紅外相機(jī)技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測研究中的應(yīng)用分析

葉靜

摘要：指出了監(jiān)測野生動物棲息情況是自然保護(hù)區(qū)非常重要的工作內(nèi)容之一?？茖W(xué)有效的監(jiān)測措施有助于更好地掌握野生動物的生存情況與種群變化信息，從而為相關(guān)保護(hù)措施的實(shí)施以及評估管理等提供重要依據(jù)。紅外相機(jī)監(jiān)測技術(shù)干擾小、受限因素也不多，因此受到業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可，被廣泛應(yīng)用于自然保護(hù)區(qū)的野生動物監(jiān)測方面。對紅外相機(jī)技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測研究中的應(yīng)用展開了討論，以期對相關(guān)機(jī)構(gòu)有所幫助。

關(guān)鍵詞：紅外相機(jī);自然保護(hù)區(qū);監(jiān)測

中圖分類號：S863 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（ 2020） 2-0036-02

1 引言

國外很早就開始利用紅外相機(jī)進(jìn)行野生動物的監(jiān)測工作，比如印度Nagara - hole國家公園曾就使用紅外相機(jī)技術(shù)來監(jiān)控園區(qū)內(nèi)孟加拉虎的種群分布情況[1]。與國外相比，國內(nèi)對于紅外相機(jī)的應(yīng)用起步相對較晚。但近年來意識到該技術(shù)的巨大優(yōu)勢，國內(nèi)一些自然保護(hù)區(qū)也逐漸開始選擇該技術(shù)來取代傳統(tǒng)技術(shù)形式對野生動物進(jìn)行監(jiān)測[2]。就當(dāng)前使用現(xiàn)狀而言，一些自然保護(hù)區(qū)對該技術(shù)的應(yīng)用依然并不嫻熟，故有必要就紅外相機(jī)監(jiān)測技術(shù)使用要點(diǎn)進(jìn)行探討[3]。

2 紅外相機(jī)技術(shù)原理概述

紅外相機(jī)技術(shù)也被稱為紅外線觸發(fā)自動數(shù)碼相機(jī)陷阱技術(shù)，是典型的無人自動拍攝技術(shù)，目前被廣泛應(yīng)用于自然保護(hù)區(qū)中對野生動物進(jìn)行監(jiān)測等方面[4]。依據(jù)不同的工作模式可以將其劃分為固定時間間隔的拍攝模式以及觸發(fā)式的拍攝模式[5]。前者經(jīng)常被用在目標(biāo)動物高頻次出現(xiàn)的環(huán)境中，用以觀察并記錄個別動物或者動物家庭的行為;而后者則大多用在研究對象出現(xiàn)頻率不高的情況下，例如，記錄鳥巢掠食者以及大型獸類行為等[6]。但無論何種工作模式，其主要工作原理基本一致，即當(dāng)溫血動物等從相機(jī)前方經(jīng)過，環(huán)境溫度往往會與動物體溫之間產(chǎn)生一個差值，從而使得相機(jī)周圍的熱量發(fā)生一個較為明顯的波動，該波動再被紅外接收設(shè)備獲取后隨即生成一個脈沖信號，并借此觸發(fā)相機(jī)工作[7]。另外，紅外相機(jī)技術(shù)支持定性以及定量兩個方面地分析研究，且整個監(jiān)測技術(shù)也支持晝夜連續(xù)不間斷的工作?？梢钥闯鲈摷夹g(shù)無論在人員勞動強(qiáng)度改善方面還是對環(huán)境所產(chǎn)生的影響、對自然保護(hù)區(qū)野生動物造成的干擾等方面均具有巨大的優(yōu)勢。

3 紅外相機(jī)野外布設(shè)要點(diǎn)分析

3.1 相繼間距的合理設(shè)置

在野外布設(shè)過程中尤其要注意對兩臺相機(jī)之間間距的合理設(shè)置，此外還應(yīng)當(dāng)充分考量野生動物棲息場所的環(huán)境情況、所需要監(jiān)測目標(biāo)種類、監(jiān)測的意圖以及監(jiān)測背景等要素。通常而言，任何兩個相機(jī)之間均應(yīng)當(dāng)保持各自的獨(dú)立性。如若布設(shè)間距過近則可能會在較短的時間間隔中得到同一只動物的影像資料，此時兩個布設(shè)點(diǎn)位之間的數(shù)據(jù)將不再彼此獨(dú)立。一般兩個點(diǎn)位之間的間距以不大于100 m為宜。

