红外相机野生动物监测探讨

吴敏

[广东省天井山林场（广东天井山国家森林公园管理处），广东 韶关 512726]

1 红外相机技术在野生动物监测领域的发展概况

自20 世纪90 年代以来，红外相机技术在野生动物调查、研究与监测中逐渐得到了广泛的应用。我国的红外相机应用基本与国际同步，一路走来，中国的红外相机应用大致经历了3 个不同的阶段。

从20 年代90 年代中期至2004 年是我国红外相机应用的起步期。在中国台湾地区，研究人员使用红外相机开展针对鼬獾、蓝鹇等野生动物的研究，分析其活动节律与模式。在云南西部的高黎贡山，中外研究者一起尝试将红外相机用于山地森林野生动物的调查。在四川岷山的大熊猫栖息地内，研究者与自然保护区合作，尝试将红外相机引入大熊猫保护区的野生动物监测之中。在东北吉林，珲春自然保护区使用红外相机首次拍摄到野生东北虎的珍贵照片。对于红外相机这一“新鲜事物”，科研工作者和保护地工作人员都表现出很高的兴趣，进行了多种的尝试与实验，来检验这一新的方法用于野生动物调查与研究的可行性。在这一阶段，所使用的红外相机均为胶片相机，受限于胶卷的容量，在野外能够拍摄的照片数量十分有限，同时，红外相机设备需要进口，采购流程烦琐，价格昂贵，这些因素都使得红外相机的使用范围相当有限。

从2004 年前后至2012 年，是我国红外相机应用的推广期。例如，在中美合作大熊猫保护项目的推动下，美国史密森学会、北京大学与四川省、陕西省林业厅合作，每年在大熊猫保护区举办红外相机监测技术培训班，为数十个自然保护区、林场的工作人员提供红外相机使用、调查方案设计、数据处理、数据分析等方面的培训。以四川唐家河、王朗国家级自然保护区为试点，研究人员首次建立了基于公里网格的红外相机标准化监测方案与规程，并在实践中进行完善，为之后的大范围推广奠定了良好的基础。在这一阶段，数码版的红外相机在2005 年前后出现，并随着技术的发展而逐步成熟，逐渐取代了早期胶片版的红外相机而成为主流[1]。

从2012 年至今，则是我国红外相机应用的快速发展期。随着数码版红外相机设备的进一步成熟和价格下降，地方和国家红外相机标准监测规程的出台，以及相关数据分析方法和模型的完善，红外相机技术在我国的野生动物调查与监测中得到了广泛的应用，目前已成为地栖大中型兽类与鸟类多样性监测中应用最为广泛的技术之一。中国科学研究院动物研究所研究员肖治术认为，红外相机监测技术为我国野生动物的生物多样性编目、监测提供了大量的实地观测数据。在这一阶段，我国建立起了多个基于红外相机技术的野生动物监测网络，并取得了大量的调查与研究成果。

2 建立红外相机技术的野生动物监测网络

截至2019 年底，我国已建立10 多个区域性或全国性红外相机监测网络或监测平台。本文汇总了其中10 个监测网络，详细描述了各网络的建立历史、覆盖区域、监测目标等基本信息，统计了各网络截至2019 年的调查工作量、数据量以及记录到的兽类、鸟类物种名录，并总结了各自的主要监测成果。图1 为红外相机对野生动物活动的监测。

图1 红外相机监测到狍子在森林中觅食

在过去20 年间，中国的野生动物红外相机监测网络建设具有以下5 个方面的特点。

（1）建设与参与单位广泛且多样，网络管理、运行机制各具特点。

本文引用的10 个监控网络的领导和机构包括科研机构、高校、非政府机构、国家公园等，其中包括自然保护区、林场、社区保护地、国外机构和机构等。大部分的监测样本都是依托现有的自然保护区、国家公园进行建设，并与其本身的监控系统紧密联系在一起。研究人员、高校学生、保护地职工、社区居民、志愿者等多方参与，在不同的系统中，其管理机制、运行方式和数据汇总模式也不一样，各自摸索出了适合自身的运行机制[2]。

（2）总体取得长足发展，工作量与数据量可观。

在238 个监测点中，建立了17000 个红外线照相观测站（图2），安装了20000 个照相机。截至2020 年，共收到了1100 万张红外线摄影机图片（不包含未经加工的资料），总计750 万张。除了上述10 个监控系统以外，国内也设立了几个地区或国家的红外摄像机监控系统，许多保护地、机构和机构都在进行局部地区的红外照相监控体系建设。根据粗略估算，现在国内有超过50000 部使用的红外线摄像机，我国已经建成了世界上最大的监控网。与此同时，我国红外摄像机监控网在世界范围内也处于领先地位。

图2 红外线照相观测站

（3）监测网络之间开展了多种形式的合作，并开展多方国际合作与交流。

中国哺乳动物多样性观察网络是由南京环境科学研究院和部分其他监测点组成的，这些监测点在某些区域联合使用。由北京大学牵头组建的西南山区红外照相监控网与eMammal 红外照相机数据库进行了一次联合调查，部分数据由两个网络共享。“中国滇南—东南亚越境生物多样性监控平台”是中国西双版纳热带植物园与东南亚缅甸和老挝等国家森林部门和保护区依托红外线照相技术进行的。为进一步推进红外摄像机监测数据的标准化、数据共享和数据共享平台的建设打下了良好的基础。

