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候鳥調(diào)查是鳥類生態(tài)學(xué)研究和保護(hù)管理的基礎(chǔ)，隨著科技發(fā)展，雷達(dá)、無人機(jī)、衛(wèi)星跟蹤等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用于候鳥調(diào)查研究，雖然一定程度的彌補(bǔ)傳統(tǒng)調(diào)查方法的不足，但如何對(duì)大范圍環(huán)境下，快速對(duì)候鳥種類，數(shù)量做到精確識(shí)別的路上，還有很多問題待解決。

在這里我們以“天樞遙感智能視覺平臺(tái)為例”介紹“AI和無人機(jī)照片”結(jié)合進(jìn)行候鳥計(jì)數(shù)調(diào)查的基本能力的測(cè)試。

測(cè)試數(shù)據(jù)情況

4張無人機(jī)拍攝的鳥群活動(dòng)區(qū)域圖片，將其依次命名為bird1、bird2、bird3、bird4：

作業(yè)路線

樣本集制作

1、鳥種分類

因圖片分辨率較低，且測(cè)試人員缺少動(dòng)物保護(hù)相關(guān)專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，故僅對(duì)圖片中涉及到的鳥類根據(jù)自定義規(guī)則劃分成以下4類：

2、樣本標(biāo)注

將4張圖片上傳至天樞-遙感智能視覺平臺(tái)，利用平臺(tái)標(biāo)注工具對(duì)圖片中鳥類開始標(biāo)注。

3、訓(xùn)練集、測(cè)試集劃分

將樣本集中的4張圖片劃分訓(xùn)練集和測(cè)試集，其中bird2、bird4用作訓(xùn)練集，bird1、bird3用作測(cè)試集。

注：訓(xùn)練集用于模型訓(xùn)練，測(cè)試集用于檢驗(yàn)訓(xùn)完的模型效果。

模型訓(xùn)練

利用天樞平臺(tái)中的模型訓(xùn)練—目標(biāo)識(shí)別算法模塊，配置訓(xùn)練參數(shù)，提交訓(xùn)練任務(wù)。

模型測(cè)試

模型訓(xùn)練完成之后，利用天樞平臺(tái)的遙感解譯功能，對(duì)bird1、bird3兩組測(cè)試集進(jìn)行解譯，得出結(jié)果如下：

bird1測(cè)試集結(jié)果

bird3測(cè)試集結(jié)果

2、精度統(tǒng)計(jì)

注：準(zhǔn)確率=模型正確識(shí)別出的鳥數(shù)量/模型識(shí)別出的鳥總數(shù)量   （包括鳥位置的正確性）

召回率=模型正確識(shí)別出的鳥數(shù)量/人工標(biāo)注的鳥總數(shù)量   （包括鳥位置的正確性）

說明：部分鳥的類別由于數(shù)量稀少，故結(jié)果占比較大，導(dǎo)致分?jǐn)?shù)較低。

3、成果截圖

bird1測(cè)試集成果截圖：

bird3測(cè)試集成果截圖：

4、后續(xù)改進(jìn)計(jì)劃

（1）當(dāng)前圖片分辨率偏低，人工做樣本標(biāo)注時(shí)，無法清晰的區(qū)分更多鳥的種類或狀態(tài)。如對(duì)分類規(guī)則的邊界不清晰不明確，則訓(xùn)練出的模型效果難以保證。后續(xù)可以通過增加無人機(jī)拍攝照片的分辨率來豐富其它鳥類別的識(shí)別，提高樣本標(biāo)注質(zhì)量和模型精度。

（2）當(dāng)前各類別樣本數(shù)量不均衡，一定程度上會(huì)影響模型的訓(xùn)練結(jié)果。后續(xù)可通過增加不同場(chǎng)景下各種鳥類的樣本，進(jìn)一步增強(qiáng)模型的泛化性能和精度。

5、總結(jié)

本次測(cè)試，通過天樞-遙感智能視覺平臺(tái)模型自訓(xùn)練能力， 1人1天時(shí)間，完成從樣本的清洗、標(biāo)注到模型的訓(xùn)練、測(cè)試和發(fā)布的全流程工作。經(jīng)分析，利用2組訓(xùn)練集訓(xùn)出的模型在另兩組測(cè)試集上的表現(xiàn)綜合來看效果良好，不分類的條件下準(zhǔn)召率均能達(dá)到94%以上，分4類的條件下各類別的平均準(zhǔn)確率也能夠達(dá)到90%。因此，本次測(cè)試能夠證明利用基于AI的天樞平臺(tái)可大幅度提高自然保護(hù)區(qū)鳥類監(jiān)測(cè)識(shí)別的生產(chǎn)效率和識(shí)別精度。

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為何要數(shù)候鳥？這是保護(hù)候鳥及其棲息地的重要依據(jù)。一來鳥類數(shù)量與其瀕危狀態(tài)評(píng)估相關(guān)，二來鳥類擁有強(qiáng)大飛行能力，可以快速、主動(dòng)選擇高質(zhì)量、低風(fēng)險(xiǎn)的生活環(huán)境，通過統(tǒng)計(jì)候鳥種類、數(shù)量可以反映某一區(qū)域環(huán)境質(zhì)量變化，在這過程中從業(yè)者的目的不變，方式上我們?cè)敢馓岢龈玫募夹g(shù)上，降低這個(gè)過程中的重復(fù)工作。

本文引用：

【候鳥成群飛，數(shù)量如何計(jì) — 中國(guó)科學(xué)院】

http://www.cas.ac.cn/kx/kpwz/202201/t20220113_4822056.shtml