人工智能如何進行“鳥口普查”？ 天天速看料

人工智能技術與生態學大數據分析方法應用于鳥類多樣性智慧監測，能夠實現“看得清、看得準、看得全、看得懂”的無人化、智慧化、長周期實時監測

生物多樣性是形形色色生物體的總和，包含動物、植物和微生物，其中鳥類是最受公眾關注的類別之一。因其對生境因子及其變化比較敏感，其多度和豐度也常作為區域生態質量的“晴雨表”和“試金石”，因此，鳥類多樣性可作為生物多樣性監測的指示物種，這使鳥類監測已成為濕地公園、各級野生動物保護主管部門、科研機構、鳥類環志站點和野生動物疫源疫病監測站等單位的常態化工作之一。

【資料圖】

當前鳥類監測大多采用“人工+觀測設備”的方式，利用長焦相機和高倍望遠鏡可開展遠距離、大范圍的靜態觀測。對比更早期的單純依靠人力肉眼觀測，用“長期蹲點、隱蔽觀察、定期查巢”的方式，進行監測和計數，雖提高了監測的準確性，并降低了對鳥類的干擾，但人力物力投入大，且對監測人員的要求較高，不僅要具備有一定的分類學基礎，還要有一定的拍攝技巧，能堅持長期參與鳥類監測工作。所以，傳統監測方式難以保證鳥類監測的準確性、連續性、完整性。

隨著人工智能（AI）及大數據分析技術的發展，尤其是計算機視頻識別技術的進步，使AI相關技術輔助鳥類多樣性監測成為可能，為鳥類多樣性調查和動態監測提供了創新手段。

部署在昆明滇池的鳥類智慧監測識別系統

鳥類智慧識別監測系統與算法

使用AI進行“鳥口普查”，AI鳥類調查員首先要安裝一套“AI鳥類智慧識別監測系統”，該系統由硬件監測設備和智能識別軟件構成。前端音視頻監測設備捕獲監測點的鳥類視頻及音頻數據，不僅可以通過端側或邊緣設備進行智能分析，獲取鳥類空間位置信息、種類信息、數量信息等統計信息，也可以上載云端利用AI智能計算設備進行識別分析，并將數據存儲在云端存儲服務器中，供鳥類智慧監測展示系統統計分析使用。

鳥類智慧監測前端設備主要包括鳥類視頻監測攝像機和鳥類聲音監測設備等。鳥類視頻監測攝像機負責鳥類圖像拍攝和視頻監控，并將采集數據上報AI識別服務器；鳥類聲音監測設備通過對鳥鳴聲的自動偵測，并基于聲紋識別算法進行智能物種分析。此外，也可以通過手機、平板等設備錄音或者拍照進行上傳識別。

部署在黃河三角洲的鳥類智慧監測識別系統

其次是鳥類AI識別服務器，具備鳥類實時監測、高效分析處理的功能，采用了CPU+GPU異構計算架構，高速IO交換技術，集成鳥類識別算法模型，通過接入實時監控視頻流，檢測鳥類特征并進行即時分析，具備高性能，高可靠和易維護的特點。

鳥類智能監測管理軟件可對監測數據進行系統化管理和多維度統計分析。基于物聯網、AI、GIS（地理信息系統）等技術構建的鳥類監測管理系統，具有視頻接入、監測管控、圖片管理、鳥類名錄、統計分析等一體化的功能應用。

鳥類智慧監測識別系統的核心是鳥類智能識別算法，主要包括基于圖像和視頻的鳥類識別算法，以及基于聲音的鳥類識別算法。其中，基于圖像和視頻的算法，通過對鳥類形態和行為特征的精準提取和分類模型，獲得高精度的鳥類目標識別結果。在實際應用中，還需要結合鳥類形態學專業知識和大規模數據訓練，以提高算法模型對不同生態場景變化的穩定性和精確性?；趫D像和視頻的鳥類識別算法，更適用于濕地或者水面等較為開闊的自然環境。在遮擋較為嚴重的山林等環境下，常?！爸宦勂渎暎灰娖溆啊?，此種情況下，基于聲音的鳥類識別算法便更加有效。該算法通過融合鳥類聲音數據的波形特征和頻譜特征，實現鳥聲識別。首先通過構建波形特征提取模塊實現時域信號振幅、音調等波形特征信息的有效提取，然后通過特征融合和分類模塊實現鳥類種類的識別。有些時候，基于圖像和視頻的鳥類識別算法和基于聲音的鳥類識別算法還可同時使用，通過多模態融合的識別方法進一步提高準確度。

