四川自然保護(hù)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研發(fā)及其應(yīng)用

楊彪, 李生強(qiáng), 楊旭, 楊旭煜, 古曉東, 楊志松, 戴強(qiáng)

1. 西華師范大學(xué)，西南野生動(dòng)植物資源保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 南充 637002；

2. 成都興艾信息技術(shù)有限公司，四川 成都 610051；

3. 四川省林業(yè)和草原局自然保護(hù)地總站，四川 成都 610082；

4. 四川省林業(yè)和草原局(大熊貓國(guó)家公園四川省管理局)科研教育處，四川 成都 610082；

5. 四川省大熊貓科學(xué)研究院，四川 成都 610057；

6. 中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所，四川 成都 610041

作為一種非損傷性野生動(dòng)物觀測(cè)技術(shù)，紅外相機(jī)技術(shù)已成為生物多樣性調(diào)查和觀測(cè)的重要工具和動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究的重要手段，被廣泛應(yīng)用于獸類和地面活動(dòng)鳥(niǎo)類的常規(guī)監(jiān)測(cè)[1-2]。自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，紅外相機(jī)技術(shù)便逐步應(yīng)用到我國(guó)野生動(dòng)物保護(hù)與研究中，且該技術(shù)在我國(guó)各級(jí)自然保護(hù)地的應(yīng)用發(fā)展十分迅猛[3-4]。僅以四川省為例，目前已有近60個(gè)自然保護(hù)地開(kāi)展了紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)工作，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，四川省投入的被動(dòng)式紅外觸發(fā)相機(jī)數(shù)量已超過(guò)8 000臺(tái)，獲得了超過(guò)250萬(wàn)份照片和視頻。然而，許多自然保護(hù)地的紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，面臨以下困境：

1）紅外數(shù)據(jù)海量，存儲(chǔ)空間需求較大：以目前的紅外相機(jī)設(shè)備來(lái)看，僅以一個(gè)相機(jī)位點(diǎn)為例，持續(xù)一年監(jiān)測(cè)便可產(chǎn)生大約30～60 G的數(shù)據(jù)，若按100臺(tái)相機(jī)來(lái)算，一年便可產(chǎn)生1～3 T的數(shù)據(jù)；

2）存儲(chǔ)方式原始，數(shù)據(jù)易錯(cuò)亂或丟失：目前有不少自然保護(hù)地依舊采用移動(dòng)硬盤或臺(tái)式電腦等原始方式來(lái)存儲(chǔ)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)，方式落后，存儲(chǔ)空間有限，加之?dāng)?shù)據(jù)歸檔管理不規(guī)范，隨著時(shí)間推移導(dǎo)致了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的錯(cuò)亂或丟失；

3）缺乏數(shù)據(jù)技術(shù)，數(shù)據(jù)分析方式落后：大多數(shù)自然保護(hù)地對(duì)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)僅篩選出有動(dòng)物的紅外影像來(lái)做初步認(rèn)定，偶有保護(hù)地會(huì)利用access數(shù)據(jù)庫(kù)或者excel表格將紅外相機(jī)安裝信息表和對(duì)應(yīng)的物種分析鑒定表統(tǒng)計(jì)歸檔，但因缺乏實(shí)現(xiàn)技術(shù)路徑，無(wú)法實(shí)現(xiàn)將物種位點(diǎn)信息、生境信息和物種影像文件本身的關(guān)聯(lián)、快速查詢、精準(zhǔn)調(diào)用、數(shù)據(jù)共享等功能；

4）數(shù)據(jù)挖掘空白，難以體現(xiàn)監(jiān)測(cè)價(jià)值：紅外相機(jī)數(shù)據(jù)如同其他數(shù)據(jù)形態(tài)，具備無(wú)限的數(shù)據(jù)價(jià)值空間，值得多方位進(jìn)行開(kāi)發(fā)與二次利用。現(xiàn)仍有不少自然保護(hù)地對(duì)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)的分析僅停留在野生動(dòng)物影像的表面價(jià)值，而缺乏更深層次的數(shù)據(jù)挖掘，包括物種種類、數(shù)量、分布、豐富度、行為、繁殖、疾病、人為干擾等及時(shí)信息與動(dòng)態(tài)變化。

