|
||
被动声学监测设备性能比较及对鸟声识别的影响
生物多样性
2024, 32 (10):
24273-.
DOI: 10.17520/biods.2024273
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。 ![]() View image in article
图6
在草地环境中6种录音设备对应的鸟声识别结果(正确识别的数量)。(a)四声杜鹃; (b)红翅凤头鹃; (c)长尾缝叶莺; (d)黄胸草鹀。
正文中引用本图/表的段落
对每台录音设备在每组实验中采集到的鸟鸣声信号, 利用BirdNET进行鸟声类别识别, 其中不同变量下正确识别的结果如图5 (林地植被类型)和图6 (草地植被类型)所示。识别结果显示, AudioMoth采集的录音信号在不同鸟类间的识别结果波动巨大, 特别是采集的长尾缝叶莺和黄胸草鹀鸣声信号的正确识别准确率估算均值仅有0.01和0.04。在进行现场实验之前, 我们在半消声室中对每种类型的两台录音设备进行了2 m距离的MLS信号音频回放实验, 并利用Adobe Audition 2021对采集音频计算幅频响应曲线。结果表明, 6种类型的录音设备具有良好的一致性(两台同型号设备具有一致的幅频响应曲线图)。现场回放实验结束后, 通过对6台设备在消声室环境(实验前)和现场实验环境下采集到的两段MLS信号进行频率响应分析对比, 以验证实验过程中录音设备是否正常工作。结果发现AM设备得到的两条频率响应曲线完全不一致, 表示实验过程中功能异常, 而其他5种设备得到的两条频率响应曲线基本拟合一致, 在实验过程中工作正常。因此, 后续分析仅对除AM之外的其他5种录音设备进行对比。在林地环境中, 这5台设备共正确识别了3,526个鸟声音频片段; 而在草地环境中, 识别出的正确鸟声音频片段数量为4,940个。
本文的其它图/表
|