古树名木是不可再生的自然遗产与文明载体,承载着生态演化记忆、历史文化基因与生物多样性价值,是镌刻在大地上的“绿色文物”。在全球气候变化与城市化进程双重压力下,古树面临衰老加剧、病虫害频发、生境退化等多重威胁,传统人工巡查、经验式管护模式,存在效率低、响应滞后、精准度不足等痛点,难以适配新时代保护需求。以人工智能(AI)为核心的数智技术,正重构古树名木保护体系,推动保护工作从“经验驱动”向“数据驱动”、从“被动救治”向“主动预警”、从“单株管护”向“全域智治”跨越,为千年古树筑牢科技屏障。
一、精准感知:AI构建古树“数字孪生体”
精准掌握树体状态与生长环境,是古树保护的前提。AI融合三维激光扫描、物联网传感、无人机航测等技术,构建“天空地”一体化感知网络,为每株古树建立毫米级数字档案,实现全要素、全周期动态感知。
在树体信息精准采集层面,AI驱动的三维重建技术(如3D高斯泼溅)可完整复刻古树根系、树干、枝干及树皮纹理的几何形态,同步记录树高、胸径、冠幅等核心生长指标,相当于为古树完成“全身高精度CT” 。广州、灵山等地实践显示,该技术可实现无损、高效建模,单株古树数据采集时间缩短80%以上,为空心化、腐朽等内部隐患诊断提供直观数据支撑。
在树龄无损鉴定领域,AI与超算算力深度融合,破解传统年轮取样损伤大、人工判读效率低的难题 。广州市园科院联合国家超算广州中心研发的年轮智能化识别系统,基于“三段法”微创取样,AI自动完成年轮标注与计数,10秒即可完成单株鉴龄,效率较人工提升100倍以上,误差控制在5%以内,实现“护树+鉴龄”双赢。
在生长环境实时监测方面,物联网传感器与AI算法协同,在古树根际、树干、冠层部署土壤温湿度、pH值、茎流、病虫害诱捕等监测设备,每15分钟自动回传数据,AI实时分析土壤养分、水分供需及环境胁迫状况。重庆、故宫等地的智能灌溉系统,结合气象数据与土壤墒情,AI自动调控灌水量,节水率达42%,较人工灌溉误差降低86%;黄帝陵部署的双光谱摄像头,搭载AI入侵检测与烟火识别算法,每秒自动“体检”一次,实现人为破坏、火情等风险的秒级预警。
二、智能诊断:AI打造古树“健康分析师”
古树健康问题具有隐蔽性、复杂性、滞后性特征,早期隐患难以通过肉眼识别,一旦爆发往往不可逆。AI依托深度学习算法与海量古树健康数据集,构建多维度诊断模型,实现病虫害、腐朽、生理胁迫等问题的精准识别与早期预警。
在病虫害智能识别领域,计算机视觉技术通过训练深度学习模型,对无人机航拍影像、地面高清照片进行分析,精准识别炭疽病、天牛、介壳虫等常见病虫害,识别准确率达85%以上。苏州园林试点中,无人机+地面机器人协同作业,72小时内完成317株古树冠层健康评估,效率较人工提升3.2倍,及时发现早期叶片病变,避免病害扩散。
针对古树内部腐朽与结构安全,AI融合雷达探测、红外热成像技术,穿透树干表层,精准定位空洞、腐朽区域,生成三维结构应力模型,预判枝干断裂、树体倾斜等风险,为支撑加固、修剪整形提供科学依据。
在生长趋势预测与复壮指导方面,AI整合多年生长数据、环境监测数据与历史养护记录,构建生长预测模型,精准预判树势衰退风险、养分缺口及气候灾害影响。重庆市林科院研发的智慧监测系统,在濒危古树部署12类传感器,连续18个月采集17项核心指标,AI自动生成健康诊断报告,推送“一树一策”复壮方案,指导科研人员开展扦插、嫁接等基因保护工作,成功保存千年红豆树等濒危古树的活体基因。
三、全域智治:AI构建古树保护“新范式”
我国古树名木数量庞大、分布广泛,传统分散式管护难以实现全域覆盖。AI融合大数据、数字孪生、GIS等技术,构建“感知-分析-预警-干预-评估”全链条智慧管护体系,推动古树保护从“碎片化管理”向“系统化治理”升级。
1. 数字孪生:虚拟空间的“永恒守护”
AI驱动的数字孪生技术,为古树构建与实体同步映射的虚拟模型,实现虚拟-实体联动交互 。科研人员可在虚拟空间模拟极端天气、病虫害爆发等场景,推演不同干预措施的效果,提前制定应急预案;公众可通过沉浸式终端“零距离”观赏千年古树细节,助力古树文化传播与保护意识提升。黄山迎客松、黄陵古柏群等已建成数字孪生系统,实现全天候、多维度孪生守护,让古树在虚拟空间获得“永生”。
2. 智慧平台:全域资源的“一体化调度”
国家及地方层面依托AI技术,搭建古树名木智慧监管平台,整合全国古树资源数据、监测数据、养护数据,形成“一屏观全域、一网管到底”的治理格局。平台搭载AI智能分析模块,自动筛查异常数据、生成预警信息、派发养护工单,实现管护任务闭环管理。截至2025年底,全国多数古树已接入智慧监测网络,广州黄埔古树公园202株古树实现10秒异常预警,管护响应效率提升120倍。
3. 前瞻布局:面向未来的“可持续保护”
AI技术的深度应用,不仅解决当前古树保护痛点,更为长远发展奠定基础。在种质资源保护领域,AI辅助基因测序与分析,构建古树基因数据库,挖掘抗逆、优质基因,为濒危古树抢救复壮与遗传多样性保护提供支撑 ;在气候变化应对方面,AI模拟不同气候情景下古树生长响应,筛选适应性强的树种,优化古树群落配置,提升生态系统韧性;在科普传承层面,AI生成古树生长故事、历史文化解读等内容,通过短视频、互动游戏等形式,推动古树文化融入大众生活,凝聚全社会保护合力。
四、以数智之力,护千年风华
古树名木的保护,是生态文明建设的重要内容,也是文化传承的必然要求。AI技术的崛起,为古树保护注入强劲科技动能,重塑了保护理念、技术路径与管理模式,让“精准保护、科学养护、全域守护”从愿景变为现实。
当前,AI在古树保护中的应用仍处于快速发展阶段,数据标准不统一、算法模型适配性不足、基层技术应用能力薄弱等问题亟待解决。未来,需进一步强化产学研用协同创新,完善古树健康数据集与AI模型,推进技术成果下沉基层;深化多技术融合,探索大模型、元宇宙等前沿技术在古树保护中的创新应用;健全智慧管护体系,强化跨部门、跨区域数据共享与协同治理,构建“科技赋能、政府主导、社会参与”的长效保护机制。
千年古树,见证岁月变迁;
数智赋能,守护绿色根脉。
以AI为代表的数智技术,终将让每一株古树都能在新时代焕发勃勃生机,让“绿色活化石”永续传承、泽被后世,为生态文明建设与文化自信传承贡献坚实力量 。
夜雨聆风