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【OD体育】“无人机+红外热成像”助力蜘蛛猿等猿类物种研究

2021-10-31 来源:OD体育网址
  • 本文摘要:图为无人机上热像仪摄制的地面可行性测量数据示例。

    图为无人机上热像仪摄制的地面可行性测量数据示例。从图中可看见两只蜘蛛猿;图右侧为伪彩色热光学温标。利用该数据,可预估蜘蛛猿的体表温度在30℃左右。

    野生动物保护者一般来说依据准确的动物种群数量来采行涉及维护要求及行动;然而,由于展开实地勘查十分艰难且花费极大,大部分树根栖物种的涉及数据十分缺少实效性。据麦姆斯咨询报导,一支研究团队为了解决这些挑战,用于配备了红外热像仪(TIRcamera)的无人机来监控LosArbolesTulum地区头猴、蜘蛛猿及猩猩等灵长类动物种群的数量,LosArbolesTulum是一片距墨西哥金塔纳罗奥州地区图卢姆(Tulum)大约14公里的住宅开发区。在该地区,每2公顷土地上的房屋只容许占有5%的土地,因此到目前为止,这片400公顷土地98%的面积依然是森林。

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    该项目指出,配备红外热像仪的无人机可顺利地用作证实郁闭林冠森林中蜘蛛猿的不存在及数量。这类植被为中常绿乔木,树高大约30米,地形比较平缓。研究方法该技术可应用于在有其他体型相近物种大量逗留的林冠区域中确认蜘蛛猿的产于及种群数量,用于红外热像仪可精确地将蜘蛛猿与其他物种区分。由于与周围环境和物种比起,蜘蛛猿的体温比较较高,因此用于红外热像仪很更容易找到他们。

    由于它们常常活动在森林树冠顶部,并且往往睡觉在树枝末端,因此在空中观测比地面具有显著优势。自2016年11月起,研究人员对生活在LosArbolesTulum的蜘蛛猿持续展开研究,它们也早已习惯人类的不存在。

    无人机配备的融合照相机所摄制的红外热光学图片右图为无人机配备的融合照相机所在A、B两点飞行中期间所记录的红外热光学图片,左图为2018年6月20日19:30睡眠中方位A,右图为2018年6月20日5:45分睡眠中方位B。两次飞行高度都在地面以上70米,约在树冠以上40-45米。右侧为与伪彩色热光学图像比较不应的温标。

    蜘蛛猿的方位用箭头标示,圆圈回应一位人类观察者在地上数猿类的数量。在研究这些热红外数据时,也不会在这些图像中看见一些误解热源,尤其是夜间勘查搜索时(左图),例如,一些树枝在白天吸取了太阳的热量,晚上就不会沦为暗淡的热源。研究设备本研究所用于的无人机是一架550mm四轴飞行器,其挤制铝材框架由悬臂和玻璃纤维板包含,可获取拟合的重量强度性能;该无人机由14.8V锂聚合物电池获取动力,当无人机加装红外热像仪时,该电池可获取大约10分钟的飞行中时间。Pixhawk2.1自动驾驶仪用作运营开源的ArduCopter固件,可在配备和操作系统时获取高度灵活性。

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    自动驾驶仪配备为容许手动驾驶员或自动(实编程)飞行中。在本研究的所有飞行中过程中,热像仪皆以90度的横向角度向上。为了较为地面勘查与无人机勘查中蜘蛛猿的数量,研究小组首先必须确认蜘蛛猿否不会在17:30到19:00之间经常出现在它们睡眠中方位。

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    一旦证实,他们不会驾驶员无人机飞到蜘蛛猿睡眠中点,地面勘查不会在刚好在睡眠中方位统计资料数量;接着,第二天日落之前不会在同一方位用于两种方法再行统计资料一遍,并较为无人机和地面勘查的夜间和早晨的数据。测试过程及涉及分析为了对猿类展开空中勘查,必须预先在睡眠中方位地面以上60-70米的无人机飞行中范围内展开预先编程的网格飞行中(gridflight)。

    网格飞行中时间大约4至8分钟之间,明确时间各不相同被测场地的面积、飞行高度以及为画面选取的重合与旁向重合的百分比。此外,已完成睡眠中方位绕行单棵树冠飞行中、4次滑翔的飞行中时间为5分钟。2018年6月10日至23日期间,在指定的3个睡眠中方位,展开了33次无人机配备红外热像仪飞行中(29次网格飞行中和4次滑翔飞行中)。猿类对无人机最少见的反应是转变方位或向上移动几米。

    一旦无人机勘查已完成(一般来说是在勘查开始6-10分钟后),许多猿类都会返回原本的方位。研究中,不止一次经常出现一只猿类对头顶上的无人机收到尖叫声。尽管如此,这些猿类对无人机的反应并没引起任何出现异常变化。

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    例如,在无人机开始勘查前在玩游戏的幼猿,在整个飞行中期间还是之后嬉戏。地面勘查(即由地面观察员计数猿类的数量),由五名经验丰富的观察员已完成勘查,为其配有双筒望远镜,以帮助计算出来猿类数目,并利用全球定位系统(GPS)标记猿类亚群的方位。

    检验无人机计数与地面测量的一致性,研究展开了一致性分析。为了便于较为,将无人机飞行中的红外热光学视频的子样本编辑成20个30秒长的视频。研究结论在展开这些基于无人机的物种计数试验中,通过较为无人机取得的大量数据集与同时间地面勘查的结果,研究人员需要证明红外热像仪可作为一项不切实际且有效地的研究方法,来提供郁闭林冠森林中蜘蛛猿的不存在及数量数据。

    研究中用于了网格飞行中和滑翔飞行中两种方式,以确认这两种方法来观测和计数蜘蛛猿的可行性。此外,无人机取得的红外热光学数据可用作改良物种产于模型、计算出来种群密度。研究人员指出,利用红外热光学技术可以协助空缺现有关于蜘蛛猿产于及数量的科学知识空白。

    此研究项目由美国国家地理学不会(NationalGeographicSociety,WW-198EC-17)、英国科学和技术设施理事会全球挑战研究基金(UKScienceandTechnologyFacilitiesCouncilGlobalChallengesResearchFund,ST/R002673/1)和LosArbolesTulum联合资助。


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