如何科學(xué)存儲(chǔ)和管理海量的紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)，專業(yè)高效完成數(shù)據(jù)鑒定和科學(xué)分析，并將分析結(jié)果及時(shí)反饋給研究者與管理者，已成為紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)工作中的重大難題。隨著紅外相機(jī)技術(shù)在野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)中的廣泛應(yīng)用與迅猛發(fā)展，已有部分研究者或者機(jī)構(gòu)嘗試?yán)孟嚓P(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)和信息平臺(tái)來(lái)管理和分析紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)，例如國(guó)外由Mathias Tobler等開(kāi)發(fā)的 CameraBase (http://www.atrium-biodiversity.org/tools/camerabase/)[5]和熱帶生態(tài)評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(Tropical Ecology Assessment and Monitoring Network, TEAM Network)開(kāi)發(fā)的deskTEAM (http://www.teamnetwork.org/)[6]以及美國(guó)史密森研究院和北卡羅萊納州立大學(xué)于2013年合作建立的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息平臺(tái)(eMammal, http://emammal.si.edu/)[7]等；國(guó)內(nèi)有中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所于2013年研發(fā)的基于野生動(dòng)物紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)圖像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)CameraData (http://cameradata.ioz.ac.cn)[8]、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院于2015年研發(fā)的紅外相機(jī)動(dòng)物捕獲信息管理系統(tǒng)[9]、生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所于2017年研發(fā)的哺乳類生物多樣性觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)（http://114.251.10.194/html5/mammal/#）[10]等。不同的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)信息平臺(tái)在一定程度上有效提高了紅外相機(jī)影像的存儲(chǔ)和管理效率[11]。但以往的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)信息平臺(tái)因功能設(shè)計(jì)上還不完善（尤其在數(shù)據(jù)分析與可視化展示功能設(shè)計(jì)上較為薄弱），面臨數(shù)據(jù)共享機(jī)制不健全，數(shù)據(jù)服務(wù)體系不可持續(xù)，管理者和使用者的支持度不高等問(wèn)題，難以有效解決保護(hù)地紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)工作者、上級(jí)管理者以及研究人員的綜合使用需求。因此，有必要對(duì)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理信息化平臺(tái)的總體構(gòu)架、功能模塊全新構(gòu)建，并充分切合可行的市場(chǎng)策略實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的數(shù)據(jù)服務(wù)體系機(jī)制。

在四川省林業(yè)和草原局（原省林業(yè)廳）支持下，成都興艾技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合相關(guān)科研技術(shù)單位于2018年組織研發(fā)了四川自然保護(hù)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)以四川自然保護(hù)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理信息化平臺(tái)(Sichuan Nature Conservation Infrared Camera Data Management System, CDMS， http://www.datawild.cn:9 090/Bioplatform/)（見(jiàn)圖1）為核心，以專業(yè)團(tuán)隊(duì)為技術(shù)支撐。CDMS的研發(fā)設(shè)計(jì)上兼顧各類型自然保護(hù)地的使用需求，同時(shí)吸納不同數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的功能優(yōu)點(diǎn)。目前CDMS主要針對(duì)四川省各大自然保護(hù)地的交互式使用，集成了紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)的規(guī)范存儲(chǔ)、科學(xué)管理、智能查詢、生態(tài)分析和可視化展示等功能。CDMS的研發(fā)旨在促進(jìn)野生動(dòng)物紅外相機(jī)影像素材轉(zhuǎn)化為有效數(shù)據(jù)，并在專業(yè)團(tuán)隊(duì)的支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效分析和深度挖掘，為野生動(dòng)物研究、保護(hù)與管理、科普宣教等提供重要的技術(shù)與管理支撐。本文對(duì)CDMS的功能模塊、主要構(gòu)成、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用成效以及數(shù)據(jù)服務(wù)體系等做簡(jiǎn)要介紹。

1 CDMS 的功能層級(jí)

CDMS設(shè)計(jì)上兼顧多層級(jí)多用戶的使用需求，根據(jù)權(quán)限劃分為超級(jí)用戶、系統(tǒng)用戶、管理員和錄入員等4類，且不同層級(jí)用戶對(duì)應(yīng)功能模塊不同（見(jiàn)圖2）。

1.1 超級(jí)用戶功能模塊

超級(jí)用戶以四川省林業(yè)和草原局為主體，可以直接查詢并下載全省數(shù)據(jù)分析結(jié)果，統(tǒng)管全省紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。功能模塊設(shè)計(jì)上以統(tǒng)計(jì)分析為主，包括紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)情況、物種變化趨勢(shì)、干擾與物種分布關(guān)系、一鍵式建議報(bào)告等4個(gè)方面（見(jiàn)圖2）。通過(guò)平臺(tái)一鍵式分析，掌握全省紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展情況、物種在時(shí)間和空間上的動(dòng)態(tài)變化、干擾因子對(duì)野生動(dòng)物分布的影響情況以及有針對(duì)性的保護(hù)管理建議，從而有效轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)管理模式，提高管理效率。

