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今年11月初，在滇池草海大泊口水域上空，來自昆明市滇池高原湖泊研究院的科研人員，利用無人機對水面上密密麻麻的紅嘴鷗進行視頻拍攝和記錄。僅耗時幾十秒，紅嘴鷗數(shù)量已經(jīng)識別出來了。如今，有了這項基于AI的鳥類智能監(jiān)測技術(shù)，紅嘴鷗的數(shù)量統(tǒng)計將告別“人工時代”。
最新數(shù)據(jù)：
草海大泊口的紅嘴鷗數(shù)量達2282只
每年對到達昆明的紅嘴鷗數(shù)量進行同步統(tǒng)計，已經(jīng)成為昆明必做的一項工作。數(shù)十年來，紅嘴鷗的統(tǒng)計監(jiān)測工作都是以人工統(tǒng)計監(jiān)測為主，每年紅嘴鷗到來，需要100多名志愿者在使用望遠鏡，同一時間、用同樣的統(tǒng)計方法，對到昆明越冬的紅嘴鷗各棲息、覓食、聚集地數(shù)量進行同步統(tǒng)計。統(tǒng)計方法主要采用點數(shù)、定點統(tǒng)計、路線統(tǒng)計等。在統(tǒng)計中，數(shù)量少的地方，就一只一只地數(shù)，得到的是較精確的數(shù)據(jù)；數(shù)量多的地方，則以群為單位估算，根據(jù)數(shù)量多少，以10只或是50只為單位計數(shù)，統(tǒng)計3遍再得出平均數(shù)。最后將60多個點的數(shù)據(jù)相加，再對百位以下進行四舍五入，從而得到了到昆明越冬海鷗的統(tǒng)計數(shù)量。
紅嘴鷗的監(jiān)測統(tǒng)計將徹底告別“人工時代”。為了更精準的觀測與保護紅嘴鷗，昆明市滇池高原湖泊研究院積極探索運用人工智能技術(shù)長期觀測鳥類。AI技術(shù)的引入，將極大提升鳥類監(jiān)測的效率和準確性，同時為長時序觀測物種與周邊環(huán)境的互作創(chuàng)造新可能。
如何運用AI技術(shù)實現(xiàn)對紅嘴鷗的監(jiān)測呢？昆明市滇池高原湖泊研究院副院長潘珉介紹，工作人員將無人機飛到100～120米高空后，逐漸接近鳥群，并在距水面約60米高度的地方，按照預(yù)先設(shè)定好的飛行航線，對水面上的紅嘴鷗進行視頻拍攝和記錄。計算機識別系統(tǒng)僅耗時幾十秒，就能識別觀測范圍內(nèi)的紅嘴鷗數(shù)量。
最新的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，今年11月11—12日，在草海大泊口的紅嘴鷗數(shù)量達到了2282只。今年10月底，海埂大壩的紅嘴鷗數(shù)量達到了約5800只。
高清攝像機+無人機人工智能觀測
已成功記錄滇池紅嘴鷗兩周年遷徙活動
潘珉介紹，自基于AI的高原湖泊生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵種群智能感知技術(shù)研發(fā)及示范項目實施以來，對AI監(jiān)測系統(tǒng)進行部署，昆明市滇池高原湖泊研究院聯(lián)合中國科學院半導(dǎo)體所等單位共同研發(fā)優(yōu)化的高清攝像機及無人機人工智能觀測，監(jiān)測不同候鳥首次出現(xiàn)及遷離的時間節(jié)點，對比年際間候鳥的越冬時間節(jié)點，研究候鳥遷徙行為及遷徙規(guī)律。
“我們是分為A、B、C、D四個航線來做固定的巡航，通過無人機每天早晚兩次的固定起降，獲得實時的影像數(shù)據(jù)，能夠更準確、更高效地獲取滇池紅嘴鷗的種群數(shù)量狀況?！迸绥氡硎?，大泊口水域緊鄰海埂大壩，岸邊固定的高清攝像機每天兩次執(zhí)行區(qū)域掃描，經(jīng)拼圖記錄掃描視野下的鳥類數(shù)量，目前，已經(jīng)成功記錄了滇池紅嘴鷗兩周年的遷徙活動。
