紅外相機技術(shù)在我國野生動物監(jiān)測研究中的應(yīng)用

韋日啟

（柳州市柳江區(qū)自然資源局，廣西柳江 545100）

野生動物或者瀕危動物大多具有警覺、夜間活動以及行蹤隱蔽等特點，單純依靠傳統(tǒng)的調(diào)查方式很難獲取這些動物的相關(guān)資料，對于之后動物保護產(chǎn)生一定不利影響。紅外相機與傳統(tǒng)調(diào)查方式相比，可以24 小時不間斷進行監(jiān)測，并且其不受條件限制，隱蔽性強，可以很好地監(jiān)測野生動物，并把相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲或者回傳到相關(guān)系統(tǒng)中，便于野生動物保護人員或者林業(yè)保護人員掌握實際情況，制定針對性的保護措施，促進森林生態(tài)和諧發(fā)展。

1 廣西某區(qū)概況及紅外相機監(jiān)測計劃布置

1.1 廣西某區(qū)概況

該區(qū)為廣西自然保護區(qū)之一，主要位于廣西中北部，此次調(diào)查為該區(qū)域部分區(qū)域，調(diào)查總面積約為59 km2。典型喀斯特石山地貌為調(diào)查區(qū)域主要地貌，區(qū)域內(nèi)以峰叢谷地、峰叢洼地為主，森林覆蓋率約90%，峰叢海拔300～700 m。該區(qū)域地處我國低緯度區(qū)域，屬熱帶季風(fēng)氣候，每年4—9 月為雨季，10 月至第二年3 月為旱季，降雨集中在5—9 月，年降雨量達到1 350 mm 左右。該區(qū)域內(nèi)保護對象涵蓋珍稀動植物、常綠季雨林生態(tài)系統(tǒng)（北熱帶石灰?guī)r山地），具體囊括黑葉猴、白頭葉猴、熊猴等在內(nèi)的國家Ⅰ級重點保護野生動物7 種，紅面猴、獼猴、斑靈貍等在內(nèi)的國家Ⅰ級重點保護野生動物（區(qū)林業(yè)廳）36 種。

1.2 紅外相機監(jiān)測計劃布置

分析該區(qū)域野生動物情況，發(fā)現(xiàn)所需要監(jiān)測區(qū)域面積較大，且森林深處野生動物相對較多。將監(jiān)測區(qū)域劃分為核心監(jiān)測區(qū)、緩沖監(jiān)測區(qū)、試驗區(qū)3 個部分。核心區(qū)設(shè)置相機24 臺，緩沖區(qū)設(shè)置相機25 臺，試驗區(qū)設(shè)置相機11 臺。1）邊緣區(qū)域紅外相機設(shè)計。除按照監(jiān)測區(qū)域布置相機外，同時在待監(jiān)測區(qū)域邊緣地區(qū)60 km2面積上設(shè)置60 個紅外相機放置位，相鄰紅外相機間距至少為2 km2，使得布設(shè)的60 臺紅外相機可以覆蓋到待監(jiān)測區(qū)域的各個角落。為獲得更加全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對監(jiān)測區(qū)域進行長達1 年的不間斷監(jiān)測，相機布設(shè)位置盡可能選擇在有動物活動蹤跡處，如水源地周圍、獸道、動物覓食痕跡處、林間開闊地［1］。2）紅外相機安裝與固定。待相機安置地點選擇完畢后，為盡可能避免相機出現(xiàn)松脫等情況，將相機捆綁于合適的樹干上，若相機設(shè)置地點并不具備相應(yīng)的樹干條件，則砍取相適宜的樹枝，進行打樁，之后再將相機捆綁固定。在相機安裝高度控制上，根據(jù)安裝地點具體情況適當(dāng)調(diào)整相機高度：一般在相對平整的地面，紅外相機安裝高度為0.75 m 左右；若紅外相機安裝在坡底，則需要根據(jù)地勢情況適當(dāng)增加安裝高度，確保安裝位置可以拍攝到清晰的動物畫面；若紅外相機安裝于坡頂，需要適當(dāng)降低安裝高度，確?？梢耘臄z到清晰的動物畫面［2］。3）紅外相機參數(shù)設(shè)置。紅外相機安裝并固定完畢后，相機選擇為拍攝模式，即錄像+照相模式，連續(xù)拍攝3 張圖像，時間間隔為1 s，靈敏度設(shè)置為中等。

2 紅外相機監(jiān)測數(shù)據(jù)管理與分析

2.1 紅外相機相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理

收集并管理紅外相機獲得的相關(guān)野生動物視頻、照片等，但由于監(jiān)測紅外相機數(shù)量多、監(jiān)測時間長，監(jiān)測數(shù)據(jù)龐大，科學(xué)管理這些數(shù)據(jù)并從中遴選出重點具有價值的信息十分必要。1）相機定時回收。每3.5 月左右將紅外相機回收一次，回收相機后先對相機狀態(tài)進行檢查，更換紅外相機存儲卡、電池，修理損壞相機，并及時更換掉被盜相機等。2）相機數(shù)據(jù)匯編［3］。所有收回的相機數(shù)據(jù)需要經(jīng)過匯總編號，待匯總編號完畢會統(tǒng)一將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（野生動物多樣性監(jiān)測圖像），系統(tǒng)內(nèi)部會按照相機編號為紅外相機建立相應(yīng)的位點，每張上傳的圖像數(shù)據(jù)與其拍攝相機編號唯一對應(yīng)，為之后龐大的圖像信息統(tǒng)計與分析提供便利。3）圖像信息統(tǒng)計分析。紅外相機相關(guān)圖像傳送完畢后，開始對圖像進行分析，鑒定圖像中涉及的物種，圖像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)會以60 s 為間隔對相鄰照片進行自動分組，分組后便于物種鑒別。4）待圖像數(shù)據(jù)處理完畢后，通過系統(tǒng)可以導(dǎo)出最終鑒定結(jié)果的Excel 表，進行下一步數(shù)據(jù)處理與分析。需要注意，單純的圖像信息及視頻信息無法直接進行分析，待完成了物種鑒定后，需要確定單物種獨立有效照片，例如在30 min 單位時間內(nèi)或者24 h 內(nèi)，相機位點中出現(xiàn)眾多同種個體，從中選擇1 張為有效獨立照片，之后依據(jù)獨立照片構(gòu)建此物種模型，后對所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，分析該物種密度、豐富度指數(shù)以及所有物種多樣性指數(shù)等。

