الرصد الصوتي لتحسين عملية الحفاظ على حيوان هاينان جيبون هاينان المهدد بالانقراض
الحل الكامل
هاينان جيبون
HINP
يعتبر جيبون هاينان(نوماسكوس هاينانوس) أحد أكثر الرئيسيات المهددة بالانقراض في العالم، ويعيش في منطقة باوانغلينغ في مقاطعة هاينان بالصين. هناك حاجة إلى تتبع ومراقبة شاملة من أجل الحفاظ عليه بشكل أفضل، ولكن نظراً لصعوبة التتبع في الجسم الحي، هناك حاجة إلى معدات صوتية للمراقبة.
"Tech4Nature" هو مشروع عالمي أطلقه الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة (IUCN) بالاشتراك مع شركة هواوي بهدف تطوير المزيد من تدابير الحماية العلمية، بالإضافة إلى صناعة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتكنولوجيا الرقمية ومعايير القائمة الخضراء للاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة، ويوفر الدعم الفني لمشروع الرصد الصوتي لقرود الجيبون في هاينان. حتى الآن، تم تحقيق التغطية الكاملة لرصد 5 مجموعات عائلية، وتم تحقيق التحديد التلقائي والإرسال العكسي في الوقت الحقيقي للرصد الصوتي لجيبون هاينان.
آخر تحديث 30 Sep 2025
3812 المشاهدات
معرض الصور والفيديو
السياق
التحديات التي تمت مواجهتها
- مراقبة هاينان جيبون هاينان
- فقدان التنوع البيولوجي
- العلاقة بين الإنسان والطبيعة
الموقع
هاينان، جمهورية الصين الشعبية
شرق آسيا
العملية
ملخص العملية
يتم تنفيذ اللبنات الثلاث بالترتيب الزمني. البحث الميداني (BB1) هو الأساس لتخطيط معدات التسجيل الصوتي وتركيبها (BB2) وكذلك (BB2) لتقدير البيانات وإنشاء قاعدة البيانات (BB3)، وتحليل الأنماط الصوتية (BB4)، ونمذجة التعرف (BB5). وقد تم تبادل المخرجات المذكورة أعلاه وتعميمها خلال الندوة الدولية (BB6) من أجل تحقيق المزيد من التأثيرات. تتشارك الكتل الثلاث هدفاً مشتركاً يتمثل في الرصد الصوتي والتعرف الفردي على حيوانات هاينان جيبونز. وهي مصممة للسماح بجمع البيانات خطوة بخطوة وتخزينها وتحليلها لتحقيق الأهداف المذكورة أعلاه.
اللبنات الأساسية
البحث الميداني
من أواخر نوفمبر/تشرين الثاني 2021 إلى أوائل ديسمبر/كانون الأول 2021، أجرى معهد هاينان للمتنزه الوطني بحثاً ميدانياً في المجموعات العائلية الخمس (المجموعة أ - هـ) من حيوانات الجيبون في المحمية وحولها بمشاركة الخبراء والموظفين المعنيين من محمية باوانغلينغ. وقد أنشأ البحث 8 مواقع متمركزة و21 موقعاً للمراقبة، تغطي موطن كل مجموعة من مجموعات جيبون هاينان، بمشاركة 48 عضواً من أعضاء الفريق في وقت واحد.
عوامل التمكين
- تجميع البيانات السابقة لرصد حيوان الجيبون في هاينان
- مشاركة الخبراء ذوي الخبرة
- دعم من معهد هاينان للحديقة الوطنية (HINP)
الدرس المستفاد
وقد وفرت البحوث الميدانية الدعم بالبيانات لحماية حيوان جيبون هاينان، ولعبت دورًا رئيسيًا في استيعاب المعلومات في الوقت المناسب وصياغة خطط الحفظ.
تخطيط معدات التسجيل الصوتي وتركيبها
استنادًا إلى نتائج البحث، جنبًا إلى جنب مع تغطية إشارة 4G، تم تركيب مجموعة من معدات تسجيل الصوت الأوتوماتيكية المحلية المزودة بإشارة 4G، والتي لها وظيفة الإرسال في الوقت الحقيقي (طراز المنتج: LBird-01211) في البيئة النموذجية لحيوان جيبون هاينان في محمية باوانغلينغ.
