利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建野生動物聲紋智能監(jiān)測系統(tǒng)

長期以來，野生動物監(jiān)測是生物多樣性監(jiān)測的一個難點，尤其是鳥類、鳴蟲等不易被紅外相機探測到的動物類群。聲紋識別為監(jiān)測這些隱藏的動物提供了新途徑。特別是近年來權(quán)威科學(xué)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)積累和深度學(xué)習(xí)在聲紋識別中的廣泛應(yīng)用，加速推進了該領(lǐng)域的發(fā)展。BioONE項目生物多樣性信息學(xué)研究團隊長期致力于生物多樣性數(shù)據(jù)建設(shè)與數(shù)據(jù)挖掘分析，發(fā)布了中國生物物種名錄、中國生物地圖、中國動物主題數(shù)據(jù)庫和生物記app等多款數(shù)據(jù)產(chǎn)品，得到廣泛應(yīng)用，在物種圖像和聲音識別方面也積累了豐富經(jīng)驗。該團隊基于權(quán)威的名錄與分布數(shù)據(jù)庫，采集并整合動物聲紋數(shù)據(jù)，將深度學(xué)習(xí)與生態(tài)學(xué)模型相結(jié)合進行聯(lián)合建模，構(gòu)建以鳥類為主的聲紋智能識別模型；并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)了野外拾音傳感器與邊緣計算設(shè)備，實時采集環(huán)境聲音進行邊緣計算，實時返回識別結(jié)果到監(jiān)測系統(tǒng)中進行分析，構(gòu)成完整的野生動物音頻自動監(jiān)測體系。

野生動物聲紋智能監(jiān)測硬件

野生動物聲紋智能監(jiān)測軟件系統(tǒng)

目前，野生動物聲紋智能監(jiān)測系統(tǒng)被生態(tài)環(huán)境部“五基”協(xié)同生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測體系采用，是該體系中唯一基于聲紋識別進行生物多樣性監(jiān)測的設(shè)備系統(tǒng)。該系統(tǒng)先期被部署在內(nèi)蒙古通遼移動監(jiān)測車及地面監(jiān)測站等場景開展示范驗證。到目前已經(jīng)穩(wěn)定工作超過2000個小時，回傳有效錄音數(shù)據(jù)近1萬條，監(jiān)測并識別到60多類環(huán)境聲音，系統(tǒng)性能得到有效驗證。此外，研究團隊還為“五基”協(xié)同生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測體系提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，支持重點研發(fā)課題“重要生態(tài)空間人類干擾活動智能識別技術(shù)與應(yīng)用研究”，促進“五基”在生物多樣性監(jiān)測中的應(yīng)用。

車載聲紋監(jiān)測系統(tǒng)

用戶證明材料

在中國科學(xué)院多個項目的共同支持下，研究團隊已經(jīng)在北京市密云區(qū)、溫榆河公園、永定河公園及野生動物救助中心等多種典型生境、生物多樣性豐富的重點區(qū)域部署了10余套智能監(jiān)測設(shè)備，啟動了北京林草系統(tǒng)智能感知應(yīng)用示范。截至目前，系統(tǒng)已經(jīng)采集了近7萬條有效聲音數(shù)據(jù)，監(jiān)測并記錄到200多種鳥類的鳴聲，將有力支撐這些區(qū)域生物多樣性本底調(diào)查與長期監(jiān)測活動，也為中國科學(xué)院物種多樣性數(shù)據(jù)庫提供源源不斷的動物聲音和分布數(shù)據(jù)，支撐生物多樣性空間格局及變化的長期研究工作。

證明材料

野生動物聲紋智能監(jiān)測系統(tǒng)主要由中國科學(xué)院動物研究所動物適應(yīng)與功能基因組學(xué)研究組的林聰田博士牽頭完成，綜合運用了該團隊在深度學(xué)習(xí)方面的技術(shù)優(yōu)勢及中國科學(xué)院長期建設(shè)的多個科學(xué)數(shù)據(jù)庫，瞄準生物多樣性監(jiān)測中的重點與難點，具有廣闊的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)研發(fā)得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項（A類）“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”（XDA19050202）、中國科學(xué)院‘十四五’網(wǎng)絡(luò)安全和信息化專項（CAS-WX2021PY-0202 ）及國家基礎(chǔ)學(xué)科公共科學(xué)數(shù)據(jù)中心共同資助。本項目測試設(shè)備由生境(北京)科技有限責(zé)任公司提供，感謝中國科學(xué)院微電子所提供設(shè)備改進建議。

審核編輯：郭婷