北京今年将增加12处河湖鸟类智能监测点
北京青年报客户端 2023-04-11 09:51

“西伯利亚银鸥、苍鹭和白琵鹭同框还是比较难得的,说明这一区域的鸟类多样性较好。”水暖莺飞时,新建的沙河水库AI智能监测站点“开工”首日,识别鸟类物种数就达到50种之多。北京市水务局表示,沙河水库观测站是市水务系统“河湖鸟类AI智能识别监测装备”今年新设的12处站点之一,该装备系统被誉为“河湖精灵监测眼”,曾于去年在官厅水库成功监测到国家一级保护动物黑脸琵鹭影像。

据介绍,2022年,市水务部门改变过去传统的“人工蹲守”监测方式,开创性地将AI技术应用于水生态鸟类多样性监测,建设了3座河湖鸟类AI智能识别自动监测站,探索首都河湖鸟类的自动化、智能化监测。

AI智能识别自动监测最大优点在于受自然条件影响小,对人力的依赖度低,准确度高。该装备配置有超高清摄像头、鸟鸣声四向拾音器、终端计算机等硬件系统,具有模块化、低功耗优点,还能适应没有市电、没有光纤的野外环境,经测试在阴雨条件下可连续运行至少96小时以上。

“截至去年12月31日,3座AI监测站(密云水库1号站、官厅水库1号站和六渡站)共拍摄照片超过18000张,识别并记录的河湖鸟类近40种。”据北京市水务局水质水生态监测中心高级工程师杨蓉介绍,观测到的鸟类中既有北京地区常见的普通鸬鹚、苍鹭、绿头鸭、白鹭、骨顶鸡等,也拍摄到不少“稀客”,包括部分珍稀鸟类或北京地区出现较少的鸟类,如黑脸琵鹭、黑鹳、牛背鹭、红尾水鸲等。

“今年,密云水库不老屯鸟岛、官厅水库野鸭湖、永定河卢沟桥和大宁水库、潮白河向阳闸、沙河水库等区域已经有新的AI监测站点‘入驻’了。”杨蓉介绍,鉴于去年三个站点试运行成效显著,结合前期全市水生态监测的情况,今年水务系统选择鸟类聚集、繁衍、迁徙的区域,计划在全市范围内再建设12处监测站点,其中包括11处固定站点,以及1处移动站点。

值得注意的是,今年新设的唯一的移动站点将被“委以重任”。“固定站点设备牢固可靠,监测稳定连贯,但同时也存在着监测区域局限、监测对象单一等弊端。比如,大型鸟比较喜欢停驻的地方,许多体型较小的鸟可能就不敢停留,如果仅仅依赖固定站点,会限制监测的灵活性,而移动站点就能有效规避这一问题”。

除了稳定“扩编”之外,今年河湖鸟类AI智能识别监测装备还增加了新的“武艺”。经过技术改造,水质水生态监测中心为系统添加了“鸟鸣识别”功能,通过采集鸟鸣声准确判断鸟的种类。

实现鸟类鸣声识别的第一步,就是建立本地区鸟鸣信息数据库,为声音识别系统进行“建模”。技术人员从鸟类公开数据集中下载了包括绿头鸭、苍鹭、鸬鹚等在内的20种北京地区常见鸟类的鸣声构建数据集。通过在站点周边安装的四向拾音器采集鸟类声频并保存,与数据库比对进行识别。

“遇到没有预存在数据库的鸟鸣,系统会对信息进行保存、检测和裁剪,经过专业人员确认后,作为新的样本扩充数据库。”谈及AI鸟类监测的“小目标”,杨蓉表示,将在数据充足、技术成熟的基础上,推动鸟鸣与图像的复合识别,实现这一点能极大提高监测的效率及准确度。

此外,在相对微观的浮游生物监测方面,AI技术可以发挥很大的作用。杨蓉介绍,过去水务部门针对浮游植物的监测主要依靠人工镜检识别的方法,需要人工肉眼在显微镜下对藻包液样品中的浮游动植物种类、数量进行识别。

“这非常考验‘眼力’,即便是熟练的技术员,每天最多也就处理10多个样品。”杨蓉说,借助AI“电子眼”,同时在先进成熟的“流式细胞技术”加持下,导入样品、聚焦、拍摄、识别、计数——整个过程自动化一气呵成,能在无人值守条件下完成浮游生物种类、比例、密度等多指标自动分析和输出。

“利用AI技术现在每天能做100多个样品,并且极大地提高了准确性和效率。”杨蓉表示,AI智能等新技术的全面深化应用,正迅速成为首都水文向智慧化挺进的强力助推,为首都水务现代化发展提供全面系统、及时准确、高效安全的有力支撑。

文/北京青年报记者 解丽  通讯员 许睿 刘波

编辑/崔毅飞

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