紅外線相機(jī)技術(shù)在太子山保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

任艷琴

野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須通過野外監(jiān)測(cè)和調(diào)查獲得，而傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和調(diào)查方法如樣線法、估計(jì)法、捕獲法、鋏日法、糞便分析法等，每一種都有其局限性和不足。紅外線相機(jī)作為一種新型的野生動(dòng)物野外監(jiān)測(cè)工具，與傳統(tǒng)方法相比，具有一定的優(yōu)勢(shì)，極大地彌補(bǔ)了人力監(jiān)測(cè)的不足。從2017 年開始，太子山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)開始布設(shè)紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)野生動(dòng)物，有效監(jiān)測(cè)到狍子、蘇門羚等野生動(dòng)物種群數(shù)量明顯增多、分布普遍。2019 年3 月9 日，太子山保護(hù)區(qū)紅外線相機(jī)拍攝的野生動(dòng)物畫面在中央電視臺(tái)一套《秘境之眼》欄目中播出，提高了保護(hù)區(qū)知名度。未來(lái)，這一技術(shù)將會(huì)成為自然保護(hù)區(qū)常規(guī)的監(jiān)測(cè)手段，藏在大山深處的紅外線相機(jī)將會(huì)是名副其實(shí)的“秘境之眼”。

一、監(jiān)測(cè)區(qū)概況

太子山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地處臨夏回族自治州和甘南藏族自治州之間，位于東經(jīng)102°43′～103°42′，北緯35°02′～35°36′，東北部與積石山、臨夏、和政、康樂四縣相接，西南邊緣與夏河、合作、臨潭、卓尼四縣(市）毗鄰，東南起自蓮花山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，西北至青海省循化縣，東西長(zhǎng)約100 公里，南北寬約10 公里，總面積84700 公頃。保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物種類多，據(jù)保護(hù)區(qū)科學(xué)考察報(bào)告顯示，共有脊椎動(dòng)物25 目59 科208 種，其中魚類1 目2 科10 種，兩棲類2 目4 科5 種，爬行類2 目2 科3 種，鳥類14 目33 科130 種，獸類6 目18 科60 種。國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物有雪豹、林麝、金雕等7種；國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物有石貂、猞猁、豺、兔猻、棕尾鵟、鳳頭蜂鷹、禿鷲等25 種。

二、監(jiān)測(cè)方法

（一）監(jiān)測(cè)區(qū)域選擇

太子山保護(hù)區(qū)使用了夜鷹SG-990V 數(shù)碼紅外感應(yīng)照相機(jī)（攝像機(jī)），分別在紫溝、東灣、藥水、松鳴巖、新營(yíng)、甲灘、關(guān)灘7 個(gè)保護(hù)站和槐山子苗圃設(shè)立野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)保護(hù)站布設(shè)1 臺(tái)紅外相機(jī)。采用紅外相機(jī)技術(shù)和公里網(wǎng)格抽樣方案，將整個(gè)保護(hù)區(qū)劃分為1公里×1 公里網(wǎng)格，根據(jù)動(dòng)物活動(dòng)范圍，每個(gè)保護(hù)站自行布置監(jiān)測(cè)位點(diǎn)，記錄相機(jī)前經(jīng)過的獸類和鳥類，所有位點(diǎn)均不放置任何誘餌。相機(jī)設(shè)置為全天24 小時(shí)持續(xù)工作，每次觸發(fā)連拍3～5 張照片與1 段10～15 秒的視頻，觸發(fā)間隔為1 秒。選擇相機(jī)布設(shè)位點(diǎn)時(shí)充分考慮動(dòng)物痕跡，如糞便、足跡、食跡、毛發(fā)遺落等，要求將相機(jī)固定在樹干上，底部距離地面50～80 厘米，選擇視野開闊，避開太陽(yáng)直射的方向，每半個(gè)月采集1 次數(shù)據(jù)，換取一次電池。結(jié)束后相機(jī)被移動(dòng)到另一個(gè)位點(diǎn)，所有位點(diǎn)間間距均大于300 米，同時(shí)詳細(xì)記錄紅外相機(jī)編號(hào)、安放日期、GPS 位點(diǎn)、海拔和生境信息，如動(dòng)物痕跡、植被類型等。

