CN104121893A - 基于无人机的野生动物群落状态监测方法 - Google Patents

基于无人机的野生动物群落状态监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的野生动物群落状态监测方法，不但可以实现对野生动物种群分布、生长情况的监测，还可实现对濒危、极危动物和外来物种的跟踪监测，可以在野生动物资源保护领域大显身手，经过前期试验阶段已充分验证其在取证调查、预警震慑、协同跟踪等方面都能收到很好的效果，该方法避免了原始人工巡查的局限，大大减少了监测巡护设备的成本。具有监测范围广，对物种检测多样性，提供资料迅速及时等特点。

Description

基于无人机的野生动物群落状态监测方法
技术领域
本发明属于野生动物群落监测领域，具体涉及一种基于无人机的野生动物群落状态监测方法。
背景技术
野生动物的生存与发展维系着整个生态系统的平衡与稳定。野生动物种类、数量和栖息地状况是生态系统变化和反映管理策略的重要指示因子。野生动物监测的意义在于了解野生动物种群的现状和变化、提供野生动物数量和栖息地状况的必要信息、制定野生动物管理策略、评估野生动物价值、掌握野生动物资源现状，帮助研究人员掌握野生动物资源现状以及野生动物资源的动态变化，为有效保护、持续利用、科学管理野生动物资源提供依据。
野生动物监测对于保护稀濒危野生动物物种尤为重要。野生动物监测，主要面临环境复杂性、动物习性特殊性和差异性等挑战。野生动物监测是国内外研究的热点领域，而目前国内有关野生动物的长期动态监测的研究还十分缺乏，目前存在的问题是野生动物监测中专业人员相对匮乏，缺乏资源环境基础数据的长期积累,对野生动物种分布的关键地区和保护区的投入不足等。
1995年我国野生动物监测网络扩大到国家陆生野生动物监测中心、省级野生动物监测站和野生动物定位监测点三部分。我国不仅将对鸟类、兽类、两栖类、爬行类等进行种群监测,还对野生动物的栖息环境、饲养状况、贸易状况等进行监测。2000年国家林业局陆生野生动物与野生植物监测中心正式成立,标志着我国野生动物监测步入正轨。国家林业局于2005 年启动全国野生动物疫源疫病监测体系建设，全国已建立150 处国家级、402处省级以及一大批市县级野生动物监测站点，分布在候鸟迁飞通道、迁徙停栖地、繁殖地、越冬地等野生动物重点活动区域，主要目的是用于监测防控高致病禽流感疫情，但是监测站点布局有限，难以全面覆盖野生动物集中活动区域，还存在监测盲区，监测能力还有待提高，一些技术问题尚未解决。传统野生动物保护监测方式不利于研究人员全面、准确、及时地掌握野生动物资源现状以及野生动物资源的动态变化。
发明内容
针对上述现有监测方式存在的不足，本发明提供一种基于无人机的野生动物群落状态监测方法，具有监测范围广，对物种检测多样性，提供资料迅速及时等特点。
为解决上述现有监测方式存在的不足，本发明提供的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在无人机中预设濒危和极危动物360度照片数据库；
2）通过给无人机配备彩色CCD任务载荷或红外探测设备，并在特定区域进行定点飞行或大范围巡查飞行，同时进行高密度拍摄和GPS定位功能；
3）将拍摄的图片和GPS定位数据通过无线网络实时传回地面控制中心，同时从照片中获取特征数据并与步骤1）中预设的数据库照片进行比对，若相符，则无人机通过定位信息进行搜寻并跟踪飞行；若不符合，则继续飞行；
4）地面控制中心基于定点飞行或巡查飞行采集的照片进行野生动物种群数量的估测；地面控制中心还根据跟踪飞行拍摄的照片对濒危和极危动物的生长状态进行分析。
所述无人机还设有红外传感器，当探测视野内无红外感应时，彩色CCD任务载荷或红外探测设备处于休眠状态，当有野生动物闯入时，红外传感器检测到野生动物的热释，瞬时启动彩色CCD任务载荷或红外探测设备进行拍摄。
步骤4）中所述野生动物种群数量的估测方法为：首先，将能够辨认为同一只动物的照片设为一只，按此方法统计所有照片中所有动物的数量为N0；其次，根据N=αN0，计算每种动物的数量并保存，其中α为该种动物近5年连续监测的出现率，0＜α≤1。
当所计算的N达到濒危和极危动物的标准时，将该动物的照片数据预设至步骤1）的预设濒危和极危动物360度照片数据库中。
步骤4）中所述地面控制中心通过分析跟踪飞行拍摄的照片，判定照片资源已足够提供用于充分了解濒危和极危动物的生长状态的资料时，向无人机发送指令，让其解除跟踪飞行状态，继续进行定点飞行或巡查飞行。
所述地面控制中心还建有目标区域所有动物的360度特征照片数据库，提取定点飞行或巡查飞行采集的照片特征与该数据库进行比对，当出现陌生特征时，发出警报，并单独将该图片进行备份，进一步分析是否有新物种闯入。
当确定有新物种闯入时，将新物种特征信息存入步骤1）中预设的360度照片数据库中，同对濒危和极危动物的跟踪拍摄相同处理，以实现后期对新物种的跟踪分析。
地面控制中心通过分析跟踪飞行拍摄的照片，判定照片资源已足够提供用于充分了解新物种的生长状态的资料时，向无人机发送指令，让其解除跟踪飞行状态，继续进行定点飞行或巡查飞行。
本发明所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，相比于现有技术具有如下优势：
1）相比传统的布置摄像头监控的方法，采用无人机进行拍摄，显示出了她天生的使用便捷与低成本优势，在野生动物监测领域发挥出了最大的优势，无论是昼间、夜间，高山、峭壁，无人机轻松翻山越岭，高速度飞行高密度拍摄，为研究、决策人员提供了最真实的第一手影像资料；
2）不但可以实现对野生动物种群分布、生长情况的监测，还可实现对濒危、极危动物和外来物种的跟踪监测；
3）监测范围无动物时采用休眠模式可以大大减少一些无关照片的采集，减少传送的数据量，也减轻了后期照片处理的工作量，有利于提高监控效率。
综上所述，本发明所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，可以在野生动物资源保护领域大显身手，经过前期试验阶段已充分验证其在取证调查、预警震慑、协同跟踪等方面都能收到很好的效果，该方法避免了原始人工巡查的局限，大大减少了监测巡护设备的成本。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示的一种基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在无人机中预设濒危和极危动物360度照片数据库；
2）通过给无人机配备彩色CCD任务载荷或红外探测设备，并在特定区域进行定点飞行或大范围巡查飞行，同时进行高密度拍摄和GPS定位功能；
3）将拍摄的图片和GPS定位数据通过无线网络实时传回地面控制中心，同时从照片中获取特征数据并与步骤1）中预设的数据库照片进行比对，若相符，则无人机通过定位信息进行搜寻并跟踪飞行；若不符合，则继续飞行；
4）地面控制中心基于定点飞行或巡查飞行采集的照片进行野生动物种群数量的估测；地面控制中心还根据跟踪飞行拍摄的照片对濒危和极危动物的生长状态进行分析。
所述无人机还设有红外传感器，当探测视野内无红外感应时，彩色CCD任务载荷或红外探测设备处于休眠状态，当有野生动物闯入时，红外传感器检测到野生动物的热释，瞬时启动彩色CCD任务载荷或红外探测设备进行拍摄；步骤4）中所述野生动物种群数量的估测方法为：首先，将能够辨认为同一只动物的照片设为一只，按此方法统计所有照片中所有动物的数量为N0；其次，根据N=αN0，计算每种动物的数量并保存，其中α为该种动物近5年连续监测的出现率，0＜α≤1；当所计算的N达到濒危和极危动物的标准时，将该动物的照片数据预设至步骤1）的预设濒危和极危动物360度照片数据库中；步骤4）中所述地面控制中心通过分析跟踪飞行拍摄的照片，判定照片资源已足够提供用于充分了解濒危和极危动物的生长状态的资料时，向无人机发送指令，让其解除跟踪飞行状态，继续进行定点飞行或巡查飞行。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，地面控制中心还建有目标区域所有动物的360度特征照片数据库，提取定点飞行或巡查飞行采集的照片特征与该数据库进行比对，当出现陌生特征时，发出警报，并单独将该图片进行备份，进一步分析是否有新物种闯入；当确定有新物种闯入时，将新物种特征信息存入步骤1）中预设的360度照片数据库中，同对濒危和极危动物的跟踪拍摄相同处理，以实现后期对新物种的跟踪分析；地面控制中心通过分析跟踪飞行拍摄的照片，判定照片资源已足够提供用于充分了解新物种的生长状态的资料时，向无人机发送指令，让其解除跟踪飞行状态，继续进行定点飞行或巡查飞行。