圖 1 四川自然保護(hù)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理信息化平臺(tái)登錄界面（http://www.datawild.cn:9 090/Bioplatform/）Fig. 1 Login interface of Sichuan Nature Conservation Infrared Camera Data Management System platform

圖 2 CDMS 功能框架圖Fig. 2 Functional framework diagram of Sichuan Nature Conservation Infrared Camera Data Management System

1.2 系統(tǒng)用戶功能模塊

系統(tǒng)用戶以專業(yè)團(tuán)隊(duì)為主體，負(fù)責(zé)CDMS運(yùn)營(yíng)維護(hù)與功能模塊的優(yōu)化和調(diào)整，并統(tǒng)管全省用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、保護(hù)地信息數(shù)據(jù)庫(kù)及物種名錄數(shù)據(jù)庫(kù)（見(jiàn)圖2）。其中，物種名錄數(shù)據(jù)庫(kù)暫由四川省區(qū)域常見(jiàn)的獸類與鳥(niǎo)類數(shù)據(jù)庫(kù)組成，其數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)獸類野外手冊(cè)》[12]《中國(guó)獸類圖鑒》[13]以及《中國(guó)鳥(niǎo)類分類與分布名錄(第三版)》[14]。物種名錄數(shù)據(jù)庫(kù)可以結(jié)合CDMS使用中的具體情況進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

1.3 管理員用戶功能模塊

管理員用戶以自然保護(hù)地紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)工作負(fù)責(zé)人為主，可以查詢、瀏覽、下載本保護(hù)地的紅外相機(jī)數(shù)據(jù)和直接查看數(shù)據(jù)分析結(jié)果。其功能模塊主要包括用戶管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析等4個(gè)方面（見(jiàn)圖2）。

數(shù)據(jù)分析模塊是CDMS的核心部分，在研發(fā)設(shè)計(jì)上分為基礎(chǔ)分析功能、高階分析功能以及決策輔助功能，并涉及紅外相機(jī)狀態(tài)、野生動(dòng)物信息以及人類活動(dòng)信息等3個(gè)方面（見(jiàn)圖3）。基礎(chǔ)分析功能對(duì)紅外相機(jī)自身的布設(shè)情況、運(yùn)行狀態(tài)、野生動(dòng)物多樣性、拍攝情況、干擾類型和頻次等進(jìn)行初步分析；高階分析功能在基礎(chǔ)分析功能上增加物種多樣性、種群、干擾等時(shí)空動(dòng)態(tài)，并分析干擾與野生動(dòng)物種群間的關(guān)聯(lián)影響。決策輔助功能基于相機(jī)狀態(tài)、野生動(dòng)物信息、人類活動(dòng)信息等分析衍生出對(duì)監(jiān)測(cè)日程管理、相機(jī)布設(shè)方案優(yōu)化、關(guān)鍵區(qū)識(shí)別、物種預(yù)警和干擾管控等方面建議。

圖 3 CDMS 分析功能設(shè)計(jì)圖Fig. 3 Analytical functional design drawing of Sichuan Nature Conservation Infrared Camera Data Management System

現(xiàn)階段的基礎(chǔ)分析功能模塊主要包括相機(jī)狀態(tài)分析、物種多樣性分析、相對(duì)豐度分析、人類活動(dòng)干擾分析等4個(gè)方面（見(jiàn)圖2）。用戶可以一鍵式生成帶有統(tǒng)計(jì)表格、統(tǒng)計(jì)圖、結(jié)合WebGis的可視化展示圖和文字的分析報(bào)告。

（1）相機(jī)狀態(tài)分析：實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外相機(jī)布設(shè)總體情況的分析。包括相機(jī)布設(shè)數(shù)量、所占網(wǎng)格數(shù)、相機(jī)累計(jì)工作日、布設(shè)海拔區(qū)間、覆蓋生境類型等信息，同時(shí)結(jié)合WebGis圖進(jìn)行相機(jī)布設(shè)情況的可視化展示。

