紅外自動相機技術(shù)在野生動物監(jiān)測中的應(yīng)用
——以歷山國家級自然保護區(qū)為例

白建偉，王建軍，弓曉敏

(1.山西沃成生態(tài)環(huán)境研究所，山西 太原 030012;2.山西歷山國家級自然保護區(qū)，山西 侯馬 043000)

紅外自動相機技術(shù)在野生動物監(jiān)測中的應(yīng)用
——以歷山國家級自然保護區(qū)為例

白建偉1，王建軍2，弓曉敏1

(1.山西沃成生態(tài)環(huán)境研究所，山西 太原 030012;2.山西歷山國家級自然保護區(qū)，山西 侯馬 043000)

筆者于2014年5月至2014年11月在歷山國家級自然保護區(qū)，采用紅外自動相機拍攝技術(shù)對野生動物進行監(jiān)測，在65個樣區(qū)運用130臺紅外相機共拍攝到照片資料44 688張。其中，野生動物照片8 838張，共鑒定出29種動物，拍攝率高的野生動物有豬獾、狍、野豬、獼猴等;保護區(qū)瀕危等級最高的金錢豹實體照片66張，首次發(fā)現(xiàn)紅腹錦雞在山西省境內(nèi)分布。最后討論了紅外自動相機技術(shù)在保護區(qū)監(jiān)測中存在的一些問題，旨在為野生動物的保護提供科學(xué)依據(jù)。

歷山國家級自然保護區(qū);紅外自動相機技術(shù);野生動物;監(jiān)測;拍攝率

在傳統(tǒng)的野生動物監(jiān)測調(diào)查中，由于大部分野生獸類在夜間或晨昏時活動，人們很難對其進行觀察。即使是晝行動物，也會受到濃密植被遮蔽或不利地形遮擋等，無法直接觀察和記錄野生獸類的活動。紅外自動相機作為一種新型的監(jiān)測野生動物活動的拍攝工具，具有人為因素限制少、對動物影響較小、物種鑒定準確、可24 h持續(xù)工作等優(yōu)點。目前，紅外觸發(fā)相機已被廣泛地應(yīng)用于野生動物種群監(jiān)測、多樣性調(diào)查、種群密度評估等工作。筆者于2014年5月至2014年11月，利用Ltl6210被動式數(shù)碼紅外觸發(fā)相機，結(jié)合日常巡護監(jiān)測，以歷山國家級自然保護區(qū)的野生動物為監(jiān)測對象，探索利用紅外相機開展野生動物資源監(jiān)測的方法，以期為保護區(qū)野生動物的行為生態(tài)學(xué)研究和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山西歷山國家級自然保護區(qū)管理局位于山西省翼城、垣曲、陽城、沁水四縣交界處，地理坐標東經(jīng)111°51'10″～112°5'35″，北緯 35°16'30″～35°27'20″，面積24200 hm2.南臨黃河谷地，北倚汾渭地塹，以陡峻的高山和較平緩的低山丘陵為主;也有剝蝕堆積的地形，是南緩北陡的單面山;山峰頂部多為平臺狀，如，舜王坪、皇姑幔、云蒙山等。年均氣溫8℃～12℃，年均相對濕度70%，年降水量600 mm～800 mm，且集中于7月份和8月份。自然植被以溫帶、暖溫帶落葉、闊葉、針葉林和落葉灌木為主，植物生長茂盛，素有“山西植物資源寶庫”之稱，共有種子植物1 000余種。保護區(qū)有陸棲脊椎動物222種，其中，鳥類有金雕、雀鷹、勺雞等151種，約占全省陸棲脊椎動物的54%;獸類有獼猴、金錢豹、麝等45種，其中，獼猴是中國北方唯一的猴類動物。在歷山保護區(qū)的七十二混溝內(nèi)，還發(fā)現(xiàn)了一處面積為800 hm2的原始森林。保護區(qū)地處亞熱帶向暖溫帶的過渡地帶，氣候溫暖，雨量充沛，自然條件優(yōu)越，主要保護對象為暖溫帶森林植被和珍稀動物。

2 研究方法

2.1 安置相機區(qū)域設(shè)計

在山西歷山國家級自然保護區(qū)全境內(nèi)劃分2 km×2 km的調(diào)查樣區(qū)80塊。在不影響調(diào)查精度的情況下，去除15塊歷山保護區(qū)邊界部分不足1 km2的樣區(qū)，調(diào)查樣區(qū)最終確定為65塊。在每塊調(diào)查樣區(qū)內(nèi)至少布設(shè)2臺紅外線自動數(shù)碼照相機的紅外陷阱監(jiān)測點，共使用紅外線自動數(shù)碼照相機130臺。

