紅外相機技術在我國野生動物監測研究中的應用

韋日啟

（柳州市柳江區自然資源局，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，單純依靠傳統的調查方式很難獲取這些動物的相關資料，對于之后動物保護產生一定不利影響。紅外相機與傳統調查方式相比，可以24 小時不間斷進行監測，并且其不受條件限制，隱蔽性強，可以很好地監測野生動物，并把相關監測數據存儲或者回傳到相關系統中，便于野生動物保護人員或者林業保護人員掌握實際情況，制定針對性的保護措施，促進森林生態和諧發展。

1 廣西某區概況及紅外相機監測計劃布置

1.1 廣西某區概況

該區為廣西自然保護區之一，主要位于廣西中北部，此次調查為該區域部分區域，調查總面積約為59 km2。典型喀斯特石山地貌為調查區域主要地貌，區域內以峰叢谷地、峰叢洼地為主，森林覆蓋率約90%，峰叢海拔300～700 m。該區域地處我國低緯度區域，屬熱帶季風氣候，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。該區域內保護對象涵蓋珍稀動植物、常綠季雨林生態系統（北熱帶石灰巖山地），具體囊括黑葉猴、白頭葉猴、熊猴等在內的國家Ⅰ級重點保護野生動物7 種，紅面猴、獼猴、斑靈貍等在內的國家Ⅰ級重點保護野生動物（區林業廳）36 種。

1.2 紅外相機監測計劃布置

分析該區域野生動物情況，發現所需要監測區域面積較大，且森林深處野生動物相對較多。將監測區域劃分為核心監測區、緩沖監測區、試驗區3 個部分。核心區設置相機24 臺，緩沖區設置相機25 臺，試驗區設置相機11 臺。1）邊緣區域紅外相機設計。除按照監測區域布置相機外，同時在待監測區域邊緣地區60 km2面積上設置60 個紅外相機放置位，相鄰紅外相機間距至少為2 km2，使得布設的60 臺紅外相機可以覆蓋到待監測區域的各個角落。為獲得更加全面的監測數據，對監測區域進行長達1 年的不間斷監測，相機布設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松脫等情況，將相機捆綁于合適的樹干上，若相機設置地點并不具備相應的樹干條件，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，根據安裝地點具體情況適當調整相機高度：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，則需要根據地勢情況適當增加安裝高度，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，需要適當降低安裝高度，確保可以拍攝到清晰的動物畫面［2］。3）紅外相機參數設置。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，連續拍攝3 張圖像，時間間隔為1 s，靈敏度設置為中等。

2 紅外相機監測數據管理與分析

2.1 紅外相機相關監測數據管理

收集并管理紅外相機獲得的相關野生動物視頻、照片等，但由于監測紅外相機數量多、監測時間長，監測數據龐大，科學管理這些數據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）相機數據匯編［3］。所有收回的相機數據需要經過匯總編號，待匯總編號完畢會統一將相關數據上傳到數據管理系統（野生動物多樣性監測圖像），系統內部會按照相機編號為紅外相機建立相應的位點，每張上傳的圖像數據與其拍攝相機編號唯一對應，為之后龐大的圖像信息統計與分析提供便利。3）圖像信息統計分析。紅外相機相關圖像傳送完畢后，開始對圖像進行分析，鑒定圖像中涉及的物種，圖像數據管理系統會以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）待圖像數據處理完畢后，通過系統可以導出最終鑒定結果的Excel 表，進行下一步數據處理與分析。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 單位時間內或者24 h 內，相機位點中出現眾多同種個體，從中選擇1 張為有效獨立照片，之后依據獨立照片構建此物種模型，后對所有統計數據進行統計，分析該物種密度、豐富度指數以及所有物種多樣性指數等。

2.2 紅外相機相關監測數據處理

待圖像信息完成管理并建立相對應的物種模型后，需要對數據進行分析，通過計算物種相對豐富指數，衡量監測區域物種豐富度指數（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 之間內有效獨立照片。

3 廣西某區物種多樣性情況

3.1 紅外相機監測結果

本次監測時間為2018 年12 月12 日—2019 年12月13 日，共計監測一年。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 監測區域物種組成情況

本次監測共鑒定區域內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 野生動物監測及保護建議

當前，我國大多數自然保護區紅外相機監測技術已經普及，此種技術應用給全面收集野生動物相關資料以及統計相關野生動物數據等提供了巨大幫助，在完成相應野生動物及森林資源監測后，相應的野生動物保護與森林生態保護將成為工作重心，且工作內容等將進一步細化，增強了對自然保護區內野生動物及森林資源的保護力度［4］。在紅外相機技術普及之前，野生動物監測主要采用傳統監測手段，因此很多自然保護區相關野生動物數據并不全面，針對此種情況可以采用如下方案。1）完善基礎野生動物及森林資源監測數據庫。適當增加紅外相機投入成本，后對自然保護區內相關野生動物進行監測，獲得野生動物的基礎資料，待相關野生動物監測信息處理完畢后，依據監測結果制定保護方案。2）制定本區域針對性野生動物保護方案并在相關網站上公布，公開征集意見，完善野生動物保護體系。3）建立野生動物動態監測方案。除了獲得野生動物相關監測基礎資料外，待資料收集完畢后針對某些特殊區域依舊需要完善相應動態監測，實現對該生態區域內野生動物的動態監測，提高野生動物保護力度。

5 結語

紅外相機技術在我國野生動物監測研究中的應用具有重要意義，可以助力野生動物動態監測方案的施行，同時在監測中可以通過紅外相機位置設計等實現對自然生態區域野生動物或者生態資源的全面監測，對于完善野生動物監測與保護體系具有重要意義，值得進一步深入應用與推廣。