啊？鸟要“刷脸”进场！就在常州
近日，洮滆湿地一组鸟类多样性监测数据让江苏省常州环境监测中心生态科副科长沈伟有些惊喜：AI监测系统捕捉到了国家一级重点保护野生动物青头潜鸭、东方白鹳，国家二级重点保护野生动物小天鹅、赤腹鹰等珍稀鸟类的身影；同时，人工观测创下该区域近年单次观测鸟类数量之最，达到295只……可谓“珍禽”荟聚，“大牌”云集！
“鸟类的多样性和丰富度既是生态多样性的一部分，也是衡量生态环境质量好坏的监测指标，成为区域生态质量的‘晴雨表’和‘试金石’。”沈伟告诉记者。
那么，常州鸟类多样性监测流程是怎样的？优势在哪里？人工智能如何通过“鸟脸”进行鸟类多样化监测，又如何表征生态环境质量的好与坏呢？
“慧眼+人眼”，鸟类群落结构一目了然
为推进鸟类多样性观测工作，江苏省常州环境监测中心于2023—2024年秋冬季分别选取长荡湖和滆湖作为典型湿地，开展了鸟类人工监测。同时，依托已经建成的洮滆湿地鸟类AI智能监测系统，同期开展鸟类智慧监测，对区域鸟儿们有了更为精确的“画像”。
近年来，洮滆片区生态治理成效显著，也为野生鸟类提供了良好的栖息环境。“环境好不好，鸟类也可以说了算。”沈伟告诉记者，“鸟类是最受公众关注的类别之一，其对生境因子及变化比较敏感，它们的繁衍和迁徙成为生态环境是否优良的一个风向标。”
2024年3月，生态环境部发布《关于加快建立现代化生态环境监测体系的实施意见》，提出“充分应用人工智能、物联网等新技术，推进机器视觉、声纹识别技术在生物多样性监测中的应用，促进科研院所与企业联合，共同研发监测设备，提升装备自主化水平”。
沈伟介绍，此次洮滆湿地鸟类监测，主要有两个方面的特征：一是融合了人工监测和智慧监测，系统评估鸟类状况；二是探索开展鸟类与生态质量相关指标进行关联分析，尝试鸟类的量化评价方法。
“人工监测主要依靠专业技术人员，按照《生物多样性观测技术导则 鸟类》（HJ 710.4—2014）要求，采用样线法和样点法结合的方式，利用望远镜观察、相机记录等方式，统计鸟类种类和数量。”沈伟继续解释，“样线法是指观测者在观测样地内选定一条路线，记录沿该路线一定空间范围内出现的鸟类物种；而样点法是指以某一地点为中心，观察一定半径或区域内的鸟类物种。”
记者了解到，2023年9月—2024年2月，沈伟带领团队人员分别在长荡湖、滆湖两处湿地公园共设置14条样线。样线调查过程中，对湖面水鸟较为集中的区域采用样点法进行观察计数，共设置 10个样点。
图为监测点位及工作开展情况 沈伟供图
智慧监测又是如何进行呢？沈伟说道，智慧监测主要依托于鸟类AI智能监测系统，依靠监控摄像及智能识别软件，结合通信传输技术、视频AI分析、边缘计算、物联网等技术，对某一固定地点进行在线定点观测。
“人工监测范围更大，鸟类多样性和物种分布的均匀程度更高。智慧监测时间长、频次高，观测到的鸟类数量更多，珍稀濒危物种更多。但在常见鸟类，尤其是大体型、特征鲜明鸟类物种方面，人工监测与智慧监测的差别相对较小。”沈伟告诉记者，现阶段还需充分融合人工和智慧手段，做好大数据关联分析和深度挖掘。
准确度+高效率：实现全天候监测
数据显示，鸟类AI智能监测系统平稳运行以来，共积累鸟类图像15698张，完成鸟类人工标注8328张，涵盖83种鸟类。沈伟介绍，“常见鸟种，如喜鹊、麻雀等，和一些特征明显的鸟种，如小天鹅、戴胜等，依托人工智能技术，通过识别算法准确率可达80%以上。”
通过“慧眼+人眼”，常州环境监测中心记录了鸟类群落结构，也“摸清了”鸟类分布状况，“2023—2024年秋冬季调查共记录到鸟类137种，隶属于17目50科，以雁鸭类、秧鸡类、鸬鹚类居多，优势种依次为白骨顶、斑嘴鸭、绿头鸭、红头潜鸭、黑水鸡。”
AI识别鸟类标注照片
沈伟告诉记者，在记录的鸟类物种数和个体数上，长荡湖均多于滆湖；在珍稀濒危物种数量上，长荡湖发现国家一级重点保护野生动物青头潜鸭、东方白鹳，国家二级重点保护野生动物长荡湖记录15种，滆湖记录两种。
那么，鸟类和生态质量评价指标究竟有何关系？
为探索鸟类评价生态环境质量的技术路径，常州环境监测中心也积极尝试关联分析“找主因”。
基于《区域生态质量评价办法》的区域生态质量评价指标体系中的三级指标“重点保护生物指数”和“指示生物类群生命力指数”，沈伟带领团队对人工监测和智慧监测两种方式下，长荡湖和滆湖两个片区重点鸟类多样性指标差异进行了比较。
“我们利用生态遥感技术，对智慧监测点位有效拍摄范围内各生境因子进行解译，选取了建设用地面积、林地面积、湿地面积、生态岸线占比、水生植被面积5个生态指标与鸟类多样性参数进行相关性分析，发现生态岸线比例和水生植被面积对鸟类影响最大，两者均与鸟类密度显著正相关。这一结果与湿地鸟类分布的特征也较为吻合。”沈伟介绍。
“传统鸟类监测主要依靠人力，专业要求高，工作量大，对鸟类干扰大。常州市鸟类智能监测系统有不输人眼识别的监测准确率，相较于传统人力监测手段，大幅降低对鸟类干扰，让全天候鸟类监测变成现实。”沈伟介绍，依托大数据技术，常州环境监测中心的智慧监测系统建立了全市上百余种鸟类的海量影像数据库，为智能识别奠定基础。
“我们将继续探索用鸟类评价生态环境质量的技术路径，通过增添鸟类声纹监测模块，实现声音和图像组合监测，提高识别精度。”沈伟表示，常州环境监测中心将按照监测现代化建设和国家生态质量综合监测站工作要求，充分做好人工与智能对比评估，努力提升鸟类多样性监测的高效感知能力和深度认知水平，持续积累鸟类观测数据和智慧监测系统应用经验，为支撑生物多样性持续性观测与示范应用提供重要参考依据。
来源：中国环境报
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