3.2 相機(jī)監(jiān)測方向

翻閱大量資料不難發(fā)現(xiàn)，一些紅外相機(jī)所捕捉到的圖像信息存在過度曝光等情況，究其原因主要是當(dāng)時環(huán)境下太陽光直射傳感器設(shè)備，而太陽光中的紅外部分觸發(fā)相機(jī)動作所致。因此在布設(shè)過程中應(yīng)當(dāng)確保相機(jī)規(guī)避太陽光的直射情況，比如日出、日落的東西方向，盡可能的將相機(jī)朝向北側(cè)。

3.3 設(shè)備的固定與高度設(shè)計

為了適應(yīng)各種復(fù)雜的使用環(huán)境，現(xiàn)代的紅外相機(jī)往往兼具了多種可固定方式，例如可以借助相機(jī)背部的金屬固定支架從而利用鐵絲或者細(xì)繩等將其捆綁在樹干上。對于一些特別復(fù)雜難以可靠固定的情況，也可以在確保不遮蔽視野的情況下利用膠帶等將其纏繞至可靠物體上。實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于降雨等惡劣天氣導(dǎo)致相機(jī)記錄的照片數(shù)據(jù)被損壞的現(xiàn)象，因此使用過程中務(wù)必確保相機(jī)的上下銜接位置密封的可靠性，避免漏水等情況發(fā)生。必要時可以利用膠帶等進(jìn)行再次可靠密封或者將其安置在不易被雨水沖擊的環(huán)境中，固定時應(yīng)當(dāng)保證相機(jī)固定的穩(wěn)定性，確保其不會輕易的松動或者被偷。

相機(jī)安裝高度應(yīng)當(dāng)根據(jù)所需要監(jiān)控的對象的不同而決定。一般情況下將相機(jī)的高度設(shè)置在目標(biāo)監(jiān)視動物的肩部位置即可，所拍攝到的圖片的質(zhì)量也會比較理想。如若所需監(jiān)測的對象并非單個個體而是整個群體，例如需要對大中型獸群進(jìn)行全面監(jiān)測，此時則應(yīng)將相機(jī)安置在距離地面0.4～1 m的高度處。

3.4 相機(jī)的偽裝

通常用于自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測的相機(jī)在設(shè)計過程中會對其外觀以及顏色等進(jìn)行針對性的優(yōu)化，設(shè)備的外殼大多涂有迷彩或者經(jīng)過特殊表面工藝處理，因此設(shè)備放置于野外可以不用再對其進(jìn)行額外的偽裝處理。而如若需要監(jiān)測違規(guī)違法盜獵等行為，為了避免被相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)，此時則需要對相機(jī)進(jìn)行必要的偽裝處理。偽裝用品可以就地選擇，但務(wù)必保證整個偽裝的穩(wěn)定性，避免松動等可能遮蔽相機(jī)鏡頭情況發(fā)生。

4 應(yīng)用案例分析

4.1 相機(jī)布設(shè)與應(yīng)用

某自然保護(hù)區(qū)需要對其獸類資源情況進(jìn)行監(jiān)測，用于為下一步野生動物保護(hù)措施的制定提供重要依據(jù)。為此，該自然保護(hù)區(qū)采購了多臺紅外相機(jī)，用于野外監(jiān)測。現(xiàn)場布設(shè)過程中，大多數(shù)相機(jī)被固定于較為大型的喬灌木上，距離地面高度為100 cm，整個監(jiān)測視野相對寬闊。相機(jī)鏡頭和地面基本保持平行，監(jiān)視范圍控制在30度以內(nèi)。所能捕捉到的動物影像資料均為地面活動的個體。相機(jī)鏡頭或朝南或朝北，盡可能避免早晚太陽的直射導(dǎo)致相機(jī)工作異常。隨后對相機(jī)的閃光、時間以及拍攝間隔等都進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)置，對各個相機(jī)的坐標(biāo)點(diǎn)位、相機(jī)型號、鏡頭方向以及電池情況等進(jìn)行逐一記錄，以便于定期對相機(jī)存儲卡以及電池等進(jìn)行及時更換。

對于相機(jī)所收集到的數(shù)據(jù)，使用專業(yè)的圖片查看軟件對每張相片的時間、內(nèi)容等進(jìn)行逐一分析，并依據(jù)拍攝的內(nèi)容對動物物種以及種群分布等進(jìn)行判斷。對地點(diǎn)以及時間相近的拍攝到的動物進(jìn)行包括體型、毛色以及斑紋等比對，從而了解其是否屬于同一次數(shù)，針對不同次數(shù)的相片則定義為獨(dú)立的照片。實(shí)際單相機(jī)的拍攝率（w）以及拍攝率（W）定義為：