紅外相機技術在自然保護區監測研究中的應用分析

葉靜

摘要：指出了監測野生動物棲息情況是自然保護區非常重要的工作內容之一。科學有效的監測措施有助于更好地掌握野生動物的生存情況與種群變化信息，從而為相關保護措施的實施以及評估管理等提供重要依據。紅外相機監測技術干擾小、受限因素也不多，因此受到業內的廣泛認可，被廣泛應用于自然保護區的野生動物監測方面。對紅外相機技術在自然保護區監測研究中的應用展開了討論，以期對相關機構有所幫助。

關鍵詞：紅外相機;自然保護區;監測

中圖分類號：S863 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（ 2020） 2-0036-02

1 引言

國外很早就開始利用紅外相機進行野生動物的監測工作，比如印度Nagara - hole國家公園曾就使用紅外相機技術來監控園區內孟加拉虎的種群分布情況[1]。與國外相比，國內對于紅外相機的應用起步相對較晚。但近年來意識到該技術的巨大優勢，國內一些自然保護區也逐漸開始選擇該技術來取代傳統技術形式對野生動物進行監測[2]。就當前使用現狀而言，一些自然保護區對該技術的應用依然并不嫻熟，故有必要就紅外相機監測技術使用要點進行探討[3]。

2 紅外相機技術原理概述

紅外相機技術也被稱為紅外線觸發自動數碼相機陷阱技術，是典型的無人自動拍攝技術，目前被廣泛應用于自然保護區中對野生動物進行監測等方面[4]。依據不同的工作模式可以將其劃分為固定時間間隔的拍攝模式以及觸發式的拍攝模式[5]。前者經常被用在目標動物高頻次出現的環境中，用以觀察并記錄個別動物或者動物家庭的行為;而后者則大多用在研究對象出現頻率不高的情況下，例如，記錄鳥巢掠食者以及大型獸類行為等[6]。但無論何種工作模式，其主要工作原理基本一致，即當溫血動物等從相機前方經過，環境溫度往往會與動物體溫之間產生一個差值，從而使得相機周圍的熱量發生一個較為明顯的波動，該波動再被紅外接收設備獲取后隨即生成一個脈沖信號，并借此觸發相機工作[7]。另外，紅外相機技術支持定性以及定量兩個方面地分析研究，且整個監測技術也支持晝夜連續不間斷的工作。可以看出該技術無論在人員勞動強度改善方面還是對環境所產生的影響、對自然保護區野生動物造成的干擾等方面均具有巨大的優勢。

3 紅外相機野外布設要點分析

3.1 相繼間距的合理設置

在野外布設過程中尤其要注意對兩臺相機之間間距的合理設置，此外還應當充分考量野生動物棲息場所的環境情況、所需要監測目標種類、監測的意圖以及監測背景等要素。通常而言，任何兩個相機之間均應當保持各自的獨立性。如若布設間距過近則可能會在較短的時間間隔中得到同一只動物的影像資料，此時兩個布設點位之間的數據將不再彼此獨立。一般兩個點位之間的間距以不大于100 m為宜。

3.2 相機監測方向

翻閱大量資料不難發現，一些紅外相機所捕捉到的圖像信息存在過度曝光等情況，究其原因主要是當時環境下太陽光直射傳感器設備，而太陽光中的紅外部分觸發相機動作所致。因此在布設過程中應當確保相機規避太陽光的直射情況，比如日出、日落的東西方向，盡可能的將相機朝向北側。

3.3 設備的固定與高度設計

為了適應各種復雜的使用環境，現代的紅外相機往往兼具了多種可固定方式，例如可以借助相機背部的金屬固定支架從而利用鐵絲或者細繩等將其捆綁在樹干上。對于一些特別復雜難以可靠固定的情況，也可以在確保不遮蔽視野的情況下利用膠帶等將其纏繞至可靠物體上。實際應用過程中經常出現由于降雨等惡劣天氣導致相機記錄的照片數據被損壞的現象，因此使用過程中務必確保相機的上下銜接位置密封的可靠性，避免漏水等情況發生。必要時可以利用膠帶等進行再次可靠密封或者將其安置在不易被雨水沖擊的環境中，固定時應當保證相機固定的穩定性，確保其不會輕易的松動或者被偷。

相機安裝高度應當根據所需要監控的對象的不同而決定。一般情況下將相機的高度設置在目標監視動物的肩部位置即可，所拍攝到的圖片的質量也會比較理想。如若所需監測的對象并非單個個體而是整個群體，例如需要對大中型獸群進行全面監測，此時則應將相機安置在距離地面0.4～1 m的高度處。

3.4 相機的偽裝

通常用于自然保護區監測的相機在設計過程中會對其外觀以及顏色等進行針對性的優化，設備的外殼大多涂有迷彩或者經過特殊表面工藝處理，因此設備放置于野外可以不用再對其進行額外的偽裝處理。而如若需要監測違規違法盜獵等行為，為了避免被相關人員發現，此時則需要對相機進行必要的偽裝處理。偽裝用品可以就地選擇，但務必保證整個偽裝的穩定性，避免松動等可能遮蔽相機鏡頭情況發生。

4 應用案例分析

4.1 相機布設與應用

某自然保護區需要對其獸類資源情況進行監測，用于為下一步野生動物保護措施的制定提供重要依據。為此，該自然保護區采購了多臺紅外相機，用于野外監測。現場布設過程中，大多數相機被固定于較為大型的喬灌木上，距離地面高度為100 cm，整個監測視野相對寬闊。相機鏡頭和地面基本保持平行，監視范圍控制在30度以內。所能捕捉到的動物影像資料均為地面活動的個體。相機鏡頭或朝南或朝北，盡可能避免早晚太陽的直射導致相機工作異常。隨后對相機的閃光、時間以及拍攝間隔等都進行統一的設置，對各個相機的坐標點位、相機型號、鏡頭方向以及電池情況等進行逐一記錄，以便于定期對相機存儲卡以及電池等進行及時更換。

對于相機所收集到的數據，使用專業的圖片查看軟件對每張相片的時間、內容等進行逐一分析，并依據拍攝的內容對動物物種以及種群分布等進行判斷。對地點以及時間相近的拍攝到的動物進行包括體型、毛色以及斑紋等比對，從而了解其是否屬于同一次數，針對不同次數的相片則定義為獨立的照片。實際單相機的拍攝率（w）以及拍攝率（W）定義為：