)點等新型基礎設施，夯實智慧應用的網(wǎng)絡支撐。在運維機制方面，建立“AI系統(tǒng) + 專家團隊\"雙審核制度，設置置信度閾值 （?95% 自動執(zhí)行， lt;95% 人工復核），構建起人機協(xié)同的業(yè)務閉環(huán)，保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可控性。某省會城市的實踐表明，平臺上線后養(yǎng)護響應速度提升 60% ，公眾投訴率下降 43% ，數(shù)據(jù)共享效率提高 75% ，有力驗證了平臺的實施價值。未來，隨著平臺的不斷迭代優(yōu)化和推廣應用，將為園林綠化高質量發(fā)展注入新動能。

5結語

AI植物識別技術為園林綠化管理變革注入了新動能。在設計優(yōu)化、智慧養(yǎng)護、資源配置、協(xié)同管理等關鍵領域，AI技術展現(xiàn)出顯著的應用價值，大幅提升了行業(yè)的智能化、精細化、生態(tài)化水平。未來，隨著AI技術的不斷迭代創(chuàng)新，結合5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術，必將進一步拓展AI植物識別的應用邊界，構建起更加智能、高效、可持續(xù)的園林綠化管理新生態(tài)。與此同時，需要加快推進智慧園林標準規(guī)范建設，完善人工智能應用的安全倫理治理，營造多方協(xié)同共治的良好生態(tài)，將為園林綠化行業(yè)高質量發(fā)展提供重要保障。

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作者簡介：韓璐（1983一），女，漢族，山東禹城人，本科，工程師，研究方向為園林綠化。