野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管生命特征設(shè)計(jì)

黃鵬+陳卓

摘 要：分析野生動(dòng)物智能管理系統(tǒng)的總體需求，重點(diǎn)對(duì)野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管的功能需求以及野生動(dòng)物疾病治療管理部分中各類(lèi)用戶的詳細(xì)功能需求進(jìn)行了詳細(xì)分析，并針對(duì)野生動(dòng)物智能管理系統(tǒng)的性能需求以及該系統(tǒng)完成的可行性分析上進(jìn)行了深入介紹。

關(guān)鍵詞：職能管理系統(tǒng)；行為職能監(jiān)管；治療管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.196

野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管生命特征主要包括兩類(lèi)：一類(lèi)是常規(guī)特征，主要包括每個(gè)野生動(dòng)物的性別特征、年齡特征以及體重特征等。另一類(lèi)是本文基于對(duì)野生動(dòng)物的研究所提出的行走距離里程特征以及種群偏離特征 [1]。

1 行走距離里程特征

行走距離里程特征主要是通過(guò)統(tǒng)計(jì)野生動(dòng)物每天行走的里程數(shù)，并結(jié)合動(dòng)物的性別、年齡、體重以及種類(lèi)來(lái)判斷動(dòng)物的健康異常情況。

首先利用誘捕等方法給動(dòng)物佩戴簡(jiǎn)易無(wú)害的GPS定位以及測(cè)步裝置并編號(hào)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。GPS定位裝置現(xiàn)在都比較成熟，價(jià)格也是比較合適的，測(cè)步裝置則有點(diǎn)類(lèi)似于手機(jī)微信中的計(jì)步功能，也是比較容易實(shí)現(xiàn)的。獲取每個(gè)野生動(dòng)物的各項(xiàng)基本數(shù)值：性別，年齡，體重，種類(lèi)。之后利用測(cè)步裝置來(lái)獲取野生動(dòng)物每天所行走的里程數(shù)，從而形成行走距離里程特征。以狼群為例，正常情況下，公狼出去覓食，母狼照顧幼狼，不同年齡與性別的狼，每天的正常行走距離里程數(shù)應(yīng)該在其對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)波動(dòng)，如果偏離太大，本文所涉及的分類(lèi)器就會(huì)比較容易將其判斷為健康情況異常。

2 種群偏離特征

種群偏離特征主要是通過(guò)計(jì)算野生動(dòng)物與該種群中心的偏移量來(lái)判斷動(dòng)物的健康異常情況。這個(gè)特征設(shè)計(jì)源自于對(duì)野生動(dòng)物種群的理解，大部分野生動(dòng)物都會(huì)以群居為主，類(lèi)似于一個(gè)社會(huì)。以野狼為例，野狼是一個(gè)以群居為主的動(dòng)物，狼群中每一個(gè)個(gè)體擁有不同的職能，每一個(gè)狼群都是有自己的一個(gè)活動(dòng)范圍的，狼群中的個(gè)體也大都是在該范圍內(nèi)結(jié)伴活動(dòng)。當(dāng)個(gè)別個(gè)體偏離活動(dòng)范圍時(shí)，則很有可能是由于其健康與行為出現(xiàn)異常導(dǎo)致的，如果偏離太大，本文所涉及的分類(lèi)器就會(huì)比較容易將其判斷為健康情況異常。

首先利用誘捕等方法給動(dòng)物佩戴簡(jiǎn)易無(wú)害的GPS定位以及測(cè)步裝置并編號(hào)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。獲取每個(gè)野生動(dòng)物的所在的位置，之后利用該種群所有動(dòng)物的位置計(jì)算該種群的中心點(diǎn)位置，中心點(diǎn)位置確定后，計(jì)算每個(gè)動(dòng)物與該中心點(diǎn)的距離，從而形成種群偏離特征。

種群偏離特征具體計(jì)算步驟如下：

（1）獲取野生動(dòng)物坐標(biāo)位置。首先利用誘捕等方法給動(dòng)物佩戴簡(jiǎn)易無(wú)害的GPS定位，利用GPS定位獲取每個(gè)野生動(dòng)物的所在的坐標(biāo)位置，其中i代表第i個(gè)野生動(dòng)物。

（2）計(jì)算野生動(dòng)物種群中心位置。由于野生動(dòng)物種群中存在異常行為的離群點(diǎn)個(gè)體，利用所有個(gè)體計(jì)算會(huì)導(dǎo)致離群點(diǎn)的數(shù)據(jù)偏移，所以要先對(duì)離群點(diǎn)進(jìn)行處理。本文采用“掐頭去尾”的方法進(jìn)行處理，即去除前20%以及后20%的數(shù)據(jù)，用中間的60%進(jìn)行對(duì)野生動(dòng)物種群中心位置的計(jì)算。具體方法如下