عوامل التمكين
أظهرت نتائج البحث الميداني أن المجموعة C والمجموعة E تتمتعان بتغطية قوية لإشارة 4G، والتي يمكن أن تفي بشروط الإرسال عن بعد لمعدات التسجيل كما تم اختبارها من قبل الفنيين. لذلك، تم اختيار ثلاث مجموعات من المعدات ومجموعتين من المعدات لنشرها في المجموعة C والمجموعة E على التوالي.
الدرس المستفاد
يقوم الجهاز بتحليل البيانات الصوتية التي تم الحصول عليها عن بُعد بما في ذلك البيئة ومعلومات الموقع ويحاول ممارسة التعرف على الصوت الفردي في منطقة التخطيط من منظور السبر.
التحديد الكمي للبيانات وإنشاء قاعدة البيانات
تم استيراد البيانات الأولية للصوت إلى برنامج Adobe Audition 3.0 أو برنامج Avisoft-SASLab Pro لتحليل الصوت، وأعيدت معاينتها (حجم العينة: 44100 هرتز، حجم النافذة: 1024 نقطة)، ثم حفظها بشكل منفصل بصيغة WAV. اختيرت الأشكال الموجية والمخططات الصوتية عالية الجودة لقياس خصائص نداءات جيبون هاينان، وتحليل الاختلافات في الفهارس الصوتية بين الأفراد، وبناء قاعدة بيانات لأنماط صوت جيبون هاينان على أساس فردي. ثم، إجراء عملية التعرف على الصوت الفردي باستخدام نموذج التعرف على الصوت المنفذ. وأخيراً، يتم تقييم فعالية اكتساب الصوت، وتقييم دقة التعرف على الصوت. من بينها، يتم تقييم تأثير التعرّف على الصوت بشكل أساسي من خلال المقارنة مع البحث الميداني ونتائج رصد الأصوات الأخرى.
عوامل التمكين
استناداً إلى خصائص المجال الزمني والترددات المكتسبة من مجال الترددات الزمنية لجيبون هاينان، تم تحديد المعلمات المستخدمة للتعرف الآلي بالاقتران مع قاعدة البيانات الصوتية. تم استيراد معلمات الترددات الزمنية المختارة إلى برنامج التعرف الآلي وبرنامج الخوارزمية المطورة لتحديد واستخراج نداءات جيبون هاينان من التسجيلات تلقائياً. تم تقييم معلومات مثل عدد حيوانات الجيبون التي قد تكون موجودة في البيانات الصوتية من خلال طرق تجميعية وتمييزية مختلفة.
الدرس المستفاد
تُعد معدات المراقبة الصوتية المؤتمتة بالكامل ذات فائدة حيوية لمعالجة البيانات في هذا المشروع. يتم تخزين البيانات الصوتية المنقولة تلقائيًا في مساحة سحابة هواوي. وبمجرد إنشاء قاعدة بيانات سحابة هواوي السحابية لنمط صوت التنوع البيولوجي في هاينان يمكن التعرف على الصوت الفردي.
تحليل النمط الصوتي
وقد تم الانتهاء من الفرز اليدوي لـ 532 عينة صوتية من جيبون هاينان، بما في ذلك تلك التي تم الحصول عليها أثناء تتبع ومراقبة الجيبون باستخدام مسجل محمول وتلك التي تم الحصول عليها باستخدام مسجل آلي. وخلال عملية الفرز، تم تصنيف ثلاث صفات للتسجيلات في البداية، وهي العالية والمتوسطة والمنخفضة. تم الحصول على 44 تسجيلاً عالي الجودة من سبعة متصلين فرديين. وكان المتصلون الفرديون السبعة هم: GAM1 、GBM1 、 GBSA 、 GGM1 、 GGM1 、 GGM2 、 GDM1 、 GEM1، حيث يمثل الحرف بعد "G" رقم المجموعة العائلية والحرف بعد "M/S" الرقم الفردي للذكر البالغ/دون البالغين من الذكور. تم إجراء حوالي 40.9% فقط من التسجيلات يدوياً. وقد تم توفير الملفات الخام لجميع التسجيلات الآلية من قبل فريق البروفيسور وانغ جيتشاو، وتم نسخ البيانات ذات الصلة احتياطيًا في معهد هاينان للحديقة الوطنية.
