2019年，車八嶺成為了全國首個全境全覆蓋700兆網絡的自然保育區。同時，透過人工智能辨識，我們分辨出紅外相機拍到的幾萬張照片都是哪些動物，準確率高達99％。在不打擾動物的前提下，拍到了這些國家重點保護物種…
出品：格致論道講壇
以下內容為廣東車八嶺國家級自然保育區管理局局長束祖飛演講實錄：
大家好，我是束祖飛，來自廣東車八嶺國家級自然保育區。今天想跟大家分享如何讓保護區變得更加智慧的故事。
▲1998年長江特大洪水
我出生在安徽無為，在中學時候的一個暑假，發生了1998年長江特大洪水災害。看到了離家鄉不遠的村莊被淹沒，我很震驚。當時我就在想，我以後要做自然保育，來守護家鄉。
1999年，我來到安徽黃山林業學校的自然保育區資源管理專業學習，這個專業當時也是全國唯一的。
▲2002年，來到位於廣東韶關的車八嶺
2002年畢業後，我從安徽來到廣東，乘著綠皮火車行駛一千多公裏，又轉了幾次的客車，透過彎彎曲曲的盤山公路搖搖晃晃地來到了車八嶺保護區。
▲左：住在博物館裏
右：保護區內的鄉村面貌
車八嶺位於廣東最北的韶關市，在來之前我就想，廣東是改革開放的前驅，發展得應該非常好。但是來到保護區後，我發現情況並非如此。我被安排住在博物館的裙樓裏，而且是兩個同事住一間房。保護區離縣城有45公裏，每一周有一部小班車來回一次。我是每三四個月去才一次縣城，買一點生活用品。初到此地，當地的語言也聽不懂。右邊的這張照片就是當時車八嶺保護區核心區內村莊的面貌，可以很明顯地看出並不發達。
因為我學的是自然保育區資源管理，所以被分配到資源管護科工作。管護科的主要工作任務是巡山護林，做好森林防火工作，以及協助做一些野外調查工作。
▲左：每年都要在野外工作100多天；
右：時不時還會遇到些「小夥伴」
在巡山的過程當中，我們也經常會遇到一些危險，比如說遇到胡蜂、螞蟥還有毒蛇等。右邊這張照片就是走在前面的兩個同事不小心捅到了馬蜂窩，前面兩個人沒事，後面的人遭殃了。我也是深受其害，被蜇了七八針。
在來車八嶺之前，我在報紙上看到車八嶺是華南虎最後出沒的地方。車八嶺有很多珍稀的野生動物，但是我來到車八嶺10多年，很難看到大型或者中型的獸類。因為大中型獸類的嗅覺非常地靈敏，人類要靠近的時候，它遠遠地就溜掉了。
▲左：腳印
中：水鹿取食痕跡
右：糞便
在巡山的時候，我經常會看到一些動物的腳印以及它取食的痕跡，甚至還會看到很新鮮的糞便。但是看不到真的動物，更別說拍到它的照片了 。
我們只能在保護區博物館裏面拍到動物的標本。
終於看到了動物在野外的樣貌
2014年，我被輪崗到了科研宣教科，我就先去倉居里面看了一下有什麽器材。
我翻到了40台紅外相機，而且分為3個型號。我們知道，紅外相機可以安裝在山上，只要有溫血動物經過它的感應區，它就會根據動物跟環境之間的溫差，觸發自動拍照。
▲左：野豬 Sus scrofa
右：白鷴 Lophura nythemera
我當時就在博物館後面的山上安裝了紅外相機。幾天過後，就拍到了有野豬和白鷴的照片與影片。原來這些動物離我們的生活並不遠，只不過我們很難去看到它。
在學會紅外相機的安裝和使用之後，我和兩位同事一起沿著海拔梯度，也就是從最低的海拔到最高的海拔，從330米到1256米，這樣的100米一段的高程進行布設。因為我之前從事了12年的資源巡護，所以對山裏面的情況非常熟悉，布設相機的工作也就更容易進行。圖中的藍色的點就是我們布設紅外相機的點。
我們找一些獸道來安裝，尤其是高海拔的巖石區域。在2016年的時候，我們把紅外相機裝在樹上，拍到了國家重點保護動物中華鬣羚。當時拍到的影片被央視新聞直播間報道，這對我們來說又是一個激勵。因為這讓全國人民都知道，車八嶺仍然有中華鬣羚這種國家重點保護動物的存在，這也是在高海拔巖石區域第一次拍攝到它。
就這樣，我們看到了很多的野生動物。但是沿著海拔梯度布設的相機相對集中，很多地方還是空白。我就在思考，如何知道整個保護區究竟有什麽動物？它們分布在哪裏？活動的情況怎麽樣？
▲2017-2018年，布置紅外相機公裏網格化全境監測
