紅外相機(jī)在鳥類監(jiān)測(cè)中的規(guī)范探討＊
——以甘肅敦煌陽關(guān)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例

紀(jì)樹志，麻守仕，姜 源，馬海濤

（甘肅敦煌陽關(guān)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，甘肅 敦煌 736200）

紅外相機(jī)（infrared camera）主要通過照片和視頻來記錄并獲取鳥類的種類及其群體大小、分布區(qū)域、行為活動(dòng)、生活環(huán)境生境等數(shù)據(jù)。這些信息有助于從種群、分布和行為等方面分析鳥類在監(jiān)測(cè)區(qū)域的基本特征[1，2]。然而，獲得這些數(shù)據(jù)必須建立標(biāo)準(zhǔn)的紅外相機(jī)調(diào)查規(guī)范，科學(xué)、合理、有效的獲取圖像數(shù)據(jù)，分析野生動(dòng)物的種群數(shù)量、分布、組成、行為等基礎(chǔ)信息，從而為保護(hù)區(qū)的資源開發(fā)利用和野生動(dòng)物保護(hù)與管理提供理論依據(jù)。

1 布設(shè)方案

紅外相機(jī)的布設(shè)必須具有典型性和代表性。明確監(jiān)測(cè)目標(biāo)，確定監(jiān)測(cè)樣地、抽樣方法，明確分析方法，才有可能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享性和可對(duì)比性研究。

1.1 研究區(qū)概況

陽關(guān)保護(hù)區(qū)位于甘肅省最西端的敦煌市陽關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)[3]。保護(hù)區(qū)位于中亞候鳥遷徙路線上，已是諸多鳥類遷徙的重要驛站和棲息地[4]。現(xiàn)已監(jiān)測(cè)到過境鳥類80多種，其中國(guó)家Ⅰ級(jí)保護(hù)鳥類有黑鸛(Ciconianigra)、大鴇(Otistarda)等6種，Ⅱ級(jí)保護(hù)鳥類有大天鵝(Cygnuscygnus)、蓑羽鶴(Anthropoides virgo)等20多種[5]。

1.2 監(jiān)測(cè)目標(biāo)

鳥類群落和種群的動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)是陽關(guān)保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測(cè)的主要目標(biāo)，為生物多樣性保護(hù)管理和資源利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1）全面了解保護(hù)區(qū)鳥類的種類及種群變化，充實(shí)保護(hù)區(qū)的本底資料，首先對(duì)每一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)的鳥類進(jìn)行清查，初步掌握他們的物種豐富度、物種分布、活動(dòng)規(guī)律等，建立物種名錄及其分布數(shù)據(jù)庫(kù)。

2）長(zhǎng)時(shí)間序列的對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，充分掌握物種豐富度、分布區(qū)域和活動(dòng)規(guī)律的變化，并進(jìn)行鳥類與周邊環(huán)境相關(guān)性分析。

1.3 抽樣方法

通過動(dòng)物活動(dòng)信息的基礎(chǔ)資料及鳥類的活動(dòng)范圍和分布情況，本文采用公里網(wǎng)格抽樣法。該方法在每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域建立漁網(wǎng)，相機(jī)布設(shè)密度為1km2/每臺(tái)[1]。監(jiān)測(cè)周期為30d，一個(gè)周期后輪換到下一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域。每個(gè)相機(jī)位點(diǎn)的布設(shè)可根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的地形、道路、水域和安全性等綜合考慮。

布設(shè)相機(jī)前對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)借助ArcGIS創(chuàng)建長(zhǎng)度1km2的漁網(wǎng)，將漁網(wǎng)的中心點(diǎn)作為相機(jī)預(yù)設(shè)點(diǎn)，打印在地圖上，將相機(jī)預(yù)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)信息輸入GPS，通過GPS導(dǎo)航找到預(yù)設(shè)相機(jī)點(diǎn)位，根據(jù)預(yù)設(shè)點(diǎn)位的實(shí)際地理情況進(jìn)行微調(diào)，在20m為半徑的圓內(nèi)尋找最適合的相機(jī)架設(shè)位置，并將相機(jī)架設(shè)點(diǎn)位的坐標(biāo)及海拔信息輸入相機(jī)。

1.4 注意事項(xiàng)

