用于红火蚁监测的小程序
——红火蚁云采集

宋侦东陈美云管云许益镌李慎磊张明亮

(1.广州瑞丰生物科技有限公司，广东 广州 510663；2.华南农业大学红火蚁研究中心，广东 广州 510642；3.深圳市农业科技促进中心，广东 深圳 518172)

红火蚁(Solenopsis invictaBuren)是全国农林业植物检疫对象[1]，也是世界公认的百种最具危险性入侵物种之一，先后入侵了美国、澳大利亚、中国、日本等国家[2]。自2004年入侵我国大陆后，已对我国南方大部分地区的居民生活、农业生产、生物多样性和公共设施造成较大威胁[3]。红火蚁的扩散蔓延受自身生物学、适生环境和社会经济发展等综合因素的影响[4]，因此随着国内贸易的增加，红火蚁随苗木和草坪等带土植物的运输频繁地进行远距离扩散[5,6]。目前，随着我国生态、环境建设快速发展，携带红火蚁传播途径的相关产业也迅速发展[4]，因此准确和快速地对红火蚁的发生情况进行监测对于其早期根除和区域防控具有重要意义[1,7]。

传统的红火蚁监测主要通过目视法调查蚁丘数和通过饵剂诱集检测红火蚁工蚁数量[5]。作业人员需要用纸质的表格对红火蚁数据进行记录，再将纸质版数据输入电脑，进行数据整理和分析。数据分析时，由数据录入人员填写到电子表格中，并根据相关标准，计算出红火蚁发生面积、发生程度，同时需要将红火蚁活蚁巢定位信息(经度和纬度信息)录入到专业的地图软件，最终形成红火蚁发生分布图。然而这种做法需要耗费大量的人力和物力，并且对于发生面积计算难度大，且数据零散，数据的准确性和时效性也难以反映红火蚁发生动态，同时也不便于管理部门监督。

针对以上问题，开发了“红火蚁云采集”，一款基于位置的服务(Location Based Service,LBS)和移动智能终端的用于红火蚁数据智能采集和分析的微信小程序，该系统实现简单、便捷、可视化地开展红火蚁监测普查(发生面积、发生等级、精准定位、疫情评估)、防控扑杀(防控跟踪、效果评价、防控监理、药剂溯源)、随手拍(全民参与、责任分工、防控反馈、红包奖励)、宣传培训等工作，运用该系统还可开展红火蚁监测和防控的网格化管理，确保红火蚁监测到位、防控到位。

1 材料与方法

1.1 基本原理和主要组成部分

红火蚁云采集系统通过微信小程序采集数据，采集到的数据被存储到服务器中，再经过大数据云计算，数据结果可在红火蚁云采集微信小程序和网页端显示，见图1。

手机微信小程序同时作为数据采集端口和数据结果显示端口，在整个系统中起到重要作用。由于微信的功能丰富，沟通方式更灵活和智能，微信用户基数大，使红火蚁云采集系统的目标用户覆盖更广泛，而本小程序简单便捷的设计，使得普通群众也可以开展红火蚁的监测普查和防控记录等工作。

图1 红火蚁云采集系统的结构

1.2 数据采集

当用户进入红火蚁云采集微信小程序后，小程序会自动记录用户的位置信息。开展红火蚁监测任务时，操作者需要选择调查的生态环境、实地寻找活蚁巢并定位、上传现场照片。如未能找到活蚁巢，则使用诱集瓶诱集红火蚁工蚁，并在小程序上填写每个诱集瓶诱集到的工蚁数，同时填写生境等信息。

1.3 数据存储

为了保证数据查询和分析的速度，通过红火蚁云采集小程序采集的数据被存储到服务器中。为确保各地红火蚁疫情数据的安全性，根据各地红火蚁防控部门的需要，还可配置多个独立的服务器。

1.4 数据结果展示

系统将服务器中的数据进行整理、分析，并将数据分析结果在红火蚁微信小程序端和网页端进行展示，用户可以对数据结果进行查看和下载。

小程序端的数据结果展示，让用户不受时间和位置限制，可以随时随地查看红火蚁发生情况和防控情况；网页端的数据结果则更多的以图表的形式展现，可以让用户更直观地查看数据结果。系统可以根据需要对用户进行权限设置，使得一些用户可以查看区域所有的或者部分红火蚁数据，而一些用户只能查看自己的数据，权限设置也决定了用户下载红火蚁数据的数量和范围。为确保数据的安全性，系统对所有用户的下载情况都做了记录。

