紅外線相機技術在太子山保護區野生動物監測中的應用分析

任艷琴

野生動物監測數據必須通過野外監測和調查獲得，而傳統的監測和調查方法如樣線法、估計法、捕獲法、鋏日法、糞便分析法等，每一種都有其局限性和不足。紅外線相機作為一種新型的野生動物野外監測工具，與傳統方法相比，具有一定的優勢，極大地彌補了人力監測的不足。從2017 年開始，太子山國家級自然保護區開始布設紅外相機監測野生動物，有效監測到狍子、蘇門羚等野生動物種群數量明顯增多、分布普遍。2019 年3 月9 日，太子山保護區紅外線相機拍攝的野生動物畫面在中央電視臺一套《秘境之眼》欄目中播出，提高了保護區知名度。未來，這一技術將會成為自然保護區常規的監測手段，藏在大山深處的紅外線相機將會是名副其實的“秘境之眼”。

一、監測區概況

太子山國家級自然保護區地處臨夏回族自治州和甘南藏族自治州之間，位于東經102°43′～103°42′，北緯35°02′～35°36′，東北部與積石山、臨夏、和政、康樂四縣相接，西南邊緣與夏河、合作、臨潭、卓尼四縣(市）毗鄰，東南起自蓮花山國家級自然保護區，西北至青海省循化縣，東西長約100 公里，南北寬約10 公里，總面積84700 公頃。保護區野生動物種類多，據保護區科學考察報告顯示，共有脊椎動物25 目59 科208 種，其中魚類1 目2 科10 種，兩棲類2 目4 科5 種，爬行類2 目2 科3 種，鳥類14 目33 科130 種，獸類6 目18 科60 種。國家一級保護動物有雪豹、林麝、金雕等7種；國家二級保護動物有石貂、猞猁、豺、兔猻、棕尾鵟、鳳頭蜂鷹、禿鷲等25 種。

二、監測方法

（一）監測區域選擇

太子山保護區使用了夜鷹SG-990V 數碼紅外感應照相機（攝像機），分別在紫溝、東灣、藥水、松鳴巖、新營、甲灘、關灘7 個保護站和槐山子苗圃設立野生動物監測點，每個保護站布設1 臺紅外相機。采用紅外相機技術和公里網格抽樣方案，將整個保護區劃分為1公里×1 公里網格，根據動物活動范圍，每個保護站自行布置監測位點，記錄相機前經過的獸類和鳥類，所有位點均不放置任何誘餌。相機設置為全天24 小時持續工作，每次觸發連拍3～5 張照片與1 段10～15 秒的視頻，觸發間隔為1 秒。選擇相機布設位點時充分考慮動物痕跡，如糞便、足跡、食跡、毛發遺落等，要求將相機固定在樹干上，底部距離地面50～80 厘米，選擇視野開闊，避開太陽直射的方向，每半個月采集1 次數據，換取一次電池。結束后相機被移動到另一個位點，所有位點間間距均大于300 米，同時詳細記錄紅外相機編號、安放日期、GPS 位點、海拔和生境信息，如動物痕跡、植被類型等。

（二）數據整理與分析方法

1.相關概念

有效相機位點數：所有相機正常工作的監測位點數量；

有效位點覆蓋海拔跨度范圍：監測區域（自然保護區）相機位點的最低海拔和最高海拔之差；

總相機工作日：所有有效相機位點所累計的工作天數；

圖片總數：包括所有含動物和人類的照片和視頻（含人類的照片應排除參加紅外相機調查的工作人員），照片和視頻不需要分別計數；

主要指標：物種的相對多度指數（relative abundance index，RAI）、網格占有率（grid occupancy，GO）。

2.主要指標的計算方法

相對多度指數RAI：

作為評估動物物種的相對種群數量的指標，RAI為某一調查區域(保護區)內，每100 個單位相機日所獲取某一物種在所有相機位點的獨立有效照片數。RAI 以紅外相機調查中的拍攝率為基礎，計算方法為：