帶著這個問題，我找到了中國科學院動物研究所的專家團隊。在專家團隊的指導下，我們在整個車八嶺保護區設定公裏網格化全境監測。在保護區裏面設定了80個面積1平方公裏的公裏網，在區外周邊設定[p] 20個1平方公裏的公裏網，一共有100個。區內跟區外對比，就能知道保護區裏面的物種跟區外的物種它們的變化和活動有什麽區別。
按照這樣的方法，我們又購置了100台全新的紅外相機。工作人員不僅有我們的同事，還招募了當地村民。在安裝之前，要先培訓，教他們怎麽樣安裝和偵錯。安裝現場有一根棍子，像右圖這樣，它高度是1米5，作用是確定紅外相機拍攝的距離。
▲小麂的出現位置和活動時間
公裏網的設定有什麽作用？在2017年的時候，我們監測到了三有保護動物小麂的出現位置和活動狀況。區內的網格的顏色越深，表示小麂在該網格裏被拍到的次數越多，越淺則被拍到的次數越少，白色的網格表示沒有拍到。由此，我們可以一目了然整個保護區的這些物種的分布以及活動情況。
我們把所有的工作人員和村民被劃分成5組，每組負責20台相機，每隔三四個月更換一次電池和儲存卡。取到儲存卡後，還要進行數據分析。每一次都會獲得幾萬張照片和影片，我們要逐一進行鑒定和統計，這個過程耗費了大量的時間。公裏網裏高山遍布，甚至沒有路。所以每次取儲存卡都要六七天的時間，每一組上山一天只能安裝3到4個相機。
我們不怕艱苦，我們有比艱苦更多的收獲。而最擔心的是紅外相機損壞，一旦損壞，幾個月的數據都沒有了，一直以來的努力和艱苦也就付之東流了。
建立智能分析平台
我就想，如果有一種即時上傳的紅外相機，能把數據直接傳到雲平台上，那不就迎刃而解了麽。
▲700兆赫網絡
我聽說東北虎豹國家公園有一項700兆赫的即時傳輸的新技術，於是在2018年，我前往去東北虎豹公園進行學習，回來之後就在車八嶺保護區建了4個這樣的基站。
▲左：給紅外相機裝上無線即時上傳的天線
右：700兆赫頻段無線網絡傳輸基站
這4個基站覆蓋了整個車八嶺保護區，讓每個網格都有訊號。我們又購置了100台有天線的紅外相機，這樣就可以將拍到的影片和照片透過網絡傳輸到電腦上。2019年，車八嶺保護區建成了全國自然保育區第一個全境全覆蓋的700兆赫網絡。
有了紅外相機即時上傳，也有了700兆赫的基站，我們還缺少能夠自動分析和智能辨識的雲服務平台。於是，我們又找到了中國科學院電腦網絡資訊中心的專家團隊，也就是今天我來到的這裏。此時此刻，千裏之外的車八嶺保護區的野生動物影片和照片就正在往我們腳下這棟樓裏傳輸。
我們跟網絡中心進行了深度的合作，紅外相機的影片照片傳輸到700兆赫網絡，由700兆赫網絡經過核心網傳輸到中國科學院電腦網絡資訊中心的中國科技雲。雲平台除了影像的即時上傳和儲存，更重要的是可以幫助我們實作智能辨識和關聯分析。
▲智能雲服務：紅外相片物種智能辨識
比如像紫嘯鶇和白鷴，這些物種拍到的次數比較多，辨識率也就非常高，白鷴辨識率達到了99%。這就減少我之前講的取回來的幾萬張照片後鑒定統計的工作量。
除了可以辨識照片，影片也可以被人工智能辨識，準確率也達到了百分之九十多。這兩個影片是同一個位置同一台相機拍到的不同物種。上面的影片是豹貓，下面的是食蟹獴。
辨識之後，雲平台會進行關聯分析，對拍攝到物種的位置分布和活動時間等進行統計。這張圖上顯示的是2021年度豹貓在車八嶺保護區的分布情況。左邊的圖可以看出豹貓出現區域範圍，顏色比較深的格子就是拍到豹貓次數比較多的。藍綠色的柱狀圖是豹貓月度活動時間，可以看出豹貓出現最多的是6月份。右下角的紅色柱狀圖是日間活動表，每天早上5點和半夜的時候，豹貓出現率最高。這幫我們節省了很多的工作量。
發現鴛鴦繁殖的最南端
還有一個非常重要的在車八嶺取得的成果。在2020年3月14日，即時傳輸的相機在車八嶺保護區拍到了一對鴛鴦。
鴛鴦一直被認為只是在廣東越冬而已，不會在此進行繁殖活動。在這之前，繁殖活動的範圍最南端是在廣西桂林、四川包括江西等地。我們發現這對鴛鴦之後，當天就在這個相機周邊又增加了兩台紅外相機。