布設(shè)相機(jī)時(shí)盡可能選擇濕地、水域等鳥類活動(dòng)頻繁的地點(diǎn)放置紅外相機(jī)[6]；相機(jī)前無障礙物，要求地面灌草較少，尤其在植被生長(zhǎng)季節(jié)需要考慮到植被的生長(zhǎng)，盡量避免陽光的直射；相機(jī)架設(shè)離地高20～50cm，相機(jī)鏡頭平行于地面；安裝和拆卸時(shí)要確定相機(jī)能夠正常工作，并記錄好相機(jī)的工作狀態(tài)和點(diǎn)位信息；生物多樣性監(jiān)測(cè)時(shí)相機(jī)前不得投放實(shí)物，相機(jī)布設(shè)時(shí)注意相機(jī)的隱蔽和偽裝，防止相機(jī)被盜和設(shè)備對(duì)動(dòng)物的干擾；數(shù)據(jù)的采集過程中需要嚴(yán)格記錄相機(jī)是否正常工作；對(duì)每臺(tái)相機(jī)、存儲(chǔ)卡和支架進(jìn)行編號(hào)，相同編號(hào)設(shè)備配套使用；架設(shè)相機(jī)時(shí)做到避免對(duì)植被破壞，保持原貌，極大限度的減少人為干擾。

1.5 參數(shù)設(shè)置（見表1）

表1 紅外相機(jī)參數(shù)設(shè)置表

2 數(shù)據(jù)的采集與管理

2.1 數(shù)據(jù)的采集

為了延長(zhǎng)相機(jī)的使用壽命、防止數(shù)據(jù)的覆蓋丟失，每30天派專人進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，采集的照片數(shù)據(jù)和相機(jī)點(diǎn)位信息上傳到CANGLUV1.6.3紅外檢測(cè)儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。CANGLUV1.6.3可對(duì)同一相機(jī)點(diǎn)位的所有照片2s內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)分組。這樣，每一個(gè)照片組表示為某一動(dòng)物個(gè)體或某一群動(dòng)物經(jīng)過相機(jī)時(shí)所拍攝的一張有效照片。可以完成采集照片的物種識(shí)別和相關(guān)數(shù)據(jù)信息的挖掘，由系統(tǒng)直接導(dǎo)出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[7]，如圖1所示。

圖1 紅外監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)處理界面

2.2 數(shù)據(jù)管理

照片和視頻所記錄的內(nèi)容主要包括物種、分布區(qū)域、行為和生境，紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量龐大，幾個(gè)月下來，1個(gè)相機(jī)可能產(chǎn)出幾百?gòu)埾嗥绻荒芡咨乒芾磉@些數(shù)據(jù)信息，無疑是巨大的資源浪費(fèi)。通過紅外相機(jī)所獲取的大量圖像數(shù)據(jù)需要建立規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一存檔管理[8]；為了達(dá)到這個(gè)目的首先需要將所有照片放入一個(gè)文件夾內(nèi)，文件夾按照照片回收的日期月份命名，如2020年5月份回收的1號(hào)相機(jī)的照片可命名為2020-8-yg001；文件夾命名后，將所有照片拷入該文件夾，命名規(guī)則為2020-8-yg001-鳥類種類-鳥類名稱-編號(hào)。

2.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

將照片信息提取和挖掘后，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，把有價(jià)值的照片和數(shù)據(jù)整理成新聞報(bào)道、科研論文、科普宣傳材料進(jìn)行發(fā)表。目前野生動(dòng)物多樣性調(diào)查分析模型主要有隨機(jī)相遇模型、占域模型、圖片指數(shù)和標(biāo)記-重捕模型[9]，根據(jù)本文的研究目標(biāo)，選取隨機(jī)相遇模型來分析種群大小及分布區(qū)域。

該模型假設(shè)動(dòng)物隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)物并與相機(jī)接觸率與物種種群密度、運(yùn)動(dòng)速度、相機(jī)布設(shè)時(shí)間、相機(jī)監(jiān)測(cè)面積成正比[10，11]。種群密度（D）為：

式中r是相機(jī)拍攝距離，t為監(jiān)測(cè)時(shí)間，v為動(dòng)物移動(dòng)速度，y是照片數(shù)，θ 為相機(jī)拍攝的最大角度。