RAI=（獨立有效照片數/總有效相機工作日）×100

其中，獨立有效照片數（有效探測）的定義如下：

單個位點上紅外相機拍攝到某物種就記為對該物種的1 次有效探測（獨立有效照片數）；

從拍攝到此物種的第一張照片開始，之后30 分鐘內這個位點上連續拍攝到的相同物種（不管是否相同個體）的照片都算作同一次探測，即1 份獨立有效照片數；

獨立有效照片數與單張照片或單次探測中拍攝到的同種動物個體數量無關。

網格占有率或位點占有率GO：

網格占有率也被稱為物種相機位點出現率，指某一調查區域內，某物種被拍到的網格單元數或相機位點數占所有正常工作的網格單元數的百分率。

式中：n—物種i 被記錄到的網格單元數或相機位點數；

N—所有正常工作的網格單元數或相機位點數。

三、監測結果與分析

（一）紅外線相機拍攝到的物種

監測期間共在8 個區域61 個公里網格內完成95個有效位點的監測，有效位點海拔在2200～3800 米之間，總有效相機工作日7960 天，共拍攝到照片視頻圖像835 次。其中獸類、鳥類的照片視頻196 次，家禽的照片視頻11 次，人類的照片視頻52 次，共有效監測259 次。監測到蘇門羚、野兔、狍子、野豬、豹貓、環頸雉、藍馬雞、血雉等8 種野生動物以及家貓和馬的影像資料，其中獸類分屬3 目5 科5 種，鳥類分屬1 目1 科3 種（表1）。有國家二級重點保護野生動物4 種，分別為蘇門羚（Capricornis sumatnaensis）、血雉（Ithaginis cruentus）、藍馬雞（Crossoptilon auritum）、豹貓（Prionailurus bengalensis），合計占到物種總數的30%。IUCN 紅色名錄的無危、易危或近危物種8 種。

表1 甘肅太子山保護區2017-2021 年紅外相機拍攝到的物種名錄

根據表1 可知，在259 張照片中，共鑒定出10 種動物。其中拍攝率最高的為鹿科（Cervidae）狍子（Capreolus pygargus），可以看出，狍子在保護區內分布比較廣泛。同時，紅外相機在保護區監測到了狩獵、放牧、旅游、修路施工、采摘藥材果品、森林火災、科研調查等人為活動。

（二）應用紅外線相機開展野生動物監測的優缺點

紅外線相機作為一種調查監測工具，與傳統的監測方法相比具有一定的優勢，一是裝置隱蔽，二是物種鑒定準確，三是對動物干擾小，四是人為因素限制少，五是能夠在野外24 小時不間斷持續工作。其優點有效彌補了人力監測的不足。同時也有其缺點，一是對一些小型的野生動物無能為力，二是在夜間捕捉到的野生動物圖像比較模糊，不易鑒別，三是在潮濕的環境下，儲存卡、電池很容易耗損，設備很容易出現故障，導致拍攝無效。

（三）前景展望

在太子山保護區野生動物監測中應用紅外線相機技術，有效取代了傳統的監測技術，彌補了人力監測的不足。在保護區野生動物的種群數量調查與監測、動物本底資源調查、動物生態學研究、生物多樣性監測及保護地管理與保護評價等方面取得了一定成效。通過采用這一方法，將獲得更多的保護區野生動物視頻資料，為提高保護區的生物多樣性監測水平和技術起到關鍵性作用，并為建立完善系統化的監測網絡和數據共享平臺、促進保護區野生動物科研工作的進一步發展奠定基礎。

四、小結與討論

保護區采用紅外線相機開展野生動物野外監測工作，取得了一定的效果，彌補了人力監測的不足，提高了保護區技術人員收集野外數據的能力、數量和速度，獲得了較多的珍稀野生動物資料信息，其中包括國家二級重點保護野生動物蘇門羚、血雉、藍馬雞、豹貓。

通過開展紅外線相機野外調查監測，統計分析了太子山保護區近幾年的野生動物監測結果。利用該技術，對太子山保護區內的野生動物種群數量變化及生態環境等各項生態因子進行監測調查，對保護區內大中型獸類、鳥類及人類活動現狀進行評估分析，能初步反映保護區內所監測區域的生物多樣性和種群分布狀況，為深入研究保護區野生動物群落和種群數量變化以及動植物之間的關系提供了依據，并為今后有效開展科學監測奠定了基礎。