AI鳥類智慧監測識別系統

人工智能監測鳥類應用實踐

隨著人工智能技術的迅速發展，AI當前已經融入許多保護地和濕地公園的鳥類多樣性調查與監測中。

北京市海淀區濕地和野生動植物保護管理中心率先在北京翠湖國家城市濕地公園部署了鳥類智慧監測識別系統。該系統從2022年1月份至今一直穩定運行，在翠湖的天鵝池和荷花塘等四個點位監測到包括鴻雁、綠頭鴨、斑嘴鴨、蒼鷺、赤麻鴨、鴛鴦、夜鷺、普通鸕鶿等在內的鳥類共4000余只。通過監測系統界面，保護區管理者可以隨時隨地查看保護區內鳥類監測信息，提高了管理效率。

北京南海子麋鹿苑于2022年7月引入了基于人工智能的智慧監測手段，開展苑內小保護區的鳥類多樣性監測。在一個監測周期（24小時）內，共監測到斑嘴鴨2只、鴻雁3只、灰鶴2只、綠頭鴨4只、東方白鸛3只、黑天鵝4只、蒼鷺75只，監測結果還會以日報、周報、月報的形式發送到科研人員郵箱。這與傳統的監測方式相比，其效率、準確度、實時性都得到了極大的提升。

在北京市懷柔區園林綠化局的支持下，懷柔水庫開發并部署了鳥類智慧監測識別系統。自系統部署以來，可實時獲取到大天鵝、骨頂雞、白鷺、蒼鷺、鳳頭潛鴨等鳥類的種類及數量信息，并可將智能識別結果在系統界面上進行可視化展示，還能夠以智能報表的形式自動化生成監測報告，為鳥類監測工作服務。

部署在北京翠湖國家城市濕地公園的鳥類智慧監測識別系統

在候鳥季，對著壯觀的鳥浪來數鳥一直都是傳統監測的難點，人力幾乎不可能做到精確，僅能通過“集團估算法”大致估計。然而，用上了人工智能，這個難題便迎刃而解。以昆明滇池關注度極高的明星紅嘴鷗為例，誰都不知道，但誰都想知道，水面上每天究竟有多少只紅嘴鷗。2022年9月，昆明滇池高原湖泊研究院在大泊口部署了鳥類智慧監測識別系統，在紅嘴鷗到來的時候，該系統每天均能監測到超過5000只紅嘴鷗，為保護區管理人員提供了大量觀測數據。

黃河三角洲國家自然保護區鳥類監測也應用了人工智能。系統自2022年6月以來已經穩定運行了半年以上，在2022年11月監測到大量有效信息，包括東方白鸛、大天鵝、灰雁、蒼鷺、普通鸕鶿、綠頭鴨等鳥類1200余只，豐富的視頻監測數據，為保護區管理者進行實時監測和查看歷史記錄提供了有力的數據支撐。

部署在實際場景中的前端音視頻監測終端

鳥類智能監測未來發展方向

展望未來，鳥類監測向著高精度、動態化和智能化的方向發展，依靠傳統人工方法，已無法滿足當前長期性、自動化、智慧化監測的要求。緊密結合保護區鳥類本底調查與動態監測需求，采用人工智能技術與生態學大數據分析方法，開發和部署鳥類智慧監測系統，能夠實現“看得清、看得準、看得全、看得懂”的無人化、智慧化、長周期實時監測，有效解決鳥類監測中的數據“不實時、不全面、不準確”等重要問題，顯著提升鳥類監測效率和識別準確度，為鳥類調查和動態監測提供創新手段，為生物多樣性保護與科普宣傳提供技術支撐，為生態文明建設提供強大動力，必將日益得到更為廣泛的應用。

關鍵詞： 識別系統 人工智能