| 成果名称: | 车八岭自然保护区生物多样性监测关键技术集成创新与应用 |
| 完成单位: | 广东车八岭国家级自然保护区管理局,中国科学院动物研究所,中国科学院计算机网络信息中心,中山大学,中国科学院空天信息创新研究院,广东省科学院动物研究所 |
| 主要人员: | 束祖飞,肖治术,吴智宏,罗泽,栾福臣,肖文宏,储诚进,马勇,张强,李步杭,张应明,朴英超,何文通,宋相金,姚武韬 |
| 介绍: | 一、任务来源与背景 。项目任务来源包括:①中央林业改革发展计划“车八岭保护区野生动物监测体系建设项目”(No. GZYL18SGFC05017);②中央林业改革发展计划“广东车八岭国家级自然保护区森林资源监测数据采集项目”(No. GZYL18SGFC05018);③广东省乡村振兴战略计划“车八岭保护区科研监测信息化体系能力建设项目”(No. 2130210)。 二、技术原理。本项目综合动物生态学、人工智能、数据科学与大数据计算等领域的相关理论与技术方法,具体包括生物多样性调查抽样方法、红外相机监测技术、森林动态样地监测技术、种群和群落等生物多样性关键指标的测定与统计分析、栖息地遥感指标的提取与解译、实时组网传输、图像识别以及视频分析、监测数据云存储、多源异构数据集成与可视化等手段,开展了陆生大中型动物红外相机全境监测与评估、陆生大中型动物实时组网传输与智能识别、鸟类全境监测、森林动态样地监测、栖息地动态遥感监测等一系列内容,最后集成于科研监测信息服务平台。 三、实际达到性能指标。 1、每年在全区100个公里网格开展陆生大中型动物野外调查3次,收集到大中型兽类及地面活动鸟类视频与照片(有效动物照片93607份)、空间位点、数量、行为、生境等数据,获得了相对多度、占域率、日活动节律等指标。 2、在车八岭建立20公顷森林监测样地和19个40m×40m 海拔梯度森林监测样地,共调查到植物个体11773个植物个体。完成20公顷森林监测样地714个土壤取样工作,并形成10个土壤元素的空间分布图。 3、建立大中型动物实时组网传输与后台管理系统,搭建了4个700M网络基站,并在每个公里网格里部署一台700M红外相机,实现了保护区全区无线网络覆盖和红外相机监测图像的实时传输;700M无线网络平均上行速率为50Mbps/秒,下行速率为100Mbps/秒,上行速率峰值达到68.4Mbps/秒,下行速率峰值达到112.7Mbps/秒,实现了提供图像的自动采集、高速传输、存储、展示与共享功能。 4、开发红外相机监测数据分析处理与管理系统。建立大中型兽类物种创建特征模型库,目标检测准确度达91.6%,可自动从监测图像中提取时间、地点、野生动物物种及个体数量等核心要素信息并写入数据库中,大幅度提升保护区红外相机监测图像数据的分析处理速度。 5、搭建森林样地综合数据管理平台,集成整合2017年车八岭自然保护区完成的20公顷森林监测样地调查数据,并结合保护区业务工作实现森林样地调查、资源数据展示、统计分析、汇总等功能。 6、研发基于卫星遥感及地理信息系统的栖息地质量监测管理系统,集成整合车八岭自然保护区40余年卫星遥感数据,应用webGIS等技术实现保护区栖息地本底数据长时间序列的可视化分析、栖息地质量监测和评价等功能。 7、项目实行期间共获实用新型专利1项,软件著作权7件,发表论文17篇,出版专著3部。 四、成果的创造性、先进性。 1、系统构建自然保护地陆生大中型动物及其栖息地全境监测与评估体系,开展应用示范,为解决当前保护地本底不清的问题提供技术支撑。 集成优化红外相机技术、卫星遥感技术、信息技术等现代监测技术,克服传统“点”尺度监测技术的局限性,以陆生大中型兽类、地面活动鸟类及栖息地状况、人类活动等主要调查对象,构建野生动物综合监测技术体系。 2、自主研发陆生大中型动物实时组网监测、传输与自动识别智能化技术,弥补野外传统调查方式的不足,提升海量图像及视频数据分析处理效率。 面向自然保护地陆生大中型动物监测数据的获取、传输、存储、处理与应用的紧迫需求,在车八岭自然保护区构建700MHzFDD-LTE 传输网络。700MHz频段具备频点低,传输损耗低,覆盖范围大,穿透力强的优势,更适用于野外大面积大范围的移动数据传输覆盖。目前,车八岭保护区为我国唯一实现全境网络覆盖的自然保护区。 3、集成整合多源异构的监测数据,自主研发车八岭保护区生物多样性综合监测大数据综合信息服务平台,实现数据资源“采集-存储-管理-分析-可视化”的科研监测信息化体系。 建立了红外相机智能分析处理系统、野外科研监测移动智能化管理系统、森林大样地综合数据管理系统、基于卫星遥感及地理信息系统的栖息地质量监测管理系统等。实现了从信息源、数据采集、数据存储、数据分析到数据应用的一体集成和从源头到终端的自动化、智能化分析与应用,全面提升保护区决策、管理和服务水平,为我国自然保护地智能管护提供示范样板。 五、存在的问题。 1、生物多样性监测涵盖类群和层次有待完善。 2、资源管护和科研监测需进一步紧密结合,完善科学保护和科学管理。 3、智慧保护区建设目标任重道远。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2021-03-26 |
| 研究起止时间: | 2012-06-01至2020-10-31 |
| 所属行业: | 农、林、牧、渔业 |
| 所属高新技术类别: | 环境保护 |
| 评价单位名称: | 广东省林学会 |
| 评价日期: | 2021-01-21 |