兩個多月之後，我們發現另外兩台相機拍到了一只雌鴛鴦帶著三只小鴛鴦，這就足以證明鴛鴦在廣東會進行繁殖。那麽還有一只雄性的鴛鴦去哪裏了？事實上，雄性鴛鴦把小鴛鴦孵出來之後就離開了，後面都是雌鴛鴦來帶著這幾只小鴛鴦寶寶的。
2021年，我們在【動物學雜誌】上發表了鴛鴦在廣東繁殖的新紀錄，這也是中國大陸最南端的新紀錄。
▲上：水鹿、小靈貓
下：黃腹角雉、海南鳽
在20年前，我只能看到水鹿的腳印、取食痕跡，還有它新鮮的糞便，卻看不到它的真的照片。建成網格化的監測之後，終於拍到了水鹿的照片。
透過紅外相機的網格化和即時傳輸技術，我們首次在車八嶺保護區發現了小靈貓、黃腹角雉等國家重點保護物種的影像資料，還拍到了全球瀕危的海南鳽。新技術和智能化管理，確實為保護區帶來了很多美好的東西。
▲左：鳥類網格檢測樣線
右：鳥類聲音自動監測
除了地面生活的溫血動物，其他動物要如何監測呢？這些物種的情況是紅外相機拍不到的。比如說在林冠層活動的林鳥，它不在地面附近活動，紅外相機就拍不到。我們可以透過觀鳥，以及記錄鳥的鳴叫聲音，再將手動獲得的鳥類監測數據匯入到雲服務平台，雲服務平台同樣可以進行智能分析。
▲蜂類全境監測
除了鳥類，我們針對各個種類的昆蟲，也有不同的監測方法。比如蜂類昆蟲是采用蘆葦制成的人工巢管來進行監測的。
▲左：蝴蝶全境監測
右：菌食昆蟲全境監測
蝴蝶的監測采取了掃網的形式。右邊的圖片是正在進行菌食性昆蟲的收集。
除了動物之外，我們還可以監測環境和植物。我們建了樣地，進行樹木的長期監測，還有水文的、土壤的、氣象的以及林冠層的監測。這些都可以在雲服務平台上進行分析和智能展示。
▲衛星遙感監測全境棲息地質素
我們還與中國科學院空天資訊創新研究院合作 ，對車八嶺保護區棲息地的關鍵時間節點進行監測分析，主要關註土地利用和人為活動的變化情況。2008年南方發生了冰雪災害，很多高山上的樹木全部被折斷了，車八嶺保護區減少了21萬立方米的活立木蓄積量。透過這樣的監測，到了2017年，我們看到車八嶺的植被又恢復到冰災前的樣貌。
▲左：金斑喙鳳蝶 Teinopalpus aureus
右：金葉含笑 Michelia foveolata Merr. ex Dandy
保護棲息地就是保護野生動物，很多野生動物跟植物之間是相互關系、相互依存的。比如左邊是中國唯一的一級保護蝶類金斑喙鳳蝶，也是世界八大名貴蝶之首。這只是雄性，是我們2015年在車八嶺保護區拍的。它為什麽能夠出現在車八嶺？透過調查，我們發現金斑喙鳳蝶依賴寄主植物而生。在我們車八嶺高山上就有它的寄主植物——木蘭科的金葉含笑。這就是動物跟植物的相互依存。
記下保護區的美
如何能夠讓保護區變的更加智慧？關鍵就在於看得見、管得住。
現在，我們整個保護區「網絡全覆蓋」。獸類、鳥類、昆蟲、植物、棲息地，每一層都有一張圖，並整合、融合到「資源一張圖」。我們要進一步開發「智慧雲服務」，建設看得見、管得著的智慧保護區。
自從有了朋友圈過後，我的朋友圈裏80%以上都在釋出車八嶺的美。
上面影片是在車八嶺拍到的中華鬣羚。它頸部的長毛叫鬃毛，這也是鬣羚的主要特征之一。它在高山上活動，特別是在有些巖石的高山上經常會在夜間出現。
還有4K高畫質拍的豹貓。豹貓是很機靈的，它正在自拍，還在玩耍。這就是互不打擾的相逢。
回想到20年前我剛來車八嶺的時候，這裏沒有網絡訊號，巡護工作只依賴於護林員的兩條腿來完成。20年後，建成了天空地一體化的科研智能監測體系，車八嶺保護區發生了非常大的變化。
現在保護區的工作重點也和20年前大不相同。20年前的工作重心是防止亂砍亂伐、偷盜林木和捕獵野生動物，而現在這些破壞行為已經減少。在2023年，車八嶺被評為「中國生物圈保護區野生動物智能監測示範保護區」，今天的保護區需要有更多有技術、有追求、有情懷的年輕人。
但實際上，再智慧的保護區也需要堅守和傳承。我們期待更多有情懷並且耐得住寂寞的有誌青年加入車八嶺保護區。
謝謝大家！
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