2.2 紅外相機相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

待圖像信息完成管理并建立相對應(yīng)的物種模型后，需要對數(shù)據(jù)進行分析，通過計算物種相對豐富指數(shù)，衡量監(jiān)測區(qū)域物種豐富度指數(shù)（Relative abundance index，RAI）。計算公式如式（1）所示。

式（1）中，有效獨立照片用A表示，i表示物種，Ai表示i種動物有效獨立照片數(shù)量，相機總工作日用T表示。相機總工作日為相機在所處位點按照24 h 為一日，累計工作時間。有效獨立照片標準為同一位點同一相機同一物種時間間隔在30 min 之間內(nèi)有效獨立照片。

3 廣西某區(qū)物種多樣性情況

3.1 紅外相機監(jiān)測結(jié)果

本次監(jiān)測時間為2018 年12 月12 日—2019 年12月13 日，共計監(jiān)測一年。獲得有效物種照片9 125 張，其中鳥類1 647 張，占比18.05%，獸類7 478 張，占比81.95%；獲得獨立有效照片7 781 張，其中鳥類902 張，占比11.59%，獸類6 879 張，占比88.41%。其中拍攝到3 種國家Ⅰ級重點保護野生動物熊猴、黑葉猴、白頭葉猴；11 種國家Ⅱ級重點保護野生動物，獼猴、短尾猴、赤麂、中華鬣羚、斑靈貍5 種獸類，原雞、白鷴、藍背八色鶴、長尾闊嘴鳥、仙八色鶇、鳳頭鷹鳥類6 種。

3.2 監(jiān)測區(qū)域物種組成情況

本次監(jiān)測共鑒定區(qū)域內(nèi)60 種野生動物，其中21 種獸類，分屬5 目14 科，食肉目和嚙齒目均為6 種。其中較為豐富的包括以下物種：赤鹿（RAI 8.61）、帚尾豪豬（RAI 6.37）、小泡巨鼠（RAI 6.33）、赤腹松鼠（RAI 2.86）、野豬（RAI 1.92）、食蟹獼猴（RAI 1.28）、熊猴（RAI 1.21）、鼬獾（RAI 1.01）、北樹鼩（RAI 0.86）、獼猴（RAI 0.84）。鑒定鳥類共計39 種，分屬8 目15 科，雀形目數(shù)量最多，其次為雞形目，相對豐富物種包括白鵬（RAI1.92）、藍背八色鶇（RAI 0.53）、白翅藍鵲（RAI 0.49）、鳳頭鷹（RAI 0.36）、黑冠鴉（RAI 0.33）。

4 野生動物監(jiān)測及保護建議

當(dāng)前，我國大多數(shù)自然保護區(qū)紅外相機監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)普及，此種技術(shù)應(yīng)用給全面收集野生動物相關(guān)資料以及統(tǒng)計相關(guān)野生動物數(shù)據(jù)等提供了巨大幫助，在完成相應(yīng)野生動物及森林資源監(jiān)測后，相應(yīng)的野生動物保護與森林生態(tài)保護將成為工作重心，且工作內(nèi)容等將進一步細化，增強了對自然保護區(qū)內(nèi)野生動物及森林資源的保護力度［4］。在紅外相機技術(shù)普及之前，野生動物監(jiān)測主要采用傳統(tǒng)監(jiān)測手段，因此很多自然保護區(qū)相關(guān)野生動物數(shù)據(jù)并不全面，針對此種情況可以采用如下方案。1）完善基礎(chǔ)野生動物及森林資源監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。適當(dāng)增加紅外相機投入成本，后對自然保護區(qū)內(nèi)相關(guān)野生動物進行監(jiān)測，獲得野生動物的基礎(chǔ)資料，待相關(guān)野生動物監(jiān)測信息處理完畢后，依據(jù)監(jiān)測結(jié)果制定保護方案。2）制定本區(qū)域針對性野生動物保護方案并在相關(guān)網(wǎng)站上公布，公開征集意見，完善野生動物保護體系。3）建立野生動物動態(tài)監(jiān)測方案。除了獲得野生動物相關(guān)監(jiān)測基礎(chǔ)資料外，待資料收集完畢后針對某些特殊區(qū)域依舊需要完善相應(yīng)動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)對該生態(tài)區(qū)域內(nèi)野生動物的動態(tài)監(jiān)測，提高野生動物保護力度。

5 結(jié)語

紅外相機技術(shù)在我國野生動物監(jiān)測研究中的應(yīng)用具有重要意義，可以助力野生動物動態(tài)監(jiān)測方案的施行，同時在監(jiān)測中可以通過紅外相機位置設(shè)計等實現(xiàn)對自然生態(tài)區(qū)域野生動物或者生態(tài)資源的全面監(jiān)測，對于完善野生動物監(jiān)測與保護體系具有重要意義，值得進一步深入應(yīng)用與推廣。