来源：   发布时间：2023-06-01 15:36:18   浏览：

长期以来，世界各地的野生动物面临来自人类活动的多重威胁，如栖息地丧失、过度利用、外来物种入侵、人兽冲突和环境污染等。随着人类活动的日益影响，以体型较大的各类动物物种为代表的全球性动物群丧失(defaunation)的危机已经超过了人类跟踪、监测和理解生物多样性及其生态系统变化的能力。

1  传统的野生动物监测

通常，传统的野生动物监测和评估需要大量的野外作业，持续时间长，专业技术要求高，耗费大量的人力、物力和财力，导致科学数据采集的能力十分有限，阻碍了人们对自然更深入的认识，难以适应当前全球生物多样性保护的需要。

在过去十多年里，随着智能传感器、人工智能、信息技术等现代科学技术的不断进步和广泛应用，在降低监测成本的同时，各类自动传感器在更大时空尺度上的数据采集能力远远超过了人类以往的能力。

目前，针对野生动物监测和研究的关键技术革新主要涉及3个方面:

小型低功耗监测设备的商业化应用

基于无线通信的实时传输网络

基于人工智能的自动识别算法和模型

例如，红外相机、声纹设备和公众科学在全球各地被广泛用于收集野生动物的图像和声学等数据，构成了当前全球生物多样性大数据的重要来源。这些大数据的分辨率高、覆盖范围大，且来源十分广泛，不仅能提供丰富的、多维度的物种分布和多度的动态数据，也记录了各类动物的行为和相关特性，使研究人员能更好地预测和管理不断变化的物种和生态系统。

尽管技术革新永远难以取代研究人员的专业技能，但基于自动传感器、人工智能和信息技术等关键技术在更大时空尺度上的广泛应用，正在不断扩大我们在保护和恢复全球生物多样性方面的潜力和机会。

2  红外相机技术

红外相机技术(infrared-triggered/remote cameras或camera-trapping technology)主要指使用由热量变化(温差)所触发的自动相机来记录在其前方经过的动物的图像(照片或视频)，并通过这些图像来识别物种在特定地点和时间出现的方法。

在过去十多年中，红外相机技术的革新主要来源于相机及触发灵敏度的总体性能改进。尽管有多种传感器可用于检测运动并触发相机，但现有多数自动相机都使用被动红外(PIR)传感器。红外相机技术的革新体现了其快速的触发速度(即动物进入PIR监测区域和相机触发之间的时间，通常<0.5s)、可探测小型动物的能力(动物体重>50g)、伪装的外形和肉眼不可见的补光光源等优点。

同时，由于具有功耗低、造型小巧且便于携带、影像质量高以及对恶劣环境的耐受性能强等优势，大量的相机能同时部署在广阔的区域，并连续工作数月(待机时长可达3–6月)，从而帮助研究人员获取大量物种的有效数据。考虑到许多动物具有高度移动性、隐秘性且害怕人类等因素，故无人值守的红外相机技术往往比传统的人工调查(如借助足迹和粪便等痕迹)更具明显优势，而且该方法不具损伤性，不用捕捉活体动物，从而普遍提高了该技术在隐秘物种、稀有物种研究和保护方面的应用。 

红外相机所获取的图像数据包含物种、行为、日期、时间、天气和位置等基本信息，改变了研究人员监测生物多样性的方式。

目前，红外相机技术已成为研究陆生兽类和鸟类的主要工具之一，能够在更大空间和时间尺度上加强野生动物的监测力度，从而产生了大量动物物种分布和多度的新信息，而这些信息对于明确保护现状并提出存在问题的解决方案至关重要。

尽管有关相机技术在野生动物记录、调查与研究中的应用已有一个世纪，但在过去10年中，红外相机技术已快速发展到了一个新的阶段，使其成为地面活动兽类和鸟类的标准监测方法，并在全球陆地各类生态系统部署了大量红外相机，积累了以往难以想象的图像大数据。

目前，通过在全球各地部署红外相机阵列(每个区域可达数十台到数千台红外相机)，每年通常会生成数以亿计的图像数据，但这些海量图像的数据挖掘非常耗时，并导致现有数据收集和后续共享利用之间存在明显的滞后，非常不利于当前全球生物多样性生态危机情景下的保护工作。

可喜的是，以机器学习和深度学习为代表的人工智能自动分析算法和模型不断被研发，为提升红外相机图像数据的处理速度和能力带来了极大希望。因此，随着红外相机技术在全球各地的广泛应用及人工智能分析方法的研发，该技术对野生动物保护的影响在日益增加，有助于提升人们对全球生物多样性保护的认识。

3  红外相机技术发展

自20世纪90年代以来，红外相机技术在中国野生动物调查和研究中得到广泛应用，大致经历了4个发展阶段。

3.1 初试期

20世纪90年代分别在台湾和云南等省份有少量的探索性研究。

3.2 试用期

到21世纪前10年里，红外相机技术在华南、西南、东北、西北等区域陆续开展多种尝试，但规模较小，多采用胶片相机来监测野生动物。在此期间，研究人员尝试了以公里网格作为基本抽样单元的标准化调查规程，并首先在香港和西南山地分布有大熊猫的部分保护区进行了局部推广。

3.3 推广期

直到2010年后，随着数码式被动红外相机的出现和大量应用，加上其成本显著下降、小型轻便以及拍摄质量和容量明显提升等优势，这类相机陆续在中国各地全面推广。

到目前为止，几乎所有国家级陆地生态系统类型的自然保护区(国家公园)均在使用红外相机来监测野生动物，而且越来越多的科研单位、自然保护地管理部门和民间团体都在积极参与红外相机相关调查研究，红外相机的使用数量也快速增加。

在推广期间，通过全国各地的红外相机技术培训和相关技术规范编制，公里网格作为监测的基本抽样单元逐渐为我国各自然保护地所广泛接受和执行，且每个保护地的相机(位点)数量也多超过了60台(有些保护地甚至达到数千、上万台)，为今后全国尺度的数据共享利用和科学评估提供了重要数据基础。

同时，红外相机技术也逐渐被用于国家林业和草原局(原国家林业局)组织的第二次全国陆生野生动物资源调查、中国科学院中国生物多样性监测与研究网络兽类监测(SinoBON-Mammals)和全国生物多样性保护重大工程有关陆生大中型哺乳动物监测。

3.4 联网期

到2018年后进入“联网期”，以东北虎豹国家公园、广东车八岭国家级自然保护区为代表的少数区域，组织研发了以数据自动采集、实时组网传输、智能识别和可视化、云服务(云存储)为核心技术的联网实时监测信息共享服务平台，提升了海量图像数据采集、存储和分析处理的效率。

在党的十八大以来，国家和相关行业部门组织开展国家生物多样性保护重大工程建设，以国家公园为主体的自然保护地体系建设，山水林田湖草生态保护修复工程及全国重要生态系统保护和修复重大工程建设，从而推动国家生物多样性保护的主流化决策。

因此，在过去10来年里，红外相机技术的广泛应用契合国家生态文明建设以及美丽中国和健康中国建设等重大战略需求，推动了我国以国家公园、自然保护地为重点监测区域的野生动物标准化联网监测体系建设，为掌握我国野生动物资源现状、促进生物多样性保护和恢复提供了关键科技支撑，为推进国家生态文明建设、保障生态安全和生物安全提供决策支持和科学依据。

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参考文献：肖治术,肖文宏,王天明,李晟,连新明,宋大昭,邓雪琴,周岐海.中国野生动物红外相机监测与研究:现状及未来[J].生物多样性,2022,30(10):234-259.