【TWINHOW 高質(zhì)量發(fā)展收錄關(guān)鍵詞：北京 生態(tài)環(huán)境保護(hù) 高質(zhì)量發(fā)展 北京市水務(wù)局 自動(dòng)化科技 人工智能 模式識(shí)別 圖像識(shí)別】

“河湖精靈監(jiān)測(cè)眼”辨音識(shí)鳥 助力河湖生態(tài)監(jiān)測(cè)

“西伯利亞銀鷗、蒼鷺和白琵鷺同框是比較難得的，說(shuō)明這一區(qū)域的鳥類多樣性比較好!”近日，沙河水庫(kù)AI智能監(jiān)測(cè)站點(diǎn)“開工”第一天，就識(shí)別到了50種鳥類，這讓市水務(wù)局水質(zhì)水生態(tài)監(jiān)測(cè)中心的工作人員很是興奮。

這套被譽(yù)為“河湖精靈監(jiān)測(cè)眼”的裝備系統(tǒng)，學(xué)名叫做“河湖鳥類AI智能識(shí)別監(jiān)測(cè)裝備”，去年曾在官?gòu)d水庫(kù)成功監(jiān)測(cè)到國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物黑臉琵鷺的蹤跡。今年，市水務(wù)局將在全市新增設(shè)包括沙河水庫(kù)觀測(cè)站在內(nèi)的12處監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，并在原有“河湖精靈監(jiān)測(cè)眼”裝備系統(tǒng)上增加了“鳥鳴識(shí)別”功能，為河湖生態(tài)監(jiān)測(cè)再添助力。

“AI”觀鳥新添移動(dòng)站點(diǎn)

去年，市水務(wù)部門改變過(guò)去傳統(tǒng)的“人工蹲守”監(jiān)測(cè)方式，開創(chuàng)性的將AI技術(shù)應(yīng)用于水生態(tài)鳥類多樣性監(jiān)測(cè)，建設(shè)了3座河湖鳥類AI智能識(shí)別自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，探索首都河湖鳥類的自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)。

“截至去年12月31日，3座AI監(jiān)測(cè)站(密云水庫(kù)1號(hào)站、官?gòu)d水庫(kù)1號(hào)站和六渡站)共拍攝照片超過(guò)18000張，識(shí)別并記錄的河湖鳥類近40種。”市水務(wù)局水質(zhì)水生態(tài)監(jiān)測(cè)中心高級(jí)工程師楊蓉介紹，觀測(cè)到的鳥類中既有北京地區(qū)常見(jiàn)的普通鸕鶿、蒼鷺、綠頭鴨、白鷺、骨頂雞等，也拍攝到不少“稀客”，如黑臉琵鷺、黑鸛、牛背鷺、紅尾水鴝等。

“今年以來(lái)，密云水庫(kù)不老屯鳥島、官?gòu)d水庫(kù)野鴨湖、永定河盧溝橋和大寧水庫(kù)、潮白河向陽(yáng)閘、沙河水庫(kù)等區(qū)域已經(jīng)有新的AI監(jiān)測(cè)站點(diǎn)入駐了，溫榆河公園、南海子郊野公園、團(tuán)城湖、泃河等傳統(tǒng)‘觀鳥圣地’的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)正在加緊推進(jìn)中。”楊蓉介紹，今年水務(wù)系統(tǒng)選擇鳥類聚集、繁衍、遷徙的區(qū)域，計(jì)劃再建設(shè)12處監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，其中包括11處固定站點(diǎn)和1處移動(dòng)站點(diǎn)。

官?gòu)d水庫(kù)六渡站觀測(cè)到的黑鸛。

“鳥鳴識(shí)別”功能可準(zhǔn)確判斷種類

今年，河湖鳥類AI智能識(shí)別監(jiān)測(cè)裝備還增加了新功能——“鳥鳴識(shí)別”功能，即通過(guò)采集鳥鳴聲就能準(zhǔn)確判斷鳥的種類。

“鳥鳴聲也同千差萬(wàn)別的人聲一樣，具有高度差異化的特質(zhì)。”楊蓉表示，聲音識(shí)別不同于圖像識(shí)別，它受空間范圍限制較小，而且還能從樹叢等復(fù)雜地形中采集信息，不容易受到物體遮擋等干擾，更適合鳥類信息采集工作。

實(shí)現(xiàn)鳥鳴聲識(shí)別的第一步，是建立本地區(qū)鳥鳴信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為聲音識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行“建模”。技術(shù)人員從鳥類公開數(shù)據(jù)集中下載了包括綠頭鴨、蒼鷺、鸕鶿等在內(nèi)的20種北京地區(qū)常見(jiàn)鳥類的鳴聲構(gòu)建數(shù)據(jù)集，并通過(guò)在站點(diǎn)周邊安裝的四向拾音器采集鳥類聲頻并保存，與數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)進(jìn)行識(shí)別。

楊蓉介紹，河湖鳥類信息的采集主要會(huì)受到風(fēng)聲水聲等環(huán)境噪聲的干擾，為降低這類干擾，系統(tǒng)預(yù)設(shè)了適應(yīng)濾波算法，能在識(shí)別前對(duì)常見(jiàn)的環(huán)境噪聲進(jìn)行消除，“初步試用證明，鳥鳴識(shí)別對(duì)一些鳴聲高亢的鳥類、背景聲音不復(fù)雜的鳥類和一些非特殊的單一叫聲，識(shí)別準(zhǔn)確率還是非常理想的。”此外，遇到?jīng)]有預(yù)存在數(shù)據(jù)庫(kù)的鳥鳴，系統(tǒng)還會(huì)對(duì)信息進(jìn)行保存、檢測(cè)，經(jīng)過(guò)專業(yè)人員確認(rèn)后，作為新的樣本擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)。

智能監(jiān)測(cè)浮游生物提效10倍

目前，AI技術(shù)在本市水生態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域主要應(yīng)用于鳥類、魚類和浮游生物監(jiān)測(cè)三個(gè)方面。

“鳥類、魚類的監(jiān)測(cè)比較容易想象，在相對(duì)微小的浮游生物監(jiān)測(cè)方面，AI技術(shù)也可以發(fā)揮驚人效能。”楊蓉說(shuō)，過(guò)去，水務(wù)部門針對(duì)浮游生物的監(jiān)測(cè)主要依靠人工鏡檢識(shí)別。“這非?？简?yàn)‘眼力’，即便是熟練的技術(shù)員，每天最多也就處理10多個(gè)樣品，再多了眼睛就會(huì)又花又澀。”楊蓉說(shuō)。

為克服傳統(tǒng)鏡檢法的不足，進(jìn)一步提高浮游生物監(jiān)測(cè)效能，市水務(wù)部門組織開展了浮游生物AI智能識(shí)別技術(shù)研究。借助AI“電子眼”，通過(guò)先進(jìn)成熟的“流式細(xì)胞技術(shù)”，導(dǎo)入樣品、聚焦、拍攝、識(shí)別、計(jì)數(shù)……實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化一站式識(shí)別，可在無(wú)人值守條件下完成浮游生物種類、比例、密度等多指標(biāo)自動(dòng)分析和輸出。“利用AI技術(shù)現(xiàn)在每天能識(shí)別100多個(gè)樣品，并且極大地提高了準(zhǔn)確性和效率。”楊蓉說(shuō)。(記者 王天淇 通訊員 許睿 劉波)