（2）物種多樣性分析：實(shí)現(xiàn)對(duì)生物多樣性總體情況的分析。包括影像資料數(shù)的分類統(tǒng)計(jì)、獸類與鳥(niǎo)類物種數(shù)分類統(tǒng)計(jì)、拍攝物種分目、分科、拍攝量統(tǒng)計(jì)、獸類與鳥(niǎo)類物種豐富度的可視化分布展示、不同類群物種與單一物種的可視化分布與拍攝量展示等。

（3）相對(duì)豐度分析：通過(guò)聚焦單一物種，分析目標(biāo)物種在自然保護(hù)地的生態(tài)狀態(tài)。包括物種拍攝頻次、活動(dòng)頻次、單鏡最大記錄數(shù)量和、各個(gè)位點(diǎn)記錄情況匯總等方面，最后結(jié)合WebGis圖進(jìn)行物種相對(duì)豐度的可視化展示。

（4）人類活動(dòng)干擾分析：實(shí)現(xiàn)對(duì)人為活動(dòng)干擾總體情況的分析。包括干擾時(shí)間段、干擾類型、干擾拍攝記錄數(shù)、各類干擾活動(dòng)頻次、各類干擾單鏡最大記錄數(shù)量和等方面，最后結(jié)合WebGis圖進(jìn)行人類活動(dòng)干擾的可視化展示。

1.4 錄入員用戶功能模塊

錄入員用戶以自然保護(hù)地紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)錄入人員為主，僅開(kāi)放數(shù)據(jù)錄入功能，包括影像文件上傳和物種信息鑒別（見(jiàn)圖2）。

2 CDMS 的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

CDMS的主要功能設(shè)計(jì)分為“錄、存、查”等基礎(chǔ)功能和“管、析、策”等核心功能，即相機(jī)設(shè)備信息、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目信息、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位信息以及紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)的高效錄入、科學(xué)存貯、智能查詢、規(guī)范管理、專業(yè)剖析以及輔助決策等多種功能。和以往的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)信息平臺(tái)相比，CDMS具有多方面優(yōu)勢(shì)：

（一）安全性：CDMS的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，文件服務(wù)器在保護(hù)地，中心服務(wù)器在省級(jí)，便于快速訪問(wèn)與實(shí)現(xiàn)多用戶使用。采用區(qū)塊鏈布局，數(shù)據(jù)可以做到自然保護(hù)地和省級(jí)層面的雙重備份，保證數(shù)據(jù)安全。

（二）兼容性：CDMS可接收不同品牌紅外相機(jī)拍攝的不同格式類型（如JPEG、AVI、H.264、MP4等）的影像資料，且能自動(dòng)讀取影像數(shù)據(jù)的EXI元數(shù)據(jù)信息。

（三）準(zhǔn)確性：CDMS對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行“指紋性識(shí)別”，后臺(tái)自動(dòng)過(guò)濾重復(fù)性文件，杜絕同一文件重復(fù)上傳，避免數(shù)據(jù)混亂。在相機(jī)點(diǎn)位信息、數(shù)據(jù)上傳、物種鑒定等多個(gè)環(huán)節(jié)中均設(shè)有數(shù)據(jù)校驗(yàn)提醒，從而保證數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性。

（四）高效性：CDMS可以實(shí)現(xiàn)照片和視頻影像文件的同步批量上傳，并允許多用戶同時(shí)在線使用，實(shí)現(xiàn)了多用戶協(xié)同處理數(shù)據(jù)的功能。在物種鑒定時(shí)可以進(jìn)行影像分組自適應(yīng)檢測(cè)，也可根據(jù)需求進(jìn)行分組設(shè)定，方便將同一物種的反復(fù)拍攝影像一次鑒定，從而大大提高工作效率。

（五）統(tǒng)一性：平臺(tái)采用統(tǒng)一物種名錄庫(kù)，避免同物異名、異物同名、俗名和學(xué)名混淆等情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

（六）智能性：CDMS可通過(guò)多維度智能檢索，精準(zhǔn)查詢，一鍵式導(dǎo)出影像素材和分析數(shù)據(jù)，并可對(duì)完成物種信息識(shí)別鑒定的數(shù)據(jù)進(jìn)行一鍵式分析并自動(dòng)生成分析報(bào)告，同時(shí)結(jié)合相機(jī)位點(diǎn)、拍攝數(shù)量、拍攝物種種類、拍攝時(shí)間、生境類型、海拔范圍、干擾因子等信息實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的全方位整合與可視化展示，為科普宣教、成果報(bào)告、科學(xué)研究等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