（二）數(shù)據(jù)整理與分析方法

1.相關(guān)概念

有效相機(jī)位點(diǎn)數(shù)：所有相機(jī)正常工作的監(jiān)測(cè)位點(diǎn)數(shù)量；

有效位點(diǎn)覆蓋海拔跨度范圍：監(jiān)測(cè)區(qū)域（自然保護(hù)區(qū)）相機(jī)位點(diǎn)的最低海拔和最高海拔之差；

總相機(jī)工作日：所有有效相機(jī)位點(diǎn)所累計(jì)的工作天數(shù)；

圖片總數(shù)：包括所有含動(dòng)物和人類的照片和視頻（含人類的照片應(yīng)排除參加紅外相機(jī)調(diào)查的工作人員），照片和視頻不需要分別計(jì)數(shù)；

主要指標(biāo)：物種的相對(duì)多度指數(shù)（relative abundance index，RAI）、網(wǎng)格占有率（grid occupancy，GO）。

2.主要指標(biāo)的計(jì)算方法

相對(duì)多度指數(shù)RAI：

作為評(píng)估動(dòng)物物種的相對(duì)種群數(shù)量的指標(biāo)，RAI為某一調(diào)查區(qū)域(保護(hù)區(qū))內(nèi)，每100 個(gè)單位相機(jī)日所獲取某一物種在所有相機(jī)位點(diǎn)的獨(dú)立有效照片數(shù)。RAI 以紅外相機(jī)調(diào)查中的拍攝率為基礎(chǔ)，計(jì)算方法為：

RAI=（獨(dú)立有效照片數(shù)/總有效相機(jī)工作日）×100

其中，獨(dú)立有效照片數(shù)（有效探測(cè)）的定義如下：

單個(gè)位點(diǎn)上紅外相機(jī)拍攝到某物種就記為對(duì)該物種的1 次有效探測(cè)（獨(dú)立有效照片數(shù)）；

從拍攝到此物種的第一張照片開始，之后30 分鐘內(nèi)這個(gè)位點(diǎn)上連續(xù)拍攝到的相同物種（不管是否相同個(gè)體）的照片都算作同一次探測(cè)，即1 份獨(dú)立有效照片數(shù)；

獨(dú)立有效照片數(shù)與單張照片或單次探測(cè)中拍攝到的同種動(dòng)物個(gè)體數(shù)量無(wú)關(guān)。

網(wǎng)格占有率或位點(diǎn)占有率GO：

網(wǎng)格占有率也被稱為物種相機(jī)位點(diǎn)出現(xiàn)率，指某一調(diào)查區(qū)域內(nèi)，某物種被拍到的網(wǎng)格單元數(shù)或相機(jī)位點(diǎn)數(shù)占所有正常工作的網(wǎng)格單元數(shù)的百分率。

式中：n—物種i 被記錄到的網(wǎng)格單元數(shù)或相機(jī)位點(diǎn)數(shù)；

N—所有正常工作的網(wǎng)格單元數(shù)或相機(jī)位點(diǎn)數(shù)。

三、監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

（一）紅外線相機(jī)拍攝到的物種

監(jiān)測(cè)期間共在8 個(gè)區(qū)域61 個(gè)公里網(wǎng)格內(nèi)完成95個(gè)有效位點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，有效位點(diǎn)海拔在2200～3800 米之間，總有效相機(jī)工作日7960 天，共拍攝到照片視頻圖像835 次。其中獸類、鳥類的照片視頻196 次，家禽的照片視頻11 次，人類的照片視頻52 次，共有效監(jiān)測(cè)259 次。監(jiān)測(cè)到蘇門羚、野兔、狍子、野豬、豹貓、環(huán)頸雉、藍(lán)馬雞、血雉等8 種野生動(dòng)物以及家貓和馬的影像資料，其中獸類分屬3 目5 科5 種，鳥類分屬1 目1 科3 種（表1）。有國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物4 種，分別為蘇門羚（Capricornis sumatnaensis）、血雉（Ithaginis cruentus）、藍(lán)馬雞（Crossoptilon auritum）、豹貓（Prionailurus bengalensis），合計(jì)占到物種總數(shù)的30%。IUCN 紅色名錄的無(wú)危、易?；蚪Ｎ锓N8 種。

