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

　　這套被譽(yù)為“河湖精靈監(jiān)測眼”的裝備系統(tǒng)，學(xué)名叫做“河湖鳥類AI智能識別監(jiān)測裝備”，2022年曾在官廳水庫成功監(jiān)測到國家一級保護(hù)動物黑臉琵鷺的蹤跡。2023年，北京市水務(wù)局將在全市新增設(shè)包括沙河水庫觀測站在內(nèi)的12處監(jiān)測站點(diǎn)，并在原有“河湖精靈監(jiān)測眼”裝備系統(tǒng)上增加了“鳥鳴識別”功能，為河湖生態(tài)監(jiān)測再添助力。

　　“AI”觀鳥新添移動站點(diǎn)

　　去年，市水務(wù)部門改變過去傳統(tǒng)的“人工蹲守”監(jiān)測方式，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，建設(shè)了3座河湖鳥類AI智能識別自動監(jiān)測站，探索首都河湖鳥類的自動化、智能化監(jiān)測。

　　“截至去年12月31日，3座AI監(jiān)測站（密云水庫1號站、官廳水庫1號站和六渡站）共拍攝照片超過18000張，識別并記錄的河湖鳥類近40種?！笔兴畡?wù)局水質(zhì)水生態(tài)監(jiān)測中心高級工程師楊蓉介紹，觀測到的鳥類中既有北京地區(qū)常見的普通鸕鶿、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，密云水庫不老屯鳥島、官廳水庫野鴨湖、永定河盧溝橋和大寧水庫、潮白河向陽閘、沙河水庫等區(qū)域已經(jīng)有新的AI監(jiān)測站點(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)測站點(diǎn)建設(shè)正在加緊推進(jìn)中?！睏钊亟榻B，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)測站點(diǎn)，其中包括11處固定站點(diǎn)和1處移動站點(diǎn)。

　　“鳥鳴識別”功能可準(zhǔn)確判斷種類

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

　　“鳥鳴聲也同千差萬別的人聲一樣，具有高度差異化的特質(zhì)?！睏钊乇硎?，聲音識別不同于圖像識別，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)鳥鳴聲識別的第一步，是建立本地區(qū)鳥鳴信息數(shù)據(jù)庫，為聲音識別系統(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)常見鳥類的鳴聲構(gòu)建數(shù)據(jù)集，并通過在站點(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)庫比對進(jìn)行識別。

　　楊蓉介紹，河湖鳥類信息的采集主要會受到風(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，能在識別前對常見的環(huán)境噪聲進(jìn)行消除，“初步試用證明，鳥鳴識別對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，識別準(zhǔn)確率還是非常理想的?！贝送?，遇到?jīng)]有預(yù)存在數(shù)據(jù)庫的鳥鳴，系統(tǒng)還會對信息進(jìn)行保存、檢測，經(jīng)過專業(yè)人員確認(rèn)后，作為新的樣本擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫。

　　智能監(jiān)測浮游生物提效10倍

　　目前，AI技術(shù)在本市水生態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域主要應(yīng)用于鳥類、魚類和浮游生物監(jiān)測三個(gè)方面。

　　“鳥類、魚類的監(jiān)測比較容易想象，在相對微小的浮游生物監(jiān)測方面，AI技術(shù)也可以發(fā)揮驚人效能。”楊蓉說，過去，水務(wù)部門針對浮游生物的監(jiān)測主要依靠人工鏡檢識別?！斑@非常考驗(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，再多了眼睛就會又花又澀?！睏钊卣f。

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