China Nature Watch: использование технологий для сбора и применения информации о биоразнообразии для содействия принятию решений, учитывающих интересы биоразнообразия
Полное решение
Система управления данными о фотоловушках: Страница идентификации видов
Shan Shui Conservation Center
Базовые данные о биоразнообразии имеют ключевое значение для принятия решений и практической деятельности по сохранению биоразнообразия, однако они сталкиваются с дефицитом данных и информационной асимметрией. С помощью технологических инструментов China Nature Watch стремится укрепить сбор данных о биоразнообразии из различных источников, особенно с помощью "гражданской науки", облегчить применение данных в планировании землепользования и участии общественности, а также внедрить сохранение биоразнообразия в основную деятельность.
В частности, технологии позволяют найти эффективные решения для 3 модулей:
- Управление данными фотоловушек: разработка онлайновой системы управления данными с использованием искусственного интеллекта для упрощения и ускорения сбора и обработки данных фотоловушек.
- Визуализация данных гражданских ученых: использование PowerBI для автоматического анализа и интерактивной визуализации записей о видах, собранных гражданскими учеными.
- Инструмент оценки воздействия на биоразнообразие (BiA): интеграция экологических и строительных данных из различных источников данных для обеспечения мгновенного запроса оценки воздействия на биоразнообразие для строительных проектов через облачную платформу.
Последнее обновление: 30 Sep 2025
2246 Просмотров
Контекст
Решаемые задачи
Каждый процесс обработки данных о биоразнообразии - от сбора, обработки, визуализации до применения - громоздок и утомителен, требует много повторяющегося труда и остро нуждается в упрощении и автоматизации.
- Управление данными с помощью фотоловушек: мониторинг с помощью фотоловушек на базе сообществ сталкивается с такими узкими местами, как низкая эффективность (например, сбор данных у местных наблюдателей, ручная идентификация видов) и нестабильное и относительно низкое качество данных (например, неправильные и отсутствующие данные, высокий процент пустых фотографий).
- Визуализация данных "гражданской науки": продукты визуализации статичны и зависят от конкретной кампании, создаются вручную на нескольких этапах каждой кампании, что отнимает много сил у специалистов по охране природы и обеспечивает лишь запоздалую обратную связь с "гражданскими учеными".
- Оценка воздействия на биоразнообразие: нехватка данных и отсутствие публичного доступа к ним ограничивают сценарии использования данных. Кроме того, оценка воздействия на биоразнообразие проводится вручную для каждого запроса, а отчеты составляются вручную.
Расположение
Китайская Народная Республика
Восточная Азия
Процесс
Краткое описание процесса
Общее планирование и развитие партнерских отношений обеспечили конкретную основу для проекта.
Данные фотоловушек являются неотъемлемым источником данных о распределении видов для базы данных Nature Watch. Система управления данными фотоловушек ускоряет общий рабочий процесс и способствует своевременному вводу данных фотоловушек в базу данных. Что касается данных гражданских ученых, являющихся еще одним источником данных о видах, то платформа визуализации помогает вдохновить энтузиазм гражданских ученых и увеличить количество наблюдений за видами. Оба компонента накапливают данные для инструмента BiA, способствуя более точной оценке.
Более того, платформа визуализации и инструмент BiA включают в себя общественную коммуникацию, направленную на различную аудиторию, дополняя друг друга для достижения конечной цели - актуализации биоразнообразия.
Строительные блоки
Анализ рабочих процессов, создание партнерств и общее планирование
Годы исследований и природоохранной практики не только подчеркнули важность данных о биоразнообразии, но и выявили недостатки текущего рабочего процесса, начиная от неэффективного управления данными, отсутствия интеграции данных и заканчивая ограниченными возможностями применения данных в открытом доступе. Кроме того, такой рабочий процесс в основном осуществляется человеком и часто включает в себя много повторяющейся работы, отнимающей огромное количество времени у специалистов по охране природы.
Вслед за быстрым развитием технологий мы постепенно осознали их потенциал для решения наших "болевых точек". Для того чтобы использовать технологические инструменты в наиболее востребованных местах, был проведен систематический обзор и анализ текущего рабочего процесса с целью выявления узких мест с высокими приоритетами и возможных решений. Размышления начались в мае 2018 года и были реализованы с июня 2019 года после появления потенциальных технических партнеров. На основе систематического анализа рабочего процесса и тесного партнерства мы составили пошаговый план, направленный на разработку модулей один за другим, учитывая наши ограниченные ресурсы и трудовые ресурсы (например, от приложения-ассистента для мониторинга ловушек на базе сообщества, инструмента BiA, платформы для визуализации данных гражданской науки до системы управления данными ловушек).
Благоприятные факторы
- Систематический обзор текущего рабочего процесса и анализ пробелов, который показывает, где технологические инструменты могут помочь
- Надежные и поддерживающие технические партнеры (методом проб и ошибок)
- Амбициозный, но практичный план
Извлеченный урок
- Привлечение различных коллег к обсуждению рабочего процесса и технических решений помогает собрать больше ценных идей.
