“無人機(jī)+熱成像”技術(shù)助力野生動(dòng)物調(diào)查與保護(hù)

????????警用裝備網(wǎng)訊：?　　野生動(dòng)物是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，保護(hù)它們關(guān)系到全球生態(tài)健康和安全。野生動(dòng)物保護(hù)工作首先要調(diào)查種群資源，了解物種準(zhǔn)確分布、種群規(guī)模、棲息地變化等，為進(jìn)一步評(píng)估物種的生存質(zhì)量、確定保護(hù)等級(jí)以及制定相應(yīng)保護(hù)策略提供科學(xué)依據(jù)。然而，這一重要的基礎(chǔ)性工作在山地林區(qū)條件下實(shí)現(xiàn)起來卻異常艱難。

　　日前，西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院秦嶺金絲猴研究團(tuán)隊(duì)在秦嶺地區(qū)，將無人機(jī)和熱成像技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于野生川金絲猴分布和種群規(guī)模的調(diào)查工作中。研究團(tuán)隊(duì)在調(diào)查區(qū)域采集到了三群川金絲猴野生種群的熱成像視頻，獲得了這些種群準(zhǔn)確的分布位置及種群規(guī)模。

　　傳統(tǒng)野生動(dòng)物調(diào)查方法是怎樣的？

　　陜西省秦嶺珍稀瀕危動(dòng)物保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物保護(hù)專家何剛介紹，傳統(tǒng)野生動(dòng)物調(diào)查通常是有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查人員進(jìn)入到調(diào)查區(qū)域，沿設(shè)計(jì)的樣線進(jìn)行野外實(shí)地踏查，通過人工觀察記錄所過之處發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物實(shí)體和痕跡來判斷物種分布和規(guī)模。但是在山地林區(qū)條件下，調(diào)查人員首先要面對(duì)道路漫長、崎嶇危險(xiǎn)的問題；其次，調(diào)查人員移動(dòng)速度緩慢，難以發(fā)現(xiàn)動(dòng)物并對(duì)其進(jìn)行定位；此外，僅通過可見光，人們難以剝離動(dòng)物和其所隱藏的環(huán)境，很難觀察到每一個(gè)個(gè)體。這極大影響了野生動(dòng)物調(diào)查的準(zhǔn)確性和效率。何剛表示，無人機(jī)和熱成像技術(shù)為改變這一現(xiàn)狀帶來了新契機(jī)，兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合能有效解決傳統(tǒng)調(diào)查方法中難以克服的困難。

　　無人機(jī)和熱成像技術(shù)結(jié)合

　　何剛介紹，無人機(jī)技術(shù)能克服地形和視野的限制，熱成像技術(shù)通過動(dòng)物與環(huán)境的溫度差異發(fā)現(xiàn)動(dòng)物個(gè)體。

　　1.無人機(jī)在林冠上快速飛行，能排除地面移動(dòng)時(shí)所面對(duì)的地形、植被阻攔等問題，實(shí)現(xiàn)自由的移動(dòng)，同時(shí)，無人機(jī)實(shí)際工作中，可以用15～20公里/小時(shí)的速度對(duì)調(diào)查區(qū)域進(jìn)行精細(xì)掃描，大大提高調(diào)查行進(jìn)速度。

　　2.無人機(jī)從空中俯視的方式，具有大縱深、廣視角的特點(diǎn)，排除了低視角的視覺阻擋問題；另一方面，利用熱成像技術(shù)，探測的是紅外熱輻射而不再是可見光，可以使原本在林下隱藏的動(dòng)物顯現(xiàn)出來，只要?jiǎng)游锏捏w溫與環(huán)境溫度有明顯的溫差即可被發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)動(dòng)物后，研究人員可人工操作對(duì)動(dòng)物種群進(jìn)行長時(shí)間移動(dòng)跟蹤觀察，這能有效提高種群數(shù)量統(tǒng)計(jì)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性。此外，無人機(jī)同步記錄的航跡信息可及時(shí)確認(rèn)種群的坐標(biāo)，并配圖提供客觀證據(jù)。

　　3.無人機(jī)代替人力進(jìn)行調(diào)查，能降低調(diào)查人員深入山地林區(qū)進(jìn)行實(shí)地踏查的安全風(fēng)險(xiǎn)；熱成像儀的非接觸特性，也會(huì)降低調(diào)查工作本身對(duì)野生動(dòng)物的干擾。

　　回顧將兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的探索之路，何剛說并非一路坦途。他回憶道，一開始，研究團(tuán)隊(duì)僅想到應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，但測試結(jié)果很不理想。雖然無人機(jī)能實(shí)現(xiàn)空中俯視觀察，但普通的可見光鏡頭依然無法穿過茂密的林冠，發(fā)現(xiàn)隱藏其中的動(dòng)物。不過，無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性和克服地面障礙的能力，讓研究團(tuán)隊(duì)看到了其應(yīng)用的潛力。“后來，在參與陜西省秦嶺珍稀瀕危動(dòng)物保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的野生動(dòng)物體溫測量研究時(shí)，我們注意到了熱成像技術(shù)，這瞬間打開了我們研究的新思路?！焙蝿傉f。

　　何剛分享，通過一系列實(shí)驗(yàn)測試，研究團(tuán)隊(duì)逐步完成了多種地形、生境、海拔條件下，無人機(jī)和熱成像技術(shù)的適用性測試。通過不斷總結(jié)測試結(jié)果，優(yōu)化無人機(jī)的飛行方案和熱成像儀的拍攝方案，研究團(tuán)隊(duì)基本解決了熱成像儀分辨率、飛行高度等參數(shù)適配，飛行高度和速度與調(diào)查區(qū)域的面積計(jì)算，其他熱源對(duì)動(dòng)物調(diào)查的干擾，山地林區(qū)安全起降、回收無人機(jī)，無人機(jī)的遙控傳輸阻擋、通訊信號(hào)衰減，山谷橫風(fēng)嚴(yán)重威脅無人機(jī)安全飛行等各類問題。

　　“無人機(jī)和熱成像技術(shù)結(jié)合可能是目前在山地林區(qū)條件下開展野生動(dòng)物調(diào)查最好的技術(shù)選擇之一，該技術(shù)在其他草原、荒漠、水域等環(huán)境，理論上也會(huì)有很好的適用性。”何剛表示，受熱成像分辨率、無人機(jī)觀測距離等技術(shù)因素的限制，目前在大型哺乳動(dòng)物（例如金絲猴、大熊貓、羚牛等）調(diào)查中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)效果更好。

　　本文科學(xué)顧問：陜西省秦嶺珍稀瀕危動(dòng)物保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物保護(hù)專家何剛

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