花秘
AI
朝阳村“访花伴侣”图像智能识别系统构建
项目编号
P20230701-2023040593B
项目类型
定向资助项目(团体类)
项目申请资金总额
720000.00 元
项目计划配套总额
400000.00 元
质兰实际资助总额
287474.51 元
项目实际配套总额
252574.00 元
项目执行周期
2023-07 至 2024-09(第1年)
结项通过时间
2024-12-30
是否予以连续资助
项目执行人
谢淦(中国科学院植物研究所)
受益生态系统类型
森林
保护议题
推动社区参与保护
农林渔业的可持续管理
涉及省份及自治区
陕西
涉及生物多样性保护优先区
秦岭区
项目摘要
传粉网络的稳定,关系到生态系统安全和人类生存发展。受生物多样性保护和乡村振兴政策驱动,近年来我国中华蜜蜂养殖得到大力发展。然而,养殖的中蜂是否会对其他取食花蜜的动物造成食物竞争?以维持区域传粉网络结构稳定和生态系统安全为前提,多大的蜂蜜产量才是可持续发展的?是我们目前迫切需要研究的问题。本项目拟以朝阳村为试点,构建图像识别APP,开展区域内中蜂访花植物及相关花粉的智能识别工作,以期实现中蜂访问植物种类和频率的高效调查。拟构建的APP将包括三个模块:1. 中蜂访花模块:建立中蜂访花植物图像识别模型,识别访花的种类,借助蜂农拍摄中蜂访花照片,构建区域内中蜂传粉网络;2. 花粉识别模块:建立中蜂花粉的图像识别体系,以估测区域内中蜂访花的类群和相对频率,服务于区域内中蜂传粉网络构建等; 3. 植物调查模块:尝试为社区保护地搭建平台,以借助公民科学,通过拍摄、智能识别植物的方式进行多样性调查。项目成果不仅能服务于区域内中蜂传粉网络构建、环境承载能力推测、和传粉网络稳定性、传粉昆虫多样性和生态安全的保护和维护,而且有助于培养社区居民植物保护意识和能力,促进保护地的可持续发展。
资助理由
传粉网络的稳定性直接影响人类的经济发展与生态安全。如今地球上约87.5%的开花植物和四分之三的粮食作物都依赖传粉网络授粉。每年与传粉直接相关的市场价值约为2350-5770亿,其中90%都由昆虫传粉创造。近年来,受生物多样性保护和乡村振兴政策的推动,我国的中蜂养殖业发展迅猛。然而,考虑到中蜂与其他传粉动物之间的竞争关系,目前迫切需要研究中蜂养殖的规模应维持在什么水平才能维持自然传粉网络结构的稳定和生态安全。

本项目拟用三年时间在紧邻陕西长青国家级自然保护区的洋县茅坪镇朝阳村,基于团队在开发花伴侣等工具时积累的大量植物和花粉图像智能识别技术与经验,利用AI图像识别技术,开发出包含中蜂访花、花粉识别和植物调查三大模块的访花伴侣APP——“花秘”。蜂农和公民科学家可利用“花秘”进行本地植物种类和分布的调查;通过现场拍摄中蜂访花照片,构建当地的中蜂传粉网络;通过收集、处理和显微拍摄中蜂身上、巢穴及其蜂蜜中的混合花粉,完成花粉种类鉴定和数量统计,并估测出中蜂访花的植物种类和相对频率,服务于中蜂传粉网络的构建、蜂产品质量的监控以及中蜂环境承载能力的推测。

质兰第一届理事会第12次会议审议认为:该项目策划目标明确、选题新颖、逻辑清晰,提出了重要的亟待解决的中蜂传粉网络和产业可持续发展的问题;申请团队不仅自身拥有扎实的植物分类学、孢粉学和传粉生态学基础、成熟的植物及花粉AI识别技术,而且还能与质兰已有的两个中蜂食性与传粉网络项目、在地的公益机构、社会企业、社区及自然保护区携手合作,使得项目可行性较高;项目本身具有重要的生态与社会价值,所构建的智能识别系统也有望在社区和自然保护地进行推广,因此符合质兰定向资助项目的定义与要求,同意予以资助。
项目成果
项目评估委员认为在本实施期内主要取得了如下成果:

2023年7月至2024年9月,项目组基于在朝阳村三次野外调查获得的96科201属251种植物的2499幅图片,结合文献调查结果,确定了朝阳村及周边区域内162科590属1169种的植物名单(其中含500种中蜂蜜粉源植物)。项目团队从已有的数据库中提取了该植物名单对应的图片数据,参照花伴侣APP成熟的图像智能识别流程,完成了项目地植物图像智能识别模型的开发与训练,使种一级植物的图片识别准确率达到86.1%,并最终开发完成了可供朝阳村村民和访客使用的“花秘”APP。此软件能对图片采集地、采集时间、采集人等信息进行自动化记录。项目团队共培训了 16 名村民(其中 11 户蜂农,占朝阳村蜂农的 16%)使用该软件。此外,在花粉智能识别上,项目建立了标准化的蜂花粉处理和显微拍摄流程,初步构建了可识别41科77属84种植物花粉的智能识别模型,使属一级的识别准确率达到87.6%。