野生動物聲紋智能監測系統助力生態環境立體遙感監測體系建設

　　【儀表網 儀表研發】中國科學院動物研究所自主研發的野生動物聲紋智能監測系統取得重要進展，并作為生態環境部“五基”協同生態環境立體遙感監測體系的組成部分亮相“奮進新時代”主題成就展。
 

　　長期以來，野生動物監測是生物多樣性監測的一個難點，尤其是鳥類、鳴蟲等不易被紅外相機探測到的動物類群。聲紋識別為監測這些隱藏的動物提供了新途徑。特別是近年來權威科學數據庫的數據積累和深度學習在聲紋識別中的廣泛應用，加速推進了該領域的發展。中國科學院動物研究所生物多樣性信息學研究團隊長期致力于生物多樣性數據建設與數據挖掘分析，發布了中國生物物種名錄、中國生物地圖、中國動物主題數據庫和生物記app等多款數據產品，得到廣泛應用，在物種圖像和聲音識別方面也積累了豐富經驗。該團隊基于權威的名錄與分布數據庫，采集并整合動物聲紋數據，將深度學習與生態學模型相結合進行聯合建模，構建以鳥類為主的聲紋智能識別模型；并利用物聯網技術，研發了野外拾音傳感器與邊緣計算設備，實時采集環境聲音進行邊緣計算，實時返回識別結果到監測系統中進行分析，構成完整的野生動物音頻自動監測體系。
 

　　目前，野生動物聲紋智能監測系統被生態環境部“五基”協同生態環境立體遙感監測體系采用，是該體系中唯一基于聲紋識別進行生物多樣性監測的設備系統。該系統先期被部署在內蒙古通遼移動監測車及地面監測站等場景開展示范驗證。到目前已經穩定工作超過2000個小時，回傳有效錄音數據近1萬條，監測并識別到60多類環境聲音，系統性能得到有效驗證。此外，研究團隊還為“五基”協同生態環境立體遙感監測體系提供科學數據支撐，支持重點研發課題“重要生態空間人類干擾活動智能識別技術與應用研究”，促進“五基”在生物多樣性監測中的應用。
 

　　在中科院多個項目的支持下，研究團隊已經在北京市密云區、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域部署了10余套智能監測設備，啟動了北京林草系統智能感知應用示范。截至目前，系統已經采集了近7萬條有效聲音數據，監測并記錄到200多種鳥類的鳴聲，將有力支撐這些區域生物多樣性本底調查與長期監測活動，也為中科院物種多樣性數據庫提供源源不斷的動物聲音和分布數據，支撐生物多樣性空間格局及變化的長期研究工作。
 

　　野生動物聲紋智能監測系統主要由中科院動物所動物適應與功能基因組學研究組博士林聰田牽頭完成，綜合運用了該團隊在深度學習方面的技術優勢及中科院長期建設的多個科學數據庫，瞄準生物多樣性監測中的重點與難點，具有廣闊應用前景。該系統研發得到中科院戰略性先導科技專項(A類)“地球大數據科學工程”、中科院“十四五”網絡安全和信息化專項及國家基礎學科公共科學數據中心共同資助。本項目測試設備由生境(北京)科技有限責任公司提供，中科院微電子研究所提供了設備改進建議。