三维数字标本构建系统应用于海关外来物种防控
三维数字标本构建系统应用于海关外来物种防控
发布时间: 2026-07-30 16:04:02

由于全球贸易和人员往来的日益频繁,外来物种入侵已成为影响国家生态安全、生物安全和农业生产安全的重要问题。这些“不速之客”——无论是潜伏在进口货物中的杂草种子、附着在木质包装上的有害昆虫,还是被非法携带入境的“异宠”,都可能打破本地生态平衡,造成巨大的经济损失,甚至引发公共卫生风险。因此,筑牢国门生物安全防线,严防外来物种入侵,是维护国家安全的重要一环。

海关作为守护国门的第一道屏障,正积极运用科技力量,构建全方位、多层次的外来物种防控体系。其中一项关键举措便是引入先进的三维数字化技术,以应对传统防控手段在标本管理与鉴定环节中遇到的诸多挑战。

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图为紫茎泽兰,是外来入侵植物里的头号杀手(图源网络)


为什么海关外来物种防控需要三维数字化?

传统的外来物种检疫鉴定工作,依赖于实物标本的积累和专家的经验判断。然而,这一模式在实际操作中面临着几大核心痛点:

实物标本资源稀缺,难以实现交流共享

许多外来物种在国内并无分布,其鉴定所需的权威标本往往保存在国外或少数专业机构,获取难度大。即便国内收集到的标本,也因数量有限,难以满足全国各口岸一线关员的常态化学习与比对需求,异地调阅较为困难。

外来物种标本不易长期保存

昆虫标本易遭虫蛀、霉变,颜色和形态也会随着时间流逝而改变,植物种子标本的活性会逐渐丧失,软体动物的外壳可能碎裂。这些实物标本的“保质期”有限,使得珍贵的一手鉴定资料难以永久留存。

检疫鉴定人员不足,二维图像特征信息不全面

海关系统内具备高水平分类鉴定能力的专家稀缺,且集中于少数大城市。传统的二维照片只能展示标本的某一个或几个面,无法完整呈现诸如昆虫翅脉分叉角度、种子表面微雕纹、软体动物螺层旋向等关键立体特征,容易导致误判或漏检。

传统三维建模技术自动化、智能化、精准度低

尽管三维建模技术已有所发展,但传统方法(如激光扫描、结构光扫描、人工摄影测量)普遍存在操作门槛高、耗时长、对标本有物理损伤风险、模型缺乏真实色彩或后期处理繁琐等问题,无法满足海关日常快节奏、大批量的标本数字化建档需求。



杰莱美三维数字标本构建系统如何提供应对之策?

针对上述痛点,杰莱美自主研发的三维数字标本快速构建系统,为海关外来物种防控工作带来了高效的解决方案。

该系统融合高精度光学成像阵列、自动化图像采集与智能三维重建算法,将专业级三维建模简化为“放置样本→一键启动→查看模型”三步操作,最快约15分钟即可生成720度高保真彩色三维数字模型。

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杰莱美3DDS三维数字标本快速构建系统


该系统在海关外来物种防控中的具体助力体现在以下几个方面:


01 自动高效创建多类物种的三维数字模型

系统充分适配海关常见的各类检疫物,包括杂草种子、有害昆虫、软体动物、资源植物以及“异宠”(如甲虫、蜥蜴等),样本尺寸覆盖0.5cm至15cm。从放置标本到生成模型,全程无需人工干预,极大地提升了标本数字化的效率,使大规模、持续性地建设数字标本库成为可能。


02 高保真还原实物标本的细节特征

独特的镜头阵列与光场设计,一次拍摄即可获取标本720°全角度数据,无需调参、无需翻转,实现真正的“无损”采集。系统能够高保真地还原翅脉纹理、表皮褶皱、种脐形态、螺壳雕刻等分类学关键特征,为精准鉴定提供了强有力的数据支撑。

应用实例

非洲大蜗牛是世界性检疫有害螺类,属我国进出境二类检疫性有害生物;它可取食500多种植物,传播结核病和嗜酸性脑膜炎,危害极大。

传统二维图像难以准确呈现立体空间特征,成为口岸形态学鉴定的难点。

三维数字标本快速构建系统可对截获的非洲大蜗牛及其近似种进行无损扫描,生成720°高保真三维模型,将关键立体鉴别特征永久数字化。由此构建的近似种比对数字档案库,可供海关在线调阅比对,形成检疫鉴定经验的跨区域共享。

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由杰莱美3DDS三维数字标本快速构建系统生成的非洲大蜗牛三维数字模型


03 有效解决海关实物标本资源匮乏的困境

三维数字模型可以永久保存、无限复制、随时调取。通过构建统一的数字标本馆,全国各口岸的海关关员均可通过网络远程访问这些高保真的三维模型,进行在线比对和学习。这打破了地域和时间的限制,实现了鉴定资源的共享,极大地缓解了实物标本稀缺和专家资源不足的矛盾。

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杰莱美三维数字标本快速构建系统可集成数字标本馆,整合文字描述、二维彩图、三维模型等多维数据,构建完整的数字化标本体系


04 通过3D打印赋能更多应用场景

系统输出的通用OBJ格式三维模型,可直接用于3D打印。这意味着,我们可以将珍贵的数字标本转化为逼真的仿真标本。这些仿真标本可用于:

  • 检疫鉴定与科研工作:为一线关员提供触手可及的“实物”教具,辅助日常鉴定训练。
  • 海关内部培训:制作标准化的教学标本,提升全员的外来物种识别能力。
  • 数字标本库建设:丰富和完善海关系统的生物资源数据库。
  • 科普宣传:在海关开放日、进境物品监管场所等场景,展示栩栩如生的仿真标本,生动地向公众普及外来物种入侵的危害,提升全民防范意识。

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杰莱美三维数字标本快速构建系统构建的3D模型经3D打印制成复制品后在海关博物馆展出。左:3D打印标本 右:实体标本


从青藏高原的种质资源库,到遍布全国的国门口岸,杰莱美三维数字标本快速构建系统正以其“无损、高效、高保真”的核心能力,在广阔的领域发挥价值。不仅守护着自然的馈赠,更捍卫着国家的安全。


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