1. 背景

生物多樣性是人類生存和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，是生態(tài)文明建設(shè)和民族永續(xù)發(fā)展的保障；生物多樣性科學(xué)也被稱為“關(guān)于人類未來的科學(xué)"。對生物多樣性的監(jiān)測與研究是生態(tài)學(xué)研究的國際前沿之一，是21世紀(jì)亟待突破的自然科學(xué)領(lǐng)域，也是支撐我國生態(tài)文明和“美麗中國"建設(shè)的科學(xué)基礎(chǔ)。目前，在氣候變化、人為干擾等多重的環(huán)境壓力下，我國正面臨生物棲息地喪失、生物多樣性下降的嚴(yán)峻局面。

在此背景下，對我國關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)類型以及重要棲息地的生物類群進(jìn)行長時期、多類群的多樣性監(jiān)測，對于摸清國家公園、保護(hù)區(qū)、濕地生物多樣性的資源家底、時空動態(tài)、威脅因子和保護(hù)現(xiàn)狀具有重要的戰(zhàn)略意義，也將為我國生物多樣性及重要生物資源的保護(hù)管理和有效利用提供科技支撐。

2.方案概述

  基于互聯(lián)網(wǎng)、5G 通訊、微波通訊等信息傳輸手段，綜合運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI人工智能等高新技術(shù)，構(gòu)建生物多樣性監(jiān)管系統(tǒng)，建立生態(tài)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)關(guān)系，以數(shù)字駕駛艙方式對生物多樣性調(diào)查監(jiān)測和保護(hù)，推動生物多樣性保護(hù)工作體系重構(gòu)、業(yè)務(wù)流程再造、體制機(jī)制重塑，提高工作效率、提升工作成效。

  生物多樣性監(jiān)測監(jiān)管平臺依靠前端采集設(shè)備作為支撐,主要包括：音視頻采集設(shè)備、防火氣象監(jiān)測設(shè)備、環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備以及紅外相機(jī)監(jiān)測設(shè)備,通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到系統(tǒng)后端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、匯總分析、AI物種識別、個體識別在平臺中對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn),為研究者提供科學(xué)、智能、可持續(xù)的重要數(shù)據(jù)來源,為生物多樣性的研究更有效率的方式和手段。

3.生物多樣性管理平臺

生物多樣性監(jiān)測監(jiān)管平臺依靠前端音視頻采集設(shè)備、環(huán)境因子監(jiān)測設(shè)備、以及紅外相機(jī)監(jiān)測設(shè)備,通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到系統(tǒng)后端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、匯總分析、AI物種識別、個體識別在平臺中對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，為研究者提供科學(xué)、智能、可持續(xù)的重要數(shù)據(jù)來源，為生物多樣性的研究更有效率的方式和手段。

4.平臺功能設(shè)計(jì)

  生物多樣性監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、圖片分析管理、巡護(hù)調(diào)研管理、實(shí)時監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、監(jiān)測數(shù)據(jù)、物種庫等多種應(yīng)用。該系統(tǒng)作為保護(hù)烏禽嶂穿山甲的智能化監(jiān)測體系，是烏禽嶂保育中心與上級野生動物救護(hù)中心監(jiān)測應(yīng)急聯(lián)動的綜合監(jiān)測監(jiān)管中心，同時也可作為林業(yè)科學(xué)研究監(jiān)測綜合系統(tǒng)，部分軟硬件設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)器等與生物多樣性監(jiān)測調(diào)查指揮其他系統(tǒng)可共享。通過建立生物多樣性監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)，可以同時顯示監(jiān)測現(xiàn)場抓拍采集到的各類野生動物信息，供保育中心及野生動物救護(hù)中心監(jiān)測人員參考、決策，并可以通過 AI 智能識別對重點(diǎn)保護(hù)的物種進(jìn)行識別分析，有效形成監(jiān)測保護(hù)機(jī)制。

5.1. 系統(tǒng)功能

(1) 監(jiān)測一張圖

  結(jié)合 GIS 地圖與各類動態(tài)圖表，將監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)和分析結(jié)果可視化?？梢酝ㄟ^視覺化的方式清晰地展示數(shù)據(jù)和信息，幫助監(jiān)測人員和管理人員更加直觀地了解生物多樣性的狀態(tài)和趨勢。