1.5 数据统计分析

参考粤农[2013]25号文件对红火蚁发生面积计算设置。以活蚁巢外缘10m为半径，其圆的面积为该发生点红火蚁发生面积。当2个蚁巢外缘距离小于40m时，视为同一个发生点；当有效蚁巢外缘距离大于等于40m时，视为独立发生点[9]。

S=N×π×r2

式中，S为发生面积；单个蚁巢发生点r=10m；2个蚁巢外缘距离在40m以内的，r为2个蚁巢最外缘距离的1/2；N为发生点个数或外缘距离≥40m蚁巢数。对于较独立或首次发现红火蚁的地区，N=1，r=100m。

1.6 红火蚁发生等级评定方法

参考农技植保函[2021]6号文对红火蚁调查记录调查时间、调查经纬度、环境类型、蚁巢数量和发生等级等设置[10]。

2 结果与分析

2.1 红火蚁为害程度调查

开展红火蚁疫情监测，明确发生情况。可用于监测人员开展红火蚁监测任务，具有精准定位蚁巢、便捷记录工蚁数、一键上传监测照片，智能计算发生面积、科学分析发生程度、自动生成发生分布图、一键下载监测数据等功能；还可组团开展区域红火蚁监测普查，自动汇总分析监测数据，明确区域红火蚁发生情况，见图2。红火蚁发生分布图中将显示所有调查点，并用不同颜色显示红火蚁发生程度，见图3。

图2 红火蚁云采集监测普查功能流程图

图3 红火蚁发生分布图

业主和施工单位都可以在手机端和网页端进行实时查看红火蚁监测作业，包括作业人员调查面积与轨迹、采集的数据详情(位置、上传的蚁巢和工蚁数量、现场照片等)，实现业主对施工单位的实时监督监管，见图4。

小程序可以对红火蚁发生分布图进行网格化设置。可将监测区域分割成若干个网格，对于已经完成监测的网格将显示红色。主管部门、施工单位可对火蚁监测工作实现更有效监管，及时处理漏监测区域，确保监测全面、到位；还可根据不同网格的红火蚁发生情况，对网格进行分类管理和科学防控，见图5。

图4 监测作业轨迹图

小程序还可自动对所辖区域的红火蚁发生面积、发生等级，不同生境发生等级和面积对比等进行统计与分析，见图6。

2.2 防控进度记录

小程序可用于防控人员开展红火蚁防控作业，具有真实记录防控作业轨迹、实时记录药剂使用情况、一键上传防控作业照片、一键下载防控作业数据等功能，可用于管理部门监督红火蚁防控工作的实施情况，见图7。

图5 红火蚁监测网格化展示

图6 数据统计结果

图7 红火蚁云采集防控记录功能流程图

开展防控施药时，作业人员只需打开红火蚁云采集，系统会自动定位防控位置，生成防控地图，记录防控轨迹，作业人员录入的防控面积、使用药剂数量、灭杀蚁巢数量、现场防控照片等防控详细信息，系统会自动保存，见图8。

图8 防控点与防控作业轨迹图

可以对防控地图进行网格化设置。可将防控区域分割成若干个网格，已经防控的网格将显示蓝色，主管部门、施工单位可对红火蚁防控工作实现更有效监管，及时处理漏防控区域，确保防控全面、到位，见图9。

防控数据可被自动汇总分析，明确防控情况。管理部门可明确防控总面积、人员投入、药剂投入等请情况，见图10。

图9 防控地图网格化展示

图10 防控情况自动汇总分析图

管理部门可以进一步线上查看所有防控数据详情和照片，对防控用药是否规范、防控技术是否科学、防控范围是否全面进行远程、实时监督，见图11。

2.3 第三方监理监督功能

为确保红火蚁防控效果，红火蚁管理部门通常会邀请专业、权威的机构对防控实施单位的防控作业和防控效果进行监督监理。红火蚁云采集系统可用于监理单位对红火蚁项目的全程监理，系统可真实记录项目监理方作业轨迹、上传监理照片、线上查看防控单位作业情况、监理评价、下载项目数据。实现线上监督监理、线下跟踪监测，使项目监理高效又全面，见图12。