（七）延展性：值得一提的是，CDMS不是“死系統(tǒng)”，在整體設(shè)計(jì)上預(yù)留了相關(guān)功能模塊的設(shè)計(jì)端口，可根據(jù)實(shí)際使用需求以及軟件成熟度來(lái)新加其他資源數(shù)據(jù)模塊以及相對(duì)應(yīng)的分析模塊。

3 數(shù)據(jù)服務(wù)支撐體系

CDMS是以平臺(tái)為核心載體、以專業(yè)團(tuán)隊(duì)為技術(shù)支撐并能不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)價(jià)值的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的健康、長(zhǎng)期發(fā)展需要搭建有合理的、可持續(xù)的數(shù)據(jù)服務(wù)體系。專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)發(fā)揮著關(guān)鍵的數(shù)據(jù)服務(wù)角色，從數(shù)據(jù)管理與平臺(tái)運(yùn)營(yíng)兩方面形成支撐體系（圖4）。CDMS的運(yùn)營(yíng)維護(hù)與功能升級(jí)費(fèi)用來(lái)源于自然保護(hù)地、上級(jí)管理者與科研人員等需求用戶。

圖 4 CDMS 的數(shù)據(jù)服務(wù)支撐體系Fig. 4 Data service support system of Sichuan Nature Conservation Infrared Camera Data Management System

4 平臺(tái)的應(yīng)用成效

CDMS于2018年6月正式上線，全省平臺(tái)用戶已涉及30個(gè)自然保護(hù)地，覆蓋岷山、邛崍、涼山、大小相嶺等山系，已積累140多萬(wàn)條數(shù)據(jù)，且相關(guān)數(shù)據(jù)仍在繼續(xù)積累中。目前已經(jīng)上傳到CDMS的數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)120萬(wàn)條，已經(jīng)完成物種信息識(shí)別的數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)115萬(wàn)條，已鑒定出50余種獸類和80余種鳥(niǎo)類。通過(guò)CDMS的數(shù)據(jù)分析，已為《中國(guó)自然保護(hù)地紅外相機(jī)物種編目評(píng)估報(bào)告》書(shū)籍的編寫(xiě)提供了大相嶺、千佛山、小寨子溝、九頂山、白河、栗子坪、雪寶頂、勿角和察青松多等9個(gè)自然保護(hù)區(qū)的紅外相機(jī)物種編目評(píng)估資料，同時(shí)還助力各自然保護(hù)地紅外相機(jī)數(shù)據(jù)方面科研論文的發(fā)表，如千佛山保護(hù)區(qū)[15]、勿角保護(hù)區(qū)[16]、九頂山保護(hù)區(qū)[17]、大相嶺保護(hù)區(qū)[18]等。

新時(shí)期，在以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系下構(gòu)建了新的自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系，亟須查清我國(guó)各類自然資源家底和變化情況?；贑DMS的數(shù)據(jù)收集和科學(xué)分析將為自然資源的科學(xué)評(píng)價(jià)提供重要的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障，還可進(jìn)一步推動(dòng)調(diào)查監(jiān)測(cè)成果的廣泛共享和社會(huì)化服務(wù)。

通過(guò)CDMS的科學(xué)應(yīng)用，已為各類型自然保護(hù)地相關(guān)保護(hù)與管理工作的開(kāi)展提供了便利，如基于CDMS對(duì)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)的科學(xué)存儲(chǔ)、管理與分析可改變傳統(tǒng)工作模式，大大提高工作效率；基于CDMS的科學(xué)智能分析，為眾多自然保護(hù)地紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)布局、監(jiān)測(cè)成效評(píng)估、物種保護(hù)與社區(qū)可持續(xù)管理機(jī)制建立等保護(hù)管理工作提供科學(xué)建議和數(shù)據(jù)支撐。

此外，基于CDMS對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的快速提取，已助力眾多自然保護(hù)地開(kāi)發(fā)研制多樣化的科普宣教產(chǎn)品，如影像素材投稿央視“秘境之眼”、開(kāi)展自然教育體驗(yàn)、編制專題畫(huà)冊(cè)或視頻科普教育資料等。在海量數(shù)據(jù)的逐漸積累下，CDMS將擴(kuò)大公眾參與度，推動(dòng)“公民科學(xué)”的發(fā)展，未來(lái)在持續(xù)公眾參與的情況下，將公民科學(xué)與人工智能（AI）相結(jié)合，有助于海量紅外相機(jī)影像資料的科學(xué)分析與價(jià)值挖掘[19]，從而助力生態(tài)保護(hù)工作產(chǎn)生更廣泛的社會(huì)效應(yīng)。

