作者:温才妃,杨金融 来源:中国科学报 发布时间:2025/5/17 8:07:06
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无须蹲守数月 这双“眼睛”助你捕捉野生动物踪迹

 

在内蒙古自治区乌兰坝国家级自然保护区,林海深处,一只身形矫健的猞猁悄然掠过落叶层厚的林地。过去,想要捕捉这样罕见的画面,科研人员往往需要在野外蹲守数月,才能一窥野生动物的踪迹。

而如今,只需一个隐藏在树下的黑色“小方盒”,便能悄无声息地完成这一切。依托“空—天—地”一体化的智慧监测系统,从天上的卫星,到林间的无人机,再到脚下的红外触发相机,共同构建出一张精准捕捉野生动物行踪的智慧之网。

这个“不眠的哨兵”由北京林业大学工学院教授张军国带领的“林草智慧感知技术及装备创新团队”自主研发。它能在无需人工干预,不打扰野生动物的前提下实现自动监测、自主上传、智能识别、精准记录,在毫秒间将影像和数据回传至远在千里之外的监测中心分析处理,从而把一整片保护区的“生命精灵”都收入眼底。


野生动物智能监测识别示意图。课题组供图

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给大山装上“大脑”

“以前我们在林区架设监测设备,最怕的就是‘没信号’。”张军国说,“动物出现了,设备拍到了,但就是传不出来、用不了。所以我们干脆换个思路:既然通信是瓶颈,那就从头构建一套系统性的感知方案。

于是,他们研究设备该布在哪儿最有效,信号怎么传输最稳定,数据怎么筛选最精准,最终通过完善无线监测设备部署理论、优化野生动物有效信息筛选及传输理论,创立了系统化的野生动物信息无线远程感知理论。“现在,哪怕是最偏远的林区也能实现远程‘在线’。”张军国说,设备突破了传统监测方法在覆盖范围和实时性上的瓶颈。

要让机器像人一样“识兽”,并非易事。张军国团队研发的一整套结构化的智能识别系统,不仅看图识动物,更能“听声辨种类”——图像识别算法、声音识别模型、环境数据融合技术都在背后默默“开工”。

张军国解释道,项目通过野生动物监测信息高质量传输处理技术、监测信息可用性提升技术、监测信息高精度识别技术体系,创建了结构化的野生动物信息智能处理技术体系,明显提升了野生动物识别精度。

就像给大山装上了一双AI的眼睛、一对智慧的耳朵,还有一块会记忆的“大脑”。哪怕是在雨夜、林雪中,它也不会错过任何一个关键瞬间。

团队成员在野外安装设备。课题组供图


效率提升90%以上

团队成员、北京林业大学工学院博士生杨紫合指着监测平台屏幕上的数据说:“这套系统最让我感到自豪的是,它产生的实际价值——我们已在全国推广了400多台监测设备,构建的野生动物声像数据库超过300TB。在北京市的监测项目中,系统不仅识别出多种珍稀鸟类,还支撑团队发表了多篇高水平论文。每次看到保护区工作人员用我们培训的技术独立完成物种调查,都感觉特别有意义。”

目前这套系统应用到青海、内蒙古等地的智能监测平台的搭建中。在云南高黎贡山国家级自然保护区,系统不仅记录到1028种野生动物,更首次捕捉到濒危物种戴帽乌叶猴的野外活动影像。

“过去完成一次全域物种调查需要半年,现在通过人工智能自动识别,立刻传输到终端生成报告,效率提升90%以上。”杨紫合介绍道,从经济效益上来看,累计节约人力成本3000余万元,带动当地合作单位新增产值过亿元。团队研发的核心技术已应用于10余处野生动物监测台站,构建的北京市珍稀鸟类数据集支撑了多项国家级研究。

首次捕捉到濒危物种戴帽乌叶猴的野外活动影像。课题组供图


“把能力教给守林人”

“自己的动物,得靠自己的设备来守护。”张军国坚定这一信念,一整套国产化、具有完全自主产权的监测装备体系陆续在实验室中诞生了。

从山脚下的传感终端、到林间自组网的信号基站,再到空中的无人机、头顶的卫星遥感,团队打造了一套“空—天—地”协同工作的立体化监测系统。无论动物是栖息在草丛、穿梭在林中,还是迁徙于山谷,都逃不过这张全天候运转的“智慧之网”。

团队还构建了一个“一张屏”智能监测平台:一块屏幕,就能实时查看多个监测点的图像、声音、定位、环境数据。不出办公室,也能“听见山林呼吸、看见动物脚印”。

“先进的设备更要走出实验室,走进田间地头。”张军国说,他们构造了一整套科学化推广模式,在青海、内蒙古、甘肃、广东等20余个保护地开展落地示范。通过该系统,团队已培训了2000余名保护技术人员,“不仅把技术送到保护区里,更是把能力教给了守林人”。

 
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