Claims (8)

1.基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在无人机中预设濒危和极危动物360度照片数据库；
2）通过给无人机配备彩色CCD任务载荷或红外探测设备，并在特定区域进行定点飞行或大范围巡查飞行，同时进行高密度拍摄和GPS定位功能；
3）将拍摄的图片和GPS定位数据通过无线网络实时传回地面控制中心，同时从照片中获取特征数据并与步骤1）中预设的数据库照片进行比对，若相符，则无人机通过定位信息进行搜寻并跟踪飞行；若不符合，则继续飞行；
4）地面控制中心基于定点飞行或巡查飞行采集的照片进行野生动物种群数量的估测；地面控制中心还根据跟踪飞行拍摄的照片对濒危和极危动物的生长状态进行分析。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，所述无人机还设有红外传感器，当探测视野内无红外感应时，彩色CCD任务载荷或红外探测设备处于休眠状态，当有野生动物闯入时，红外传感器检测到野生动物的热释，瞬时启动彩色CCD任务载荷或红外探测设备进行拍摄。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，步骤4）中所述野生动物种群数量的估测方法为：首先，将能够辨认为同一只动物的照片设为一只，按此方法统计所有照片中所有动物的数量为N0；其次，根据N=αN0，计算每种动物的数量并保存，其中α为该种动物近5年连续监测的出现率，0＜α≤1。
4.根据权利要求3所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，当所计算的N达到濒危和极危动物的标准时，将该动物的照片数据预设至步骤1）的预设濒危和极危动物360度照片数据库中。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，步骤4）中所述地面控制中心通过分析跟踪飞行拍摄的照片，判定照片资源已足够提供用于充分了解濒危和极危动物的生长状态的资料时，向无人机发送指令，让其解除跟踪飞行状态，继续进行定点飞行或巡查飞行。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，所述地面控制中心还建有目标区域所有动物的360度特征照片数据库，提取定点飞行或巡查飞行采集的照片特征与该数据库进行比对，当出现陌生特征时，发出警报，并单独将该图片进行备份，进一步分析是否有新物种闯入。
7.根据权利要求6所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，当确定有新物种闯入时，将新物种特征信息存入步骤1）中预设的360度照片数据库中，同对濒危和极危动物的跟踪拍摄相同处理，以实现后期对新物种的跟踪分析。
8.根据权利要求7所述的基于无人机的野生动物群落状态监测方法，其特征在于，地面控制中心通过分析跟踪飞行拍摄的照片，判定照片资源已足够提供用于充分了解新物种的生长状态的资料时，向无人机发送指令，让其解除跟踪飞行状态，继续进行定点飞行或巡查飞行。
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