2.2 紅外相機設(shè)置

紅外線自動數(shù)碼照相機為紅外三探頭、12節(jié)電池的Ltl6210被動式數(shù)碼紅外觸發(fā)相機系列。所有布設(shè)的紅外自動數(shù)碼相機連續(xù)拍攝的有效時間不少于90 d.為便于野生動物個體識別，相機盡量設(shè)置為照片拍攝模式(高清相機可設(shè)置成高清視頻拍攝模式)。將相機布設(shè)在樣區(qū)內(nèi)同一監(jiān)測樣點獸道兩側(cè)，2臺相機架設(shè)間距為5 m～10 m.考慮相機均勻布設(shè)原則，2個樣區(qū)間相機監(jiān)測點位置相距1.75 km～2.15 km.

將相機布設(shè)在動物痕跡(糞便、足跡和取食痕跡等)較多的地點(必經(jīng)點、水源點、尸體殘骸點等)，固定于離地面30 cm～100 cm(視具體地形而定)的樹干上或埋伏于亂石堆中，要求相機架設(shè)牢固、取景合理。相機鏡頭應(yīng)與地面平行，避免陽光直射鏡頭。相機統(tǒng)一設(shè)置拍攝模式、拍攝日期、拍攝間隔和閃光燈等參數(shù)，同時記錄相機放置的日期、GPS位點、海拔、坡度、坡向、動物痕跡、植被類型及人為干擾等信息。監(jiān)測前應(yīng)反復(fù)測試，確保相機正常工作。

2.3 數(shù)據(jù)整理與分析

監(jiān)測完畢后，將紅外自動相機拍攝的照片下載到計算機，按照編號分別將每臺相機每個位點上所拍攝的照片存入對應(yīng)的文件夾。對于同一個地點上的紅外相機拍攝的照片，將時間間隔小于1 min的同一種動物的連續(xù)照片算作1張，作為1次探測，將照片按野生動物、人類活動等進行歸類。以動物的拍攝率作為其相對多度的指標，計算公式為:拍攝率(%)=照片數(shù)/(相機天數(shù)×相機數(shù))×100.

3 結(jié)果與分析

2014年5月至2014年11月，在65個位點共放置130臺紅外相機，每臺相機在每個位點放置6個月，共獲得野外照片44 688張。其中，動物類照片8 838張，其余為人類活動及無效照片。對動物類照片進行分類統(tǒng)計，見表1.

表1 紅外相機拍攝到的野生動物名錄

續(xù)表1

由表1可知，在動物類照片中，可辨別出的動物有29種。拍攝率高的野生動物有豬獾、狍、野豬、獼猴、草兔等，這些動物在歷山國家級自然保護區(qū)里分布廣泛。拍攝率較低的動物有巖松鼠、勺雞、豹貓等，這些動物分布也比較廣泛。

金錢豹和紅腹錦雞的發(fā)現(xiàn)在生物研究和保護方面具有重要的意義。金錢豹為瀕危動物，此次在22個位點共拍攝到實體照片66張，對比其它野生動物的拍攝率屬于中等偏低。但考慮到金錢豹的生物特性(食物鏈頂端、領(lǐng)域、行動隱蔽等)，說明金錢豹的分布也較為可觀。紅腹錦雞的發(fā)現(xiàn)是山西省鳥類1個物種的新紀錄，此次在27個位點拍攝到實體照片113張?？梢钥闯?，紅腹錦雞在歷山自然保護區(qū)的分布區(qū)域較大。

在拍攝的動物類照片中，鳥類照片共1 436張，除分布較廣的勺雞、雉雞、紅腹錦雞外，其它以水域附近夏季鳥類居多。從表1中可以看出，大多數(shù)鳥類發(fā)現(xiàn)位點不多，說明這些鳥類的分布比較集中，同時也與布設(shè)相機的位置和時間段有關(guān)。

4 小結(jié)與討論

4.1 小結(jié)

