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在野生動(dòng)物研究領(lǐng)域,紅外相機(jī)技術(shù)是紅外觸發(fā)相機(jī)陷阱技術(shù)(infrared-triggered camera-trapping)的簡稱,也被稱作紅外觸發(fā)拍攝技術(shù)(infrared-triggered photography),通常也被簡稱為紅外相機(jī)技術(shù)。
該技術(shù)是相機(jī)陷阱調(diào)查技術(shù)(camera-trapping)中的一類,是指使用紅外感應(yīng)設(shè)備在無人在場操作的情況下,自動(dòng)拍攝野生動(dòng)物的靜態(tài)照片或動(dòng)態(tài)影像的技術(shù)與方法。
紅外相機(jī)裝置的核心部件是紅外/熱傳感器。根據(jù)紅外傳感器工作原理的不同,可以把紅外相機(jī)分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種。通常,廣義的紅外相機(jī)技術(shù)還包括相關(guān)的相機(jī)數(shù)據(jù)分析方法、模型和原理框架。
紅外相機(jī)的前身為采用多種機(jī)械方式(絆繩、踏板等)觸發(fā)的相機(jī)陷阱(camera trap),其歷史可以追溯到19世紀(jì)末20世紀(jì)初,用來拍攝和記錄野生動(dòng)物。
歐尼卡Onick AM-36帶彩信版野生動(dòng)物紅外監(jiān)測相機(jī)支持3600萬像素高清拍照,1920x1080高清視頻拍攝。儀器啟動(dòng)反應(yīng)快,成像清晰,色彩真實(shí)。無閃光燈設(shè)計(jì),夜間拍攝不閃光,不易暴露。用戶可以給相機(jī)進(jìn)行編號(hào)和命名。可搭載我司自主研發(fā)的云平臺(tái)圖像處理系統(tǒng)(軟著登記號(hào):2022SR0370995),對抓拍到的圖片及視頻進(jìn)行識(shí)別與分析,還可搭配手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制相機(jī)(軟著登記號(hào):2022SR0370994),遠(yuǎn)程控制修改參數(shù),遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)看到現(xiàn)場畫面。
20世紀(jì)90年代中期以后,采用紅外傳感器的相機(jī)陷阱被攝影家、生物學(xué)家、獵人等越來越廣泛地用于各個(gè)領(lǐng)域。2005年前后,數(shù)碼照相技術(shù)與紅外相機(jī)技術(shù)相結(jié)合,生產(chǎn)出了新一代數(shù)碼紅外相機(jī)裝置,性能得到極大提升,有力地促進(jìn)了其在野生動(dòng)物研究中的應(yīng)用。2010年之后,數(shù)碼紅外相機(jī)的性能得到進(jìn)一步完善,價(jià)格也大幅下降,被廣泛應(yīng)用于野生動(dòng)物種群監(jiān)測、多樣性調(diào)查、種群密度評(píng)估等科研和保護(hù)工作。
(1)野生動(dòng)物本底資源調(diào)查
紅外相機(jī)裝置隱蔽和能夠持續(xù)工作的特點(diǎn)使其十分適合用于探測活動(dòng)隱秘、數(shù)量稀少的動(dòng)物。近年來紅外相機(jī)被越來越廣泛地應(yīng)用于自然保護(hù)區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)的生物多樣性本底調(diào)查,作為野外調(diào)查的重要手段之一,記錄這些區(qū)域內(nèi)生活的大中型獸類和大型地棲鳥類的情況。
(2)動(dòng)物行為學(xué)研究
紅外相機(jī)能夠在野外24h不間斷地持續(xù)工作,因此在野生動(dòng)物的行為學(xué)研究中,被用來評(píng)估雉類,小型食肉類和有蹄類等多種動(dòng)物的活動(dòng)節(jié)律和時(shí)間分配。
(3)種群及群落參數(shù)估計(jì)
3.1種群數(shù)量及密度
3.2種群相對多度
3.3占有率
3.4群落內(nèi)物種豐度
3.5群落動(dòng)態(tài)
(4)生物多樣性監(jiān)測與保護(hù)管理