“比如，2022年，紅嘴鷗到達滇池的最早時間是10月17日，數(shù)量達到了872只，4月1日還有943只，到了4月2、3日就只剩幾十只了，大部隊很明顯在4月初就已經(jīng)離開。2023年紅嘴鷗大部隊于3月18日離開滇池，兩日內(nèi)紅嘴鷗數(shù)量由550余只減少到3只；2023年10月15—16日紅嘴鷗大部隊到訪滇池，兩日內(nèi)紅嘴鷗由偶見激增至158只。
此外，高清攝像頭還會實時識別水域內(nèi)游動著的水鳥物種信息，實現(xiàn)“鳥臉識別”。據(jù)統(tǒng)計，該高清攝像機2022年以來，共成功識別了包括骨頂雞、赤嘴潛鴨、綠頭鴨、赤膀鴨、白鷺、蒼鷺、黑水雞等在內(nèi)的17種水鳥，還監(jiān)測到了包括黑卷尾、黃臀鵯等多種滇池常見林鳥。
同時，高清攝像機還能識別出同一鳥類物種處于不同時期形態(tài)的變化，為開展鳥類行為研究提供數(shù)據(jù)支撐?！懊磕甓簳r節(jié)，昆明的紅嘴鷗會出現(xiàn)換羽的情況，進入繁殖季的紅嘴鷗頭部羽毛會變黑，我們通過這項技術(shù)，可以準備計算出進入繁殖季的紅嘴鷗數(shù)量，以及其在整個鷗群中的占比情況，從而為研究紅嘴鷗的遷徙規(guī)律提供進一步數(shù)據(jù)支撐?！崩ッ魇械岢馗咴囱芯吭阂娏暽櫽钴幗榻B。
聲紋圖譜識別系統(tǒng)
通過鳥類鳴叫識別鳥類物種信息
同時，AI技術(shù)的鳥類聲音識別與智能分析系統(tǒng)也被運用到了滇池鳥類的監(jiān)測工作中，這是一項基于深度學習算法的智能鳥聲識別分析技術(shù)，該技術(shù)通過聲紋圖譜識別系統(tǒng)，就可以精準地識別出鳥類的物種信息。“因為鳥的鳴叫是有自己的種群的，是物種的一個特征，通過人工智能的算法，就可以把鳥類的物種信息收集和整理，為生態(tài)學研究做進一步支撐?！迸绥氡硎?，目前，在滇池邊已安裝了2個聲紋圖譜識別系統(tǒng)，通過識別鳥叫聲來精準識別鳥類物種信息。
AI技術(shù)的引入，標志著昆明滇池鳥類保護工作邁入了一個新的時代。昆明通過無人機+聲紋圖譜識別+高清攝像機的AI智慧鳥類多元觀測系統(tǒng)，不僅解決了傳統(tǒng)人工監(jiān)測技術(shù)成本高、效率低、數(shù)據(jù)碎片化等問題，更有效提高了滇池鳥類多樣性監(jiān)測效率，實現(xiàn)了長時間序列的鳥類持續(xù)觀測。這項技術(shù)的優(yōu)勢在于其能夠較大程度降低專業(yè)人員的成本投入，同時還能夠保證識別和計數(shù)標準化。
通過AI智能監(jiān)測技術(shù)，研究人員不僅可以長期開展鳥類群落變化監(jiān)測工作，還可以開展鳥類日間活動規(guī)律、行為研究（如覓食、棲息及繁殖），以及紅嘴鷗、白骨頂和雁鴨類等鳥類的遷徙規(guī)律等研究工作，促進鳥類多樣性研究和保護工作的開展，并為評估濕地環(huán)境的健康狀況和生物多樣性水平提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
目前，昆明市滇池高原湖泊研究院正在滇池南岸、西岸等更廣泛的區(qū)域布設(shè)人工智能觀測設(shè)施，計劃在今年冬候鳥到來之時提供更為全面和系統(tǒng)的觀測。并在此基礎(chǔ)上，昆明市滇池高原湖泊研究院計劃完成《滇池沿岸濕地 動物觀測技術(shù)導(dǎo)則鳥類》和《滇池沿岸濕地 鳥類智能觀測 高清攝像機》兩個地方標準，為鳥類保護提供技術(shù)支撐和規(guī)范監(jiān)測工作。未來，昆明市計劃將這項技術(shù)推廣到更多的濕地區(qū)域，以實現(xiàn)對更多鳥類熱點區(qū)域的監(jiān)測。“我們相信，借助科技的力量，可以為滇池的鳥類創(chuàng)造一個更加安全和健康的生態(tài)環(huán)境?！保▉碓矗憾际袝r報 全媒體記者：張小燕）