5 分析與討論

目前，各類數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理與分析功能均建立在影像數(shù)據(jù)的物種識(shí)別鑒定、信息補(bǔ)充、信息判定等基礎(chǔ)上，紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)的科學(xué)存儲(chǔ)、管理與分析上要想進(jìn)一步提升工作效率仍需解決多方面技術(shù)難題，如野外紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳、大量誤拍照片的自動(dòng)過(guò)濾、各類野生動(dòng)物影像的智能識(shí)別等。關(guān)于野外數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳，目前可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)[20]，但不同地區(qū)復(fù)雜多樣的地質(zhì)地貌給物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了巨大的資金挑戰(zhàn)和實(shí)施難度。關(guān)于紅外相機(jī)影像文件的智能識(shí)別，一直是海量紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)分析處理環(huán)節(jié)的重大難題。近年來(lái)已有不少相關(guān)嘗試性研究，但目標(biāo)對(duì)象極為有限，暫不能實(shí)現(xiàn)所有對(duì)象的智能識(shí)別且準(zhǔn)確率有待提高[21-23]。未來(lái)人工智能的不斷發(fā)展必將助力紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)的智能識(shí)別，但智能識(shí)別技術(shù)的發(fā)展需要海量紅外相機(jī)影像數(shù)據(jù)作為深度學(xué)習(xí)智能訓(xùn)練的數(shù)據(jù)支撐[24]。因此借助CDMS不斷加大紅外相機(jī)數(shù)據(jù)的積累對(duì)于智能識(shí)別技術(shù)攻關(guān)具有十分重要意義。

系統(tǒng)的成功研發(fā)與持久運(yùn)作需要持續(xù)的更新與穩(wěn)定的維護(hù)，因此建立合理的市場(chǎng)策略和運(yùn)維機(jī)制對(duì)系統(tǒng)的健康發(fā)展至關(guān)重要[25-26]。具有穩(wěn)定團(tuán)隊(duì)、專業(yè)技術(shù)、高效服務(wù)的獨(dú)立第三方來(lái)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的應(yīng)用推廣和后續(xù)的運(yùn)維升級(jí)，可以讓CDMS具有持久的生命力。在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中，各自然保護(hù)地有償?shù)慕邮軐I(yè)第三方的技術(shù)支持服務(wù)，一是可以有效解決專業(yè)技術(shù)能力薄弱的問(wèn)題，二是為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)保證了一定的資金投入，從而達(dá)到互利共贏的效果。目前，歷經(jīng)2年的市場(chǎng)推廣和應(yīng)用也充分證實(shí)了CDMS現(xiàn)有的市場(chǎng)運(yùn)維機(jī)制是基于利益相關(guān)者理論[27-28]出發(fā)的切合市場(chǎng)策略和管理現(xiàn)狀的實(shí)用型機(jī)制，并有效促進(jìn)了CDMS的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)然，隨著CDMS的用戶和需求的增加以及市場(chǎng)化的各種變化，現(xiàn)有的市場(chǎng)運(yùn)維機(jī)制也應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

近年來(lái)，紅外相機(jī)更多地被用作獸類物種資源調(diào)查的主要手段。全國(guó)絕大多數(shù)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)均建立了紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)該技術(shù)的應(yīng)用必將取得更加可喜的成效。隨著紅外相機(jī)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用與不斷發(fā)展，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是建立規(guī)范的紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)體系，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)布局的網(wǎng)格化、數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)挖掘智能化、生態(tài)分析自動(dòng)化。鑒于目前在四川各自然保護(hù)地使用效果來(lái)看，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下CDMS成為紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理與分析挖掘的核心技術(shù)手段。在未來(lái)的發(fā)展中，CDMS將著力于現(xiàn)有功能的優(yōu)化、創(chuàng)新技術(shù)的引進(jìn)、數(shù)據(jù)服務(wù)體系的升級(jí)，以全面貢獻(xiàn)于國(guó)家公園為主體、自然保護(hù)區(qū)為基礎(chǔ)、各類自然公園為補(bǔ)充的自然保護(hù)地管理體系建設(shè)進(jìn)程。

致謝

CDMS研發(fā)過(guò)程中得到了四川省林業(yè)和草原局、相關(guān)生態(tài)保護(hù)專家和四川眾多自然保護(hù)地的大力支撐，并對(duì)平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)、優(yōu)化升級(jí)、技術(shù)服務(wù)等方面提出了寶貴建議，在此表示衷心的感謝。