（4）积累的监测数据极大地促进了我国生物多样性编目调查工作。

截至2019 年，全国10 个监测网络共发现了165个种类，隶属于11 目32 科，占全国野生哺乳动物种类（692 种，蒋志刚等2017）的23.84%；已有文献记载的17 目61 科507 种，占全国野生鸟类种类（1445 种，郑光美2017）的35.09%。在监测过程中，缅甸斑羚、白颊猕猴、大斑灵猫、小齿狸、灰腹角雉等是近年来我国新纪录种或罕见记录种，为许多省区和保护地增加了诸多兽类和鸟类物种分布新记录。红外线摄像技术是目前国内对地栖大中型动物、雉类等大型地栖鸟类进行野外观测和监测的最有效手段。在此基础上，我国的许多自然保护区和国家公园都开展了动物和鸟类的分类工作，为进一步完善该区域的生物多样性提供了有益的参考。

（5）各监测网络在多方面取得众多进展与成果。

北京师范大学研制的东北虎豹生物多样性红外照相监控平台，对中国东北虎的种群进行了系统的评价，为东北虎豹保护区的建设与管理打下了坚实的基础。中国科学院昆明动物研究所领导的“西南纵向岭谷区红外照相监控网”显示，西南地区的干热河谷风景资源十分丰富、种类繁多，同时也证明藏族神山是众多濒危动物的避难所。由北京大学领导的“西南山区红外线照相监控网”对该地区的大型肉食性动物进行了系统的评价，结果表明，该地区现有4 种大型肉食性动物，如豹、雪豹、狼、豺，但其分布面积从20 世纪中叶开始显著减少，因此，目前正在兴建的大熊猫国家公园应该考虑将大规模肉食性生物的恢复作为长远的管理目标，以便重建该地区的生态系统的营养层次复杂性，并提高其抵御外来干扰的能力。图3 为通过红外相机监测的东北虎群。

图3 红外相机监测的东北虎群

3 红外相机监测技术未来建设与发展

未来，在中国野外红外摄像机监控网络的建设和开发进程中，需要重点加强以下5 个方面。

3.1 构建标准化的元数据结构和网络平台分享机制，促进数据交流

要想在红外遥感监测资料的基础上，全面了解中国生物多样性的现状和动态，或者进行大规模的生物多样性模式研究，就必须进行信息共享和交换。此项合作必将进一步推进有关领域的研究，推动各方的协作，取得更多重要的成果。

3.2 深入开展大尺度的科学研究

在建立红外照相监控网络的早期阶段，有关的研究主要是从物种分类、群落多样性组成和单物种栖息地的角度进行的。近几年来，监测网络的迅速发展，其所累积的海量资料，将会为有关的科研及管理工作提供宝贵的资料，而大规模的生物多样性评估、动物群落及动物生态的深入研究，亦可藉由现有的红外线摄影机监控网路进行设计与执行。目前，全国各地的红外摄像机监控网络已经从多个方面进行了深入的调查。可以预见，在未来，这些监控网络将为不断输出高质量的科研结果提供强有力的支持。

3.3 推动新技术研发与应用

近几年，由于红外摄像机的设备不断改进和更新，各部门对其监控的投资也在不断增加，目前各监控系统的数据量都在快速的增长，而传统的数据采集、存储、处理和分析方法已经跟不上数据的积累。目前，研究人员和工程师正在利用先进的技术，如物联网技术、自动数据传输技术、图像自动识别技术、大数据存储和分析技术，并开发出更高效、可靠的采样方案和数理模型，为红外摄像机数据的生态分析提供科学依据。在今后的发展中，各种技术的发展和交叉技术的结合将会进一步促进红外照相监控的应用和发展。

3.4 完善国家层面顶层设计，建立中国红外相机监测网络联盟

国内红外照相监测样区的空间分布不均匀，缺乏系统的整体规划。在全国范围内，有关部门不仅要完善监测样区的科学规划，还要研究制定一套符合各区域差异的标准红外照相机监控系统，并协调现有的监测网络，组建中国红外照相监测网络，并为大数据共享交流平台。

3.5 服务国家政策与工程，服务生态文明建设

中国正处于全面的生态文明建设阶段，大量的政策、项目和项目需要长期可靠的生物多样性监测资料和相关的评价指标。在建立国家公园的基础上，建立中国生物多样性国际公约的执行过程，利用红外照相技术建立了大量的生物多样性信息，对生物多样性进行了分析，并对生物多样性的影响进行了分析，为今后的国际合作和谈判提供了依据。

4 结语

红外线照相技术的利用对我国野生动物的监测和研究有很大的帮助，为实施野生动物动态监控提供了有力的支持，同时还可以利用红外摄像机的定位技术，实现对自然生态区内的野生动物和生态资源进行全方位的监控，这对完善我国的野生动物监测和保护系统有着十分重要的作用，值得进一步的推广和应用。