(2) 網(wǎng)格化監(jiān)測

利用保護(hù)區(qū)矢量化數(shù)據(jù)，將監(jiān)測范圍劃分若干大小的網(wǎng)格，從監(jiān)測區(qū)域的自然條件、人為干擾、生物特點(diǎn)三方面出發(fā)，確定監(jiān)測區(qū)域的樣點(diǎn)、樣線，進(jìn)行生物多樣性預(yù)調(diào)查。根據(jù)預(yù)調(diào)查結(jié)果，選擇有效監(jiān)測位點(diǎn)布設(shè)監(jiān)測設(shè)備對野生動物進(jìn)行監(jiān)測。支持自定義監(jiān)測范圍、自定義網(wǎng)格大??；

(3) 視頻監(jiān)控

（1）視頻畫面 AI 實(shí)時監(jiān)測模式，自動抓取動物圖像上傳系統(tǒng)進(jìn)行識別分析

（2）針對高清視頻設(shè)備制定【定時巡航抓拍方案】，每輪巡到一個監(jiān)測點(diǎn)自動抓取圖像上傳系統(tǒng)進(jìn)行識別分析，實(shí)現(xiàn)全天候自動監(jiān)測。

（3）物種自動跟蹤，通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)物種或人工臨時在視頻圖像中選取某一種物種， 對其移動軌跡進(jìn)行跟蹤。系統(tǒng)平臺執(zhí)行攝像機(jī)算法控制功能，保持物種識別與跟蹤時，自動調(diào)整攝像機(jī)參數(shù)，使目標(biāo)物種圖像中保持合理比例并清晰展示。

（4）錄制跟蹤軌跡，跟蹤物種過程中自動錄制鏡頭畫面，存儲和管理珍貴物種影像數(shù)據(jù)，為保護(hù)區(qū)科學(xué)研究宣傳教育提供豐富的物種素材。

(4) 聲紋識別分析

通過前端設(shè)備采集上來的音頻數(shù)據(jù)，進(jìn)行聲紋識別分析

(5) 人工復(fù)查

人工對圖像識別結(jié)果進(jìn)行二次復(fù)查分析，支持補(bǔ)充溫度、天氣、積雪指數(shù)、晝夜、月相、物種種類、數(shù)量、性別、年齡、行為等信息 

(6) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

基于大數(shù)據(jù)可視化分析，以圖表形式快速準(zhǔn)確的展示數(shù)據(jù)，對調(diào)查與監(jiān)測區(qū)域物種、樣本、人員、項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)據(jù)比較分析，使保護(hù)區(qū)資源、物種數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)更加數(shù)據(jù)化、清晰化，幫助用戶快速掌握保護(hù)區(qū)物種信息、及環(huán)境信息，根據(jù)掌握信息制定方案，持續(xù)為保護(hù)區(qū)工作保駕護(hù)航。

(7) 物種識別分析管理

對監(jiān)測物種的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)目、科、種數(shù)量，按保護(hù)級別、鳥類/哺乳類/爬行類/兩棲類分類；物種時空分析，基于 GIS 地圖直觀展示物種網(wǎng)格分布情況與遷徙動態(tài)。繪制出物種的時間分布曲線，展示物種活動規(guī)律狀況；分析某網(wǎng)格中物種分布情況、時間分布規(guī)律；計(jì)算物種豐富度、分析物種個體累計(jì)曲線、物種同比、物種年齡性別結(jié)構(gòu)、物種不同時段的行為變化、日相對活動節(jié)律；比較不同DBH 間的物種數(shù)量、不同干擾強(qiáng)度間的物種數(shù)量、不同水源距離間的物種數(shù)量、不同海拔間的物種數(shù)量

(8) 物種監(jiān)測

實(shí)時展示監(jiān)測的視頻畫面，實(shí)時監(jiān)tin現(xiàn)場種聲音；

支持紅外相機(jī)實(shí)時查看視頻、聲音功能，實(shí)時收集監(jiān)測抓拍；

支持鷹眼全景控制功能，點(diǎn)擊全景圖，高清細(xì)節(jié)攝像機(jī)自動監(jiān)測目標(biāo)點(diǎn)功能； 

(9) 物種統(tǒng)計(jì)

通過自動相機(jī)監(jiān)測技術(shù)，獲取野生動物圖像數(shù)據(jù)，用于調(diào)查野生動物的物種分布、種群數(shù)量、行為和生境利用等重要信息，為野生動物保護(hù)管理和資源利用提供參考資料。

(10) 環(huán)境監(jiān)測

對保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境因子的實(shí)時監(jiān)測功能，監(jiān)測環(huán)境參數(shù)有：大氣溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、負(fù)氧離子、水質(zhì)、土質(zhì)等環(huán)境參數(shù)；根據(jù)業(yè)務(wù)需求形成多種分析報表，時刻掌握生態(tài)環(huán)境因子參數(shù)變化，為生態(tài)保護(hù)提供實(shí)時數(shù)據(jù)支撐。