عوامل التمكين
معاملات الترددات الميل-الترددات الميلية، هي طريقة لاستخراج سمات غلاف الترددات بواسطة معاملات الترددات الميلية، بعد إضعاف المعلومات عالية التردد على أساس السمع البشري[1]، والتي لها مجموعة واسعة من التطبيقات في مجال الصوتيات البشرية والحيوية. في هذه الدراسة، يتم استخدام MFCCs والاختلافات من الدرجة الأولى والثانية (△△△2) لتحقيق استخراج السمات آلياً.
الدرس المستفاد
تم تحديد 5 نغمات توقيعية لذكر غيبون هاينان (الشكل 1)، بما في ذلك نغمة الذروة، ونغمة aa، ونغمة ما قبل التعديل، ونغمة R0 المعدلة، ونغمة R1 المعدلة.
وفقًا لفرضية المكانة الصوتية، فإن نداءات الأنواع المختلفة تتمايز في نطاقات الوقت والتردد (انظر الشكل 2)، لذا فإن استخراج السمات في نطاق تردد محدد يمكن أن يقلل إلى حد كبير من تأثير الضوضاء، وكلما كان نطاق التردد المحدد أصغر، كلما زاد احتمال استبعاد المزيد من الضوضاء. بالإضافة إلى ذلك، عندما تكون بنية كل وحدات التعرف الدنيا (MRUs) متماثلة، تقل صعوبة التعرف إلى حد كبير.
في ضوء الوضع المذكور أعلاه، في هذه المرحلة من البحث، جربنا (1) تطبيق (1) ما قبل فقط و (2) استخدام ما قبل + n×mR0 كوحدات MRU، على التوالي، ومقارنة نتائج التصنيف لتحديد أنسب استخراج للميزات في العمل اللاحق. في حالة التعليق التوضيحي الصوتي، يمكن تنفيذ جميع الخطوات المذكورة أعلاه تلقائيًا بواسطة كود لغة R.
نمذجة التعرف
نظرًا للعدد الزائد من الميزات، تم استخدام SVM-RFE المصدق عليه من 10 أضعاف لتصنيف SVM-RFE لتصنيف أهمية الميزات بعد استخراجها، ثم تمت إضافة الميزات بالتتابع لتصنيف LDA لتسجيل التغير في الدقة مع عدد الميزات المختارة، وأخيرًا تم تسجيل أفضل عدد من الميزات كمدخلات للتصنيفات اللاحقة (انظر الشكل 8). كانت أعلى دقة لتصنيف LDA هي 89.2% (قبل) / 95.6% (قبل + n×mR0).
بما أن أياً من MFCCs المستخرجة بعدد ثابت من النوافذ لم تحقق نتائج أفضل من طريقة تركيب GMM لتصنيف LDA (6 نوافذ: 86.6%؛ 10 نوافذ: 88.5%؛ 100 نافذة: <80%)، اختبرنا فعالية المصنفات الأخرى باستخدام الميزات المستخرجة بواسطة طريقة تركيب GMM فقط. في هذا الاختبار، قمنا باختيار 20% من البيانات عشوائيًا كمجموعة اختبار، واستخدمنا بقية البيانات لتدريب المصنف، وتم تكرار ذلك 10 مرات لكل دالة نواة لتسجيل توزيع الدقة. من بينها، يكون تأثير تصنيف GMM ضعيفًا عند استخدام pre فقط كوحدة MRU، بينما يكون التأثير أفضل بشكل عام من استخدام pre فقط عند استخدام pre + n×mR0 كوحدة MRU.
عوامل التمكين
هناك العديد من المصنفات التي يمكن استخدامها للتعرف على الأفراد. وبالنظر إلى أداء وإمكانيات المصنفات، قارن هذا البحث فعالية التصنيف لثلاثة مصنفات تم تطويرها بشكل كبير في مجال الصوتيات الحيوية للجيبون أو التعرف على أنماط الصوت البشري، وهي: (1) التحليل التمييزي الخطي (LDA)، (2) آلة ناقلات الدعم (SVM) و (3) GMM (التصنيف عن طريق تحديد التشابه بين البيانات المراد قياسها والبيانات الموجودة).