首先計(jì)算每個(gè)野生動(dòng)物坐標(biāo)位置的二范數(shù)，之后通過(guò)快速排序算法對(duì)所有的野生動(dòng)物二范數(shù)進(jìn)行排序，之后截取中間的60%的數(shù)據(jù)組成新的集合C，元素為，對(duì)于新的集合，取x與y坐標(biāo)中的最大最小值，野生動(dòng)物種群中心的坐標(biāo)為，。

野生動(dòng)物種群中心計(jì)算得到后，計(jì)算每個(gè)動(dòng)物與該中心點(diǎn)的距離，這里用歐氏距離來(lái)進(jìn)行表示。

動(dòng)物與該中心點(diǎn)的距離即為該動(dòng)物的種群偏離特征[2]。

野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管生命特征中每一種特征的設(shè)計(jì)都與野生動(dòng)物健康與行為息息相關(guān)，特征之間相互配合，從而達(dá)到對(duì)野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管的功能。例如，野狼種群中，幼狼與老狼由于行動(dòng)受限，所以行走距離里程一般不會(huì)太大，對(duì)種群的偏離也不會(huì)太大，但其健康異常時(shí)，有可能會(huì)被種群遺棄，這種情況時(shí)，行走距離里程不會(huì)大，但由于種群的運(yùn)動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致被遺棄的個(gè)體對(duì)種群的偏離變大，所以可通過(guò)各特征的聯(lián)合作用對(duì)其健康與行為情況進(jìn)行判定。而對(duì)于成年的公狼與母狼來(lái)說(shuō)，在狼群中，母狼主要負(fù)責(zé)照顧養(yǎng)育幼崽，公狼負(fù)責(zé)出去覓食以及守衛(wèi)工作。所以一般情況下，母狼的行走距離里程要比公狼的小一些，對(duì)種群的偏離也不會(huì)太大；公狼由于要出去覓食的原因行走距離里程要多一些，且對(duì)種群的偏離在一定時(shí)間內(nèi)也會(huì)大一些。但如果一些公狼行走距離里程小但對(duì)種群的偏離比較大時(shí)，則發(fā)生健康異常的可能性就會(huì)高很多，也可以通過(guò)各特征的聯(lián)合作用來(lái)達(dá)到對(duì)其健康與行為情況進(jìn)行判定的目的。

提取野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管生命特征后，要進(jìn)行對(duì)野生動(dòng)物健康與行為情況的智能分類(lèi)工作，本文主要是通過(guò)由決策樹(shù)作為基本分類(lèi)器，并進(jìn)行有效地組合，從而實(shí)現(xiàn)野生動(dòng)物健康與行為況的智能分類(lèi)功能。主要通過(guò)訓(xùn)練各類(lèi)野生動(dòng)物健康判定決策樹(shù)進(jìn)行對(duì)野生動(dòng)物健康判定的投票，從而實(shí)現(xiàn)每天對(duì)各動(dòng)物健康的智能檢測(cè)功能，并根據(jù)各月返回的真實(shí)檢測(cè)值更新野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管分類(lèi)器，加強(qiáng)野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管分類(lèi)器的檢測(cè)性能。具體實(shí)現(xiàn)原理如下。

野生動(dòng)物健康與行為智能監(jiān)管分類(lèi)器由多個(gè)決策樹(shù)組成。針對(duì)野生動(dòng)物健康判定問(wèn)題：根據(jù)對(duì)野生動(dòng)物群體提取特征組成樣本矩陣，樣本矩陣輸入分類(lèi)器后，由每個(gè)決策樹(shù)針對(duì)健康類(lèi)別進(jìn)行投票，票數(shù)多的類(lèi)別即為健康分類(lèi)結(jié)果。健

這里，是一個(gè)由動(dòng)物種群提取的M維樣本矩陣，是健康類(lèi)別，y=1為健康，y=0為生病，是第t棵決策樹(shù)對(duì)于健康類(lèi)別y的投票結(jié)果，表示第t棵決策樹(shù)同意像素點(diǎn)為健康類(lèi)別y，表示第t棵決策樹(shù)反對(duì)像素點(diǎn)為健康類(lèi)別y。 T為決策樹(shù)的數(shù)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬建章，高繼宏，高中信.世界野生動(dòng)物管理現(xiàn)狀[J].世界林業(yè)研究，1996（05）.

[2]歐陽(yáng)泉.用ADO.NET實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)[J].艦船電子工程，2005，25（01）：68-69.