图11 防控作业详情展示

监理单位可以通过红火蚁云采集系统查看防控单位的防控信息，对防控方进行线上、远程监督和监理，评价防控方防控技术、防控方法、防控面积、防控区域等是否合规或者符合合同要求。监理单位可以通过红火蚁云采集系统小程序，对防控区域的防效进行线下调查，在防控区域设置调查点，定位活蚁巢、记录诱集到的工蚁数，系统会自动计算防控区域的红火蚁发生等级，依次判断防控单位的防控效果。监理单位可以通过红火蚁云采集系统小程序，提交监理评价，包括药剂评价、作业评价和总体评价，评价内容会及时反馈到防控单位和管理单位，便于防控单位改进和管理单位监督，见图13。

图12 红火蚁云采集跟踪监理功能流程图

另外，管理单位可通过监理单位上传的照片、监测数据、监测轨迹，远程监督监理单位的工作。

图13 监督监理评价图

2.4 随手拍功能

红火蚁云采集的随手拍功能可让普通民众参与检测红火蚁，群众拍摄红火蚁活蚁巢照片并上传提交，系统会自动定位蚁巢位置，主管单位可根据蚁巢所处生境分配防控任务到责任单位(如林业局、教育局、水利局等)，责任单位组织开展红火蚁防控工作，防控作业经主管部门审核后，将向群众反馈，如图14、图15。

图14 红火蚁随手拍功能流程图

图15 随手拍作业详情图

2.5 红火蚁云课堂云培训功能

加强红火蚁培训工作，宣传、培训红火蚁防控技术，提高防控队伍红火蚁防控技术水平，是开展红火蚁防控必不可少的工作。

红火蚁云采集广泛收集优秀的防控技术视频，制作成红火蚁专业的培训视频，开放视频播放端口(红火蚁云课堂)，为广大红火蚁防控人员提供学习平台。同时，可以用红火蚁云培训功能，记录红火蚁培训信息，统计区域红火蚁培训场次、培训人次。

图16 红火蚁云课程云培训

2.6 应用情况

目前红火蚁云采集系统在我国多个省份(广东、广西、湖南、湖北、云南、贵州、四川、重庆、浙江、福建、海南、江西)均有使用，其中广东省作为最早发现红火蚁的省份，已全面推广使用红火蚁云采集系统，并将红火蚁云采集作为省级红火蚁防控策略进行实施，见图17。

3 讨论

近年来，基于LBS应用的发展和移动智能终端的普及应用，为实时、精准的时空数据采集提供了规范化、标准化的解决方案[11]。“红火蚁云采集”是一款基于LBS和智能终端定位、图像采集、数据存储与传输等功能的用于红火蚁数据智能采集和分析的微信小程序，该系统实现简单、便捷、可视化地展示红火蚁监测普查(发生面积、发生等级、精准定位、疫情评估)、防控扑杀(防控跟踪、效果评价、防控监理、药剂溯源)、随手拍(全民参与、责任分工、防控反馈)等任务，运用该系统还可开展红火蚁监测和防控的网格化管理，确保红火蚁监测到位、防控到位。该系统通过标准化表单实现了数据调查的标准化，提高了数据的准确性、系统性，能准确反映出红火蚁发生区的真实情况，便于数据的进一步分析，准确反映红火蚁发生动态的时效性，为政府管理部门防控决策提供详实的数据参考。小程序目前已在广东、云南等12个省份被应用，为我国红火蚁防控工作发挥重要的作用。

图17 云采集在广东省的使用情况

微信是中国最受欢迎的社交媒体应用，由腾讯开发。自2011年推出以来，微信在全球拥有超过10亿活跃用户。由于小程序更容易访问，所以更容易普及和使用[12]。因此，公众可以使用“红火蚁云采集”报告其发现的任何地方的火蚁。此外，系统建立了严格的功能权限和分级管理，既能确保政府管理部门对辖区红火蚁发生、防治等信息进行管理，又保证数据安全。

“红火蚁云采集”小程序已在红火蚁的防控中被广泛应用，大大提升了工作效率。在实际工作中也发现小程序存在一些有待改进和提升的空间，如在部分偏远的红火蚁发生区域，由于网络信号差，导致红火蚁蚁巢定位的精度下降；对于年龄偏大的防控人员使用智能软件存在一定难度，未能将小程序的功能最大化。因此，今后拟对小程序不断升级改进，完善功能，优化流程，使之在红火蚁的监测与防治中发挥更大作用。