- Разные технические компании имеют разные стили работы. Выбирайте те, которые соответствуют вашему стилю работы и ценностям.
Система управления данными камер-ловушек
Для ускорения процесса сбора данных с камерных ловушек при поддержке технических партнеров разрабатывается онлайн-система управления данными с использованием приложений и искусственного распознавания изображений, которая включает в себя:
- Приложение-помощник для мониторинга ловушек: приложение позволяет местным наблюдателям автоматически записывать время и GPS-координаты установки/забора ловушек, что избавляет от громоздкого процесса сбора данных от местных наблюдателей и ручного ввода данных. (проект: июнь 2019 г., разработка: октябрь 2019 - февраль 2020, опробование и использование: март-октябрь 2020 г.)
- Модели распознавания изображений с помощью ИИ: Модели ИИ помогают обнаруживать животных и определять виды на фотографиях, сделанных фотоловушками, что значительно сокращает количество фотографий, требующих идентификации человеком, и повышает эффективность обработки данных.
- Ряд моделей ИИ был обучен и/или протестирован с техническими партнерами, включая модель PU & PKU ResNet18 (2018), MegaDetector (только тестирование, 2020), модель MindSpore YOLOv3 (2021).
- Онлайн-платформа управления данными: информация о фотоловушках, собранная с помощью приложения, вместе с фотографиями загружается в структурированную облачную базу данных. Платформа управления данными не только поддерживает идентификацию видов с помощью искусственного интеллекта и человека, но и позволяет осуществлять глобальный поиск данных и составлять статистические отчеты. (план: апрель-август 2021 года, разработка: сентябрь 2021-июнь 2022, испытание и использование: июль 2022)
Благоприятные факторы
- Систематический обзор текущего процесса обработки данных с помощью фотоловушек и его преобразование в технические потребности развития системы
- Модели ИИ для распознавания изображений с камер-ловушек с открытым исходным кодом и хорошей производительностью
- Облачные ресурсы для вычислений ИИ, хранения данных и т. д.
- Пробное использование и обратная связь для исправления ошибок и повышения удобства использования системы
Извлеченный урок
- Рим не был построен за один день. Из-за нехватки времени и ресурсов мы вынуждены делить систему на различные модули и разрабатывать их шаг за шагом. Мы считаем, что каждый модуль сам по себе может улучшить один или несколько этапов нашего рабочего процесса, и извлекли пользу из модулей еще до того, как они были включены в полную систему. Тем не менее, в самом начале важно иметь широкую перспективу и строить долгосрочные планы для окончательной интеграции системы.
- Система не может быть идеальной с самого начала. Когда приложение только вышло и было запущено в одной из общин, оно работало не так, как мы ожидали, и местные наблюдатели сообщали о различных ошибках. Мы собрали и проанализировали отзывы, чтобы улучшить дизайн пользовательского интерфейса и функциональность приложения.
Платформа для визуализации данных гражданских наук
Во время кампаний по наблюдению за природой гражданские ученые приглашаются для своевременного наблюдения и регистрации диких животных, что не только укрепляет связь между гражданами и природой, но и служит перспективным источником данных о распространении видов. Данные о видах, собранные учеными-гражданами с помощью онлайн-анкеты, автоматически попадают в базу данных платформы визуализации (после очистки данных и периодической ручной проверки) и превращаются в интуитивно понятные и привлекательные визуализированные графики и карты (двух типов: пространственные, пространственно-временные) с помощью Power BI. Платформа, имеющая как веб-версию, так и мобильную версию, обеспечивает обратную связь в реальном времени с усилиями гражданских ученых по наблюдению за природой, повышая их чувство выполненного долга и мотивируя их на дальнейшее участие в наблюдении за природой. Более того, поскольку платформа объединяет несколько кампаний по наблюдению за природой со ссылками на веб-статьи о конкретном анализе каждой кампании, она предлагает широкий спектр знаний о биоразнообразии и позволяет "виртуально наблюдать за природой", чтобы граждане могли познакомиться с дикой природой в других регионах.
Краткий график работы платформы:
- Январь-февраль 2021 года: формирование команды, анализ аналитических данных, разработка проекта
- Март-июнь 2021 года: разработка базы данных и платформы
- Июль-август 2021 года: пробное тестирование
- Сентябрь 2021: запуск и продвижение
Благоприятные факторы
- Хорошо продуманная анкета для сбора данных и механизм автоматической очистки данных для обеспечения качества данных, а также периодическая проверка вручную (обычно раз в сезон) для обеспечения достоверности данных.
- Выбор методов визуализации и эстетический дизайн с привлечением гражданских ученых.
- Технология PowerBI.
- Работа и поддержка сообщества гражданских ученых WeChat.
Извлеченный урок
- Поскольку платформа является общественным продуктом, никогда не будет лишним отшлифовать ее содержание и эстетический дизайн, чтобы сделать ее удобной и привлекательной для пользователей.