我國各級(jí)自然保護(hù)區(qū)和其他保護(hù)地(protected area)是我國生物多樣性保護(hù)的重要區(qū)域,而對這些保護(hù)區(qū)內(nèi)野生動(dòng)物進(jìn)行清查和長期監(jiān)測,是各級(jí)自然保護(hù)區(qū)的重要職責(zé)之一。相比傳統(tǒng)監(jiān)測手段,紅外相機(jī)調(diào)查可以提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和更為豐富的信息,例如動(dòng)物出現(xiàn)的具體時(shí)間、先后次序和社會(huì)結(jié)構(gòu)等。通過將紅外相機(jī)調(diào)查技術(shù)與傳統(tǒng)監(jiān)測方法的整合,新的監(jiān)測體系在工作效率、成本花費(fèi)、數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)深入挖掘的潛力等方面都可以得到相當(dāng)程度的改善。
(5)貓科動(dòng)物專項(xiàng)調(diào)查與研究
貓科動(dòng)物的調(diào)查研究是當(dāng)前紅外相機(jī)技術(shù)應(yīng)用成功的領(lǐng)域之一。相機(jī)陷阱技術(shù)在發(fā)展早期,就已被用于虎的拍攝和調(diào)查上(Champion,1927)。目前,紅外相機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于世界范圍內(nèi)的貓科動(dòng)物物種調(diào)查。貓科動(dòng)物每個(gè)個(gè)體身體上的斑點(diǎn)或者條紋圖形都是無二的,可以識(shí)別出個(gè)體,再結(jié)合“標(biāo)記–重捕”模型來有效估算種群密度和種群生存參數(shù)等信息,這是紅外相機(jī)技術(shù)能在該領(lǐng)域獲得廣泛成功應(yīng)用的主要原因之一。
隨著紅外相機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,該技術(shù)首先在確定雪豹、印支虎、遠(yuǎn)東豹、東北虎、華北豹、云豹(Neofelisnebulosa)、亞洲金貓(Catopumatemminckii)、荒漠的存在與分布調(diào)查中得到成功應(yīng)用,并被用于系統(tǒng)評(píng)估西南地區(qū)各山系貓科動(dòng)物及其獵物的分布現(xiàn)狀。
目前,紅外相機(jī)技術(shù)在虎、豹、雪豹3種瀕危大型貓科動(dòng)物種群現(xiàn)狀、獵物種群資源、捕食者–獵物之間的關(guān)系、日活動(dòng)節(jié)律和棲息地生境適宜性評(píng)價(jià)等研究中已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。另外,中國在貓科動(dòng)物的保護(hù)方面開始注重長期生態(tài)學(xué)研究。例如,北京師范大學(xué)建立的“東北虎、遠(yuǎn)東豹及有蹄類動(dòng)物多樣性長期監(jiān)測平臺(tái)”,使用紅外相機(jī)技術(shù)對中國東北虎、遠(yuǎn)東豹及其獵物開展全面系統(tǒng)的調(diào)查,已經(jīng)逐步獲得了這兩個(gè)瀕危物種在中國境內(nèi)的種群現(xiàn)狀、擴(kuò)散和定居動(dòng)態(tài)、領(lǐng)域大小等。例如,他們報(bào)道了東北虎在中國的繁殖行為。
(6)野生動(dòng)物通道監(jiān)測與道路交通影響研究
近年來,我國一些區(qū)域采用紅外相機(jī)對野生動(dòng)物通道利用情況和道路交通對野生動(dòng)物的影響進(jìn)行評(píng)估與研究。對青藏鐵路動(dòng)物通道的監(jiān)測表明,藏原羚(Pantholopshodgsonii)已基本適應(yīng)了橋梁通道。另外,青藏鐵路大量的小橋也被藏羚羊、藏野驢(Equuskiang)、藏原羚(Procaprapicticaudata)、狼(Canislupus)、沙狐(Vulpescorsac)、高原兔(Lepusoiostolus)等利用。發(fā)現(xiàn)大中型食草動(dòng)物、中小型食肉動(dòng)物對不同類型通道的偏好性差異不顯著,并發(fā)現(xiàn)犬科動(dòng)物喜歡小橋和涵洞。
在道路交通對野生動(dòng)物的影響評(píng)估方面,在毗鄰長白山自然保護(hù)區(qū)的環(huán)長白山旅游公路,在穿越巴基斯坦紅其拉甫國家公園的中巴喀喇昆侖公路沿線均使用紅外相機(jī),調(diào)查并監(jiān)測了公路沿線野生動(dòng)物的分布與活動(dòng)情況。