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被动声学监测设备性能比较及对鸟声识别的影响
黄万涛, 郝泽周, 张梓欣, 肖治术, 张承云
生物多样性    2024, 32 (10): 24273-.   DOI: 10.17520/biods.2024273
摘要   (798 HTML41 PDF(pc) (1859KB)(1695)  

被动声学监测技术能够以非侵入的方式进行长期有效的监测, 已广泛应用于鸟类的监测, 监测过程收集到的大量数据需要借助自动化识别技术进行分析处理。然而, 不同录音设备的性能差异可能会影响自动化识别软件正确识别鸟类类别的能力。本研究使用国内外6种类型录音设备对4种不同频带范围的鸟声信号进行回放录音, 选取BirdNET作为鸟类鸣声自动识别器, 对2种植被类型录音环境、5种距离和3种声源方向的回放录音信号进行鸟声识别, 评估这些变量对鸟类类别识别性能的影响。通过比较录音设备的基本参数和配置, 并构建广义线性模型(generalized linear model, GLM)对识别结果进行统计分析, 以评估不同录音设备的监测性能。结果表明,录音设备类型显著影响BirdNET对鸟类类别的识别准确率。总体上, 随着距离增加, 设备的监测有效性下降, 且在50 m或更近距离内, BirdNET的识别准确率显著更高。声源方向对识别性能也有影响, 当声源与录音设备方向相反时, 识别准确率显著下降。不同设备对4种不同频带范围鸟声信号的识别有效性存在不一致性。此外, 植被类型显著影响鸟声信号传播的衰减, 草地植被下的总体识别准确率比林地植被高40.1%。本研究建议, 在选择和部署长期录音监测设备前, 除评估成本和参数外, 还应进行实地录音监测有效性的评估。根据评估结果, 优化监测距离和方向设置, 以提升监测策略的有效性。



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图1 位于广州市的两处不同植被类型的回放实验地点。(a)草地; (b)林地。
正文中引用本图/表的段落
现场实验于2024年3月2日在广州进行。广州属于亚热带季风气候, 年均气温约为22.8℃, 7月最热, 1月最冷, 年降水量在1,400-2,000 mm之间。根据植被类型的差异选择了两处实验地点(图1), 两处地点相隔3.02 km。第一处地点位于广州市海珠国家湿地公园(23.05° N, 113.35° E)中的一处林地, 以乔木为主, 为一片典型的亚热带常绿阔叶林地。第二处地点位于广州市大学城的一处开阔的草地(23.03° N, 113.37° E), 代表了广州城市环境下常见的草地生态系统。两处实验地的主要差异在于植被类型, 不存在水体、微环境、气候气象、地势地形等其他明显差异的混淆变量。实验期间, 这两个地点的气温在9-13℃之间, 风速为3级, 湿度为57%, 环境条件相对稳定, 无明显噪音干扰, 不会对录音的收集产生显著影响。
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