- Привлечение пользователей на этапе планирования и сбор их мнений очень полезны для выявления потребностей пользователей.
- Анкеты должны быть хорошо разработаны, а гражданские ученые должны быть хорошо обучены, прежде чем записывать данные. В противном случае можно легко потерять данные.
Инструмент оценки воздействия на биоразнообразие (BiA)
Чтобы обеспечить автоматический и мгновенный запрос оценки воздействия на биоразнообразие, был разработан инструмент BiA, предназначенный для предоставления услуг по запросу землеустроителям и другим заинтересованным сторонам через платформу Azure. Инструмент BiA работает путем наложения на запрашиваемый участок или регион (или существующие строительные проекты) нескольких географических слоев, включая распределение видов и ареал охраняемых территорий, чтобы выяснить, находится ли участок или регион на определенном расстоянии (например, 3 км, 5 км) от мест обитания исчезающих видов и/или охраняемых территорий и может ли он оказать воздействие на них. Отчеты об оценке иллюстрируют экологические и природоохранные риски строительных проектов для лиц, принимающих решения, и, как можно надеяться, побуждают их принимать во внимание биоразнообразие.
Краткая хронология работы над инструментом BiA:
- Апрель-июнь 2020 года: формирование команды, коммуникация требований, план развития системы
- Июль-сентябрь 2020 г.: разработка инструмента
- Октябрь 2020 г.: пробное тестирование, применение и распространение
- (в процессе подготовки) апрель-сентябрь 2022 года: обновление системы
Благоприятные факторы
- Многолетнее накопление данных и постоянное обдумывание подходов к их применению.
- Теоретическая и техническая база, накопленная в ходе многолетних исследований и природоохранной практики.
- Продвижение инструмента BiA среди потенциальных пользователей, таких как правительства, инвесторы и предприятия.
- Отслеживание работы инструмента и отзывов пользователей для дальнейшего совершенствования инструмента.
Извлеченный урок
- Применение данных - это самый важный этап всего рабочего процесса, на котором данные превращаются в ценную информацию для заинтересованных сторон. Эффективные отчеты о применении данных должны учитывать интересы аудитории (например, быть краткими и сфокусированными).
- Завершение разработки и выпуск - не последний шаг для инструмента. Очень важно также найти потенциальных пользователей и убедить их использовать инструмент. Инструмент должен быть использован, чтобы принести максимальную пользу.
Воздействие
Технологические решения оптимизировали процесс обработки данных о биоразнообразии и способствовали применению данных:
- Управление данными о камерных ловушках: Приложение-ассистент для мониторинга камерных ловушек на уровне сообщества облегчило регистрацию данных для 86 местных наблюдателей, отвечающих за установку и сбор камерных ловушек в полевых условиях. Модели распознавания изображений с помощью искусственного интеллекта обработали более 380 000 изображений с камерных ловушек, заменив более 100 часов труда. Такое ускорение сбора и обработки данных обеспечивает своевременную обратную связь с заинтересованными сторонами и способствует принятию природоохранных решений.
- Визуализация данных "гражданской науки": Благодаря визуализации 2688 записей о 22 видах животных, собранных в ходе шести кампаний 2016-2021 годов, и автоматическому обновлению вновь собранных записей, платформа обеспечивает пространственную, временную и интерактивную обратную связь с участниками гражданской науки и значительно повышает интерес к наблюдению за природой.
- Инструмент BiA: База данных Nature Watch содержит базовые данные о биоразнообразии, собранные из множества источников, включая записи о видах (2591 вид, 1,35 млн записей) и охраняемых территориях (6 национальных парков, 474 национальные охраняемые территории и т. д.). До настоящего времени инструмент BiA предоставлял интерактивные и визуализированные услуги по оценке воздействия на биоразнообразие более чем 1260 проектировщикам строительных проектов и другим заинтересованным сторонам, способствуя принятию решений с учетом требований биоразнообразия.
Бенефициары
- Специалисты по охране природы: повышение эффективности
- Местные сообщества: повышение эффективности и своевременная обратная связь
- Гражданские ученые: своевременная обратная связь
- Государственные учреждения, академические институты, общественность: легкий доступ к данным о биоразнообразии
Цели устойчивого развития
ЦУР 11 - Устойчивые города и сообщества
ЦУР 15 - Жизнь на земле
Связь с соавторами
Другие вкладчики
Чэнь Чэн
Центр охраны природы Шань Шуй
Мэнцзяо Ю
Центр охраны природы Шань Шуй
Нин Ван
Центр охраны природы Шань Шуй
Сянъинь Ши
Центр охраны природы Шань Шуй
Тяньму Цзян
Центр охраны природы Шань Шуй
Дин Цзя
Центр природы и общества Пекинского университета
Линьюнь Сяо
Сианьский университет Цзяотун-Ливерпуль
Пэйюнь Ли
Сианьский университет Цзяотун-Ливерпуль
Сяоман Ху
Huawei Technologies Co., Ltd.
Лувэй Хэ
Huawei Technologies Co., Ltd.