الدرس المستفاد
تم تحديد الطريقة الأساسية لاستخراج خصائص النمط الصوتي، وتم وضع طريقة نظام أولية للتعرف على الصوت الفردي لحيوان الجيبون من هاينان. تظهر النتائج الأولية التي توصلنا إليها أن طريقة النظام الحالية موثوقة نسبيًا، وتحقق الأهداف المتوقعة من المشروع. من بينها، استخدام ما قبل + n×mR0 كوحدة MRU، واستخراج خصائص نمط الصوت باستخدام طريقة تركيب GMM، واستخدام SVM الخطي للتصنيف سيكون أكثر فعالية. في عمل المتابعة، سيتم استكمال بيانات الأفراد النادرة باستمرار، وسيتم تحسين تصميم نظام الخوارزمية، وسيتم إعطاء قدرة المصنف على التعرف على الأفراد غير المعروفين، وسيتم تقييم أداء النظام بشكل شامل، وذلك لتحقيق التعرف على الصوت الفردي لقرود الجيبون من هاينان في نهاية المطاف.
الندوة الدولية
أشرف على الندوة مكتب الشؤون الخارجية في مقاطعة هاينان، وإدارة الموارد الطبيعية والتخطيط في مقاطعة هاينان، وإدارة البيئة والبيئة في مقاطعة هاينان، وإدارة الغابات في مقاطعة هاينان; وبدعم من مختبر البيانات الضخمة التابع لمعهد بحوث الحضارة البيئية في مقاطعة هاينان، ومركز أبحاث معهد بحوث الحضارة البيئية في مقاطعة هاينان، ومعهد علم الحيوان التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وحديقة شيشوانغبانا النباتية الاستوائية التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، ومعهد حيادية الكربون، وجامعة تسينغهوا، والمعهد المتقدم متعدد التخصصات للبيئة والبيئة، وشركة هواوي للتكنولوجيا., المحدودة، وجامعة هاينان، وجامعة هاينان نورمال، واتحاد الأكاديميين في هاينان، وقاعدة سانيا للأبحاث التابعة للمركز الدولي للخيزران والروطان.
ركزت الندوة التي استمرت يومين على موضوع "الحفاظ على الأنواع الرائدة في الغابات الاستوائية المطيرة - الجيبون" "الحفاظ على التنوع البيولوجي للغابات الاستوائية المطيرة"، وعقدت الندوة في مزيج من الأنشطة عبر الإنترنت وخارجها.
عوامل التمكين
بمناسبة الذكرى السنوية الثالثة لتأسيس معهد هاينان للحديقة الوطنية في هاينان واليوم الدولي الثامن للجيبون (24 أكتوبر 2022)، شاركت إدارة الغابات في مقاطعة هاينان وحكومة بلدية ووتشيشان ومؤسسة هاينان الخضراء للغابات الاستوائية المطيرة الخضراء ومعهد هاينان للحديقة الوطنية في رعاية "الندوة الدولية للحفاظ على الغابات الاستوائية المطيرة لعام 2022" تحت عنوان "حماية الغابات الاستوائية المطيرة - تحقيق القيم البيئية"، والتي دعمتها مؤسسة إيكو فاونديشن العالمية.
الدرس المستفاد
توصل المؤتمر إلى النتائج الملموسة التالية
- ل التوقيع على ميثاق الشبكة العالمية للحفاظ على الجيبون (ميثاق الشبكة العالمية للحفاظ على الجيبون).
- ل الإعلان عن إنشاء أول أمانة للشبكة العالمية لصون الغيبون في معهد هاينان للحديقة الوطنية، والإطلاق العالمي لشعار الشبكة العالمية لصون الغيبون.
- هذا هو الأول من بين أول خمس حدائق وطنية في الصين، وهي أول منظمات محلية لبحوث الحفاظ على البيئة بادرت بإنشاء منظمات دولية لحماية حماية الأنواع العزيزة على قلوبنا والتي لها أهمية تاريخية.
- نشر إعلان الشبكة العالمية للجيبون إعلان الحفاظ على الغيبون في شكل اتحاد الشبكة العالمية للجيبون مع الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة والموارد الطبيعية في جنوب شرق آسيا، مع وجود الجيبون كممثل.
