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行長時期、多類群的多樣性監(jiān)測，對于摸清國家公園、保護區(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，推動生物多樣性保護工作體系重構(gòu)、業(yè)務(wù)流程再造、體制機制重塑，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

  生物多樣性監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、圖片分析管理、巡護調(diào)研管理、實時監(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中心監(jiān)測人員參考、決策，并可以通過 AI 智能識別對重點保護的物種進行識別分析，有效形成監(jiān)測保護機制。

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)計和分析結(jié)果可視化。可以通過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、生物特點三方面出發(fā)，確定監(jiān)測區(qū)域的樣點、樣線，進行生物多樣性預(yù)調(diào)查。根據(jù)預(yù)調(diào)查結(jié)果，選擇有效監(jiān)測位點布設(shè)監(jiān)測設(shè)備對野生動物進行監(jiān)測。支持自定義監(jiān)測范圍、自定義網(wǎng)格大小；

(3) 視頻監(jiān)控

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

（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)測點自動抓取圖像上傳系統(tǒng)進行識別分析，實現(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， 對其移動軌跡進行跟蹤。系統(tǒng)平臺執(zhí)行攝像機算法控制功能，保持物種識別與跟蹤時，自動調(diào)整攝像機參數(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)，進行聲紋識別分析

(5) 人工復(fù)查

人工對圖像識別結(jié)果進行二次復(fù)查分析，支持補充溫度、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、項目進行數(shù)據(jù)比較分析，使保護區(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)為保護區(qū)工作保駕護航。

(7) 物種識別分析管理

對監(jiān)測物種的統(tǒng)計，統(tǒng)計目、科、種數(shù)量，按保護級別、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；計算物種豐富度、分析物種個體累計曲線、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

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

支持紅外相機實時查看視頻、聲音功能，實時收集監(jiān)測抓拍；

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

(9) 物種統(tǒng)計

通過自動相機監(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，為野生動物保護管理和資源利用提供參考資料。

(10) 環(huán)境監(jiān)測

對保護區(qū)生態(tài)環(huán)境因子的實時監(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)保護提供實時數(shù)據(jù)支撐。