此次研究利用紅外自動相機拍攝技術(shù)，獲取了大量的野生動物圖片和視頻資料。到截稿為止，共鑒定出29種野生動物。紅外相機適用于調(diào)查大、中型獸類和部分鳥類資源，特別是在地形復(fù)雜的山區(qū)林地和一些夜行性動物的監(jiān)測調(diào)查中應(yīng)用效果明顯。本研究中野生動物的拍攝率與日常巡護監(jiān)測的記錄基本一致。其中，拍攝到的金錢豹與紅腹錦雞給專項研究帶來了首要資料。同時，紅腹錦雞也填補了山西省該鳥類的空白。保護區(qū)鳥類監(jiān)測照片不多，監(jiān)測到的種類與已有動物名錄相比還差很多。可能是紅外相機固定于距離地面30 cm～100 cm的樹干上，鏡頭與地面基本平行的原因。

4.2 討論

此次研究在保護區(qū)全境設(shè)置相機點位，調(diào)查照片相對全面、詳盡。人為活動的照片數(shù)量較多，一方面與全境設(shè)置有關(guān)，另一方面說明人為活動頻繁，人為干擾嚴重。在監(jiān)測中，共丟失相機8臺，在拍攝的照片中，個別相機出現(xiàn)一些未發(fā)現(xiàn)目標動物或人員的空白照片，分析其原因主要有:

1)相機前光照或溫度驟然發(fā)生變化，包括陽光本身的變化、相機前遮蔽物晃動或反光等。

2)系統(tǒng)反應(yīng)速度慢，即動物快速從拍攝范圍經(jīng)過，觸發(fā)了紅外感應(yīng)器，但在相機快門按下前離開了拍攝范圍。

3)動物在感應(yīng)范圍內(nèi)，但超出閃光燈照亮范圍或拍攝范圍。

通過此次紅外相機的監(jiān)測應(yīng)用，可以看出，紅外自動相機技術(shù)通過持續(xù)監(jiān)測能夠獲得更多直觀、準確的野生動物物種信息，彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測方式的不足，為制訂適宜的監(jiān)測和保護策略提供了充分的依據(jù)。

［1］ 馬世來，里查德·何里來(Richard B.Harris).自動感應(yīng)照像系統(tǒng)在野生動物調(diào)查中的應(yīng)用［J］.動物學(xué)研究，1996，17(4):360.

［2］ 封 托，王 靜，張洪峰，等.自動照相系統(tǒng)在野生動物調(diào)查中的應(yīng)用［J］.野生動物，2010(3):161-163.

［3］ 胡天華，李元剛.紅外觸發(fā)相機在賀蘭山自然保護區(qū)野生動物監(jiān)測中的應(yīng)用研究［J］.寧夏農(nóng)林科技，2013，54(8):57-59

［4］ 何佰鎖，袁朝暉，張希明，等.紅外線觸發(fā)數(shù)碼相機陷阱技術(shù)在大熊貓監(jiān)測中的應(yīng)用［J］.西北大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)網(wǎng)絡(luò)版，2009(7):1-5.

［5］ 武鵬峰，劉雪華，蔡 瓊，等.紅外相機監(jiān)測技術(shù)在陜西觀音山自然保護區(qū)獸類監(jiān)測研究中的應(yīng)用［J］.獸類學(xué)報，2012，32(1):67-71.

［6］ 史密斯(美)，解 炎，汪 松，等.中國獸類野外手冊［M］.長沙:湖南教育出版社，2009.

［7］ 約翰·馬敬能，卡倫·菲利普斯，何芬奇.中國鳥類野外手冊［M］.長沙:湖南教育出版社，2000.

Application of Automatic Infrared Camera Technology on Wild Animal Monitoring——A case in Lishan National Nature Reserve

Bai Jianwei1，Wang Jianjun2，Gong Xiaomin1
(1．Shanxi Wocheng Institute of Ecological Enviroment，Taiyuan 030012，China; 2．Lishan National Nature Reserve of Shanxi，Houma 043000，China)

May to November 2014，monitoring research on wild animal by automatic infrared camera technology was studied in Lishan National Nature Reserve，in 65 plots，44 688 pieces of photographs were shot using 130 sets of infrared cameras，including 8 838 pieces of wild animal photos，identified a total of 29 animals.Shoot high rate of wild animals included badgers，roe deer，wild boar，macaques.66 pieces of photos of Panthera pardus as the highest level of endangermol category，also found that the distribution of Chrysolophus pictus in Shanxi.Finally，we discussed some problems of automatic infrared camera technology in monitoring in Nature Reserve to provide reference to animal protection.

Lishan National Nature Reserre;Automatic infrared camera technology;Wild animal;Monitoring;Shooting rate

Q95

A

1007-726X(2015)03-0004-03

2015-06-15

白建偉(1983— )，男，山西興縣人，2006年畢業(yè)于重慶交通大學(xué)，工程師。