- تقديم قائمة الأنواع ذات الأولوية للمحافظة عليها في متنزه هاينان الوطني للغابات الاستوائية المطيرة مع حالة الغابات الاستوائية المطيرة في هاينان وإصدار قائمة الأنواع ذات الأولوية للمحافظة عليها في متنزه هاينان الوطني للغابات الاستوائية المطيرة رسمياً.
التأثيرات
- تعزيز كفاءة الرصد: يمكن تنشيط المعدات التي تم تركيبها في هذا المشروع عن طريق صوت جيبون هاينان، ثم تسجيل البيانات وإعادة إرسالها في الوقت الحقيقي، ويمكنها أيضًا تحقيق التعرف التلقائي على الصوت، مما يحسن كفاءة الرصد بشكل فعال، ويحقق مرحلة جديدة في الرصد الصوتي لجيبون هاينان.
- المساعدة في الحفاظ على التنوع البيولوجي: إن إنشاء قاعدة البيانات السحابية سيوفر أساساً علمياً لاكتشاف الانفرادي أو المجموعات المحتملة لجيبون هاينان، مما يساهم في الحفاظ على التنوع البيولوجي في هاينان.
- المساهمة في دراسة الإنسان: تمتلك قردة جيبون هاينان نظام تواصل صوتي معقد مشابه للبشر، ونظام تزاوج أحادي أو ثنائي مستقر. يمكن أن تساعدنا دراسة سلوكياتها بدءًا من نظامها الصوتي على فهم أفضل لأصول المجتمع البشري والأسرة واللغة والتواصل وتطور السلوكيات الأخرى.
- زيادة الوعي بالحفاظ على البيئة: تبادل الخبرات في تطبيق التقنيات في الحفاظ على جيبون هاينان، استناداً إلى القيمة الإرشادية والمرجعية للوسائل العلمية مثل التعرف على الصوت والمراقبة الدقيقة في التنمية المستقرة طويلة الأجل لحيوان جيبون هاينان.
المستفيدون
- غيبون هاينان
- المجتمعات المحلية
- مجتمعات المناطق المحمية
- الأكاديميون
- الزوار
أهداف التنمية المستدامة
الهدف 15 من أهداف التنمية المستدامة - الحياة على الأرض
القصة
هاينان جيبون
HINP
في الماضي، عندما كنا نراقب حيوان جيبون هاينان، كان أعضاء فريقنا يطاردونه في الجبال حاملين الكاميرات وأجهزة تحديد المواقع وغيرها من المعدات. ولكننا الآن نستخدم التكنولوجيا للمراقبة الذكية لقرود الجيبون في هاينان. على سبيل المثال، نقوم بتركيب كاميرات الأشعة تحت الحمراء، والمراقبة الصوتية ومعدات الرصد في الوقت الحقيقي داخل موطن قرود جيبون هاينان. بهذه الطريقة، لا داعي للقلق بشأن التحمل البدني والظروف الجوية. إن الجمع بين الوجود البشري والتكنولوجيا يعالج بفعالية مشاكل مثل العمل في الظروف الجوية السيئة والمراقبة أثناء الليل عندما يحتاج البشر إلى الراحة. عندما ضرب الإعصار هاينان، تسبب في حدوث انهيارات أرضية أعاقت العديد من مسارات نشاط حيوانات الغيبون في هاينان بين الجبال. ولمراقبة مسارات نشاطها بشكل أفضل، أنشأنا ممر حبال في الوديان المتضررة من الانهيارات الأرضية. وبالقرب من ممر الحبال هذا، قمنا بمراقبة وملاحظة قرود جيبون هاينان. كنا نتساءل عما إذا كانت ستستخدم ممر الحبال الذي أنشأناه. وبعد مرور شهرين تقريباً، سعدنا برؤية الصور الأولى التي التقطتها كاميرات الأشعة تحت الحمراء والتي تظهر استخدام قرود الجيبون لممر الحبال للوصول إلى الموطن المقابل. وهذا ما جعلنا نشعر بأن جهودنا كانت جديرة بالاهتمام حقاً. إن قرود الجيبون في هاينان مخلوقات ذكية للغاية.
تواصل مع المساهمين
المساهمون الآخرون
ونجيا جين
الاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة
جيتشاو وانغ
معهد هاينان للحديقة الوطنية في هاينان
يانفي تانغ
معهد هاينان للحديقة الوطنية في هاينان
يابينغ وو
هواوي