表1 甘肅太子山保護(hù)區(qū)2017-2021 年紅外相機(jī)拍攝到的物種名錄

根據(jù)表1 可知，在259 張照片中，共鑒定出10 種動(dòng)物。其中拍攝率最高的為鹿科（Cervidae）狍子（Capreolus pygargus），可以看出，狍子在保護(hù)區(qū)內(nèi)分布比較廣泛。同時(shí)，紅外相機(jī)在保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)到了狩獵、放牧、旅游、修路施工、采摘藥材果品、森林火災(zāi)、科研調(diào)查等人為活動(dòng)。

（二）應(yīng)用紅外線相機(jī)開展野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)

紅外線相機(jī)作為一種調(diào)查監(jiān)測(cè)工具，與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，一是裝置隱蔽，二是物種鑒定準(zhǔn)確，三是對(duì)動(dòng)物干擾小，四是人為因素限制少，五是能夠在野外24 小時(shí)不間斷持續(xù)工作。其優(yōu)點(diǎn)有效彌補(bǔ)了人力監(jiān)測(cè)的不足。同時(shí)也有其缺點(diǎn)，一是對(duì)一些小型的野生動(dòng)物無(wú)能為力，二是在夜間捕捉到的野生動(dòng)物圖像比較模糊，不易鑒別，三是在潮濕的環(huán)境下，儲(chǔ)存卡、電池很容易耗損，設(shè)備很容易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致拍攝無(wú)效。

（三）前景展望

在太子山保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)中應(yīng)用紅外線相機(jī)技術(shù)，有效取代了傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，彌補(bǔ)了人力監(jiān)測(cè)的不足。在保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物的種群數(shù)量調(diào)查與監(jiān)測(cè)、動(dòng)物本底資源調(diào)查、動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究、生物多樣性監(jiān)測(cè)及保護(hù)地管理與保護(hù)評(píng)價(jià)等方面取得了一定成效。通過采用這一方法，將獲得更多的保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物視頻資料，為提高保護(hù)區(qū)的生物多樣性監(jiān)測(cè)水平和技術(shù)起到關(guān)鍵性作用，并為建立完善系統(tǒng)化的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)、促進(jìn)保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物科研工作的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

四、小結(jié)與討論

保護(hù)區(qū)采用紅外線相機(jī)開展野生動(dòng)物野外監(jiān)測(cè)工作，取得了一定的效果，彌補(bǔ)了人力監(jiān)測(cè)的不足，提高了保護(hù)區(qū)技術(shù)人員收集野外數(shù)據(jù)的能力、數(shù)量和速度，獲得了較多的珍稀野生動(dòng)物資料信息，其中包括國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物蘇門羚、血雉、藍(lán)馬雞、豹貓。

通過開展紅外線相機(jī)野外調(diào)查監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)分析了太子山保護(hù)區(qū)近幾年的野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)結(jié)果。利用該技術(shù)，對(duì)太子山保護(hù)區(qū)內(nèi)的野生動(dòng)物種群數(shù)量變化及生態(tài)環(huán)境等各項(xiàng)生態(tài)因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)查，對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)大中型獸類、鳥類及人類活動(dòng)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估分析，能初步反映保護(hù)區(qū)內(nèi)所監(jiān)測(cè)區(qū)域的生物多樣性和種群分布狀況，為深入研究保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物群落和種群數(shù)量變化以及動(dòng)植物之間的關(guān)系提供了依據(jù)，并為今后有效開展科學(xué)監(jiān)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。