建立基于卫星的物联网通信系统

环境变化研究中所关注的相关生态过程和事件通常发生在陆地通信基础设施无法到达的偏远地区。在这些地区使用动物标签在野外生成的数据通常只能延迟数天甚至数周才能传输。为了克服这种延迟并确保预警系统不会出现延迟,GAIA 开发了一个用于标签的卫星通信模块以及一颗在低地球轨道(LEO)运行的超小型卫星:为了能够将收集到的数据和信息从发射节点直接传输到低地球轨道(LEO)卫星,新型标签中将集成一个高性能卫星物联网无线电模块。这将确保提取数据的即时、安全和节能传输。该通信系统以地面 mioty® 技术为基础,并将适应该项目的卫星典型频段,如 L 波段和 S 波段。物联网领域有时会用到典型的通信协议,这些协议通常是为小数据包设计的。因此,mioty® 系统的进一步开发还将致力于提高数据传输速率和信息大小,以实现图像传输等应用场景。

卫星物联网系统将是无延迟通信的关键,因此也是预警系统的关键。它极大地促进了 GAIA 系统实现 GBF 目标 4 "阻止物种灭绝、保护遗传多样性和管理人类与野生动物的冲突"。

GAIA 研发工作的很大一部分由德国航天局(DLR)资助。这不仅为开发标签中的 mioty® 通信模块、超小型卫星的首批模块和概念提供了预算,还为进入空间技术利益相关者生态系统提供了机会。新成立的 Rapidcubes 公司成为卫星开发计划的重要合作伙伴,项目后续阶段的计划包括与德国航天中心现有基础设施(如海因里希-赫兹卫星)的合作。

地面 mioty® 协议在卫星通信中的应用取得了成功。2024 年 7 月,阿丽亚娜 6 号将一颗实验性超小型卫星送入低地球轨道。此后,对通信协议进行了测试和改进,以便将来应用于 GAIA 早期预警系统。

开发新一代动物标签和设备网络中的数字蜂群智能概念

为了实现 GAIA 计划的目标,开发并应用高科技环境变化预警系统,新一代动物标签是关键的组成部分。GAIA 团队正致力于微型动物标签的硬件和软件开发,该标签采用了带摄像头和图像处理功能的最低功耗传感器技术。这些标签将是能源自主的,最适合秃鹫的解剖结构,并且是正在开发的其他技术功能的基础,如用于行为检测和图像识别的板载人工智能以及基于卫星的物联网通信系统。

此外,GAIA 还在开发分布式人工智能和微处理器网络的概念,即像蜂群一样行动的动物标签。与自然界的蜂群智能类似,GAIA 计划正在绘制微处理器特设网络中的数字蜂群智能。这些自发形成的网络是分布式和基于传感器的海量数据分析的基础。沿着这条路走下去,秃鹫标签等就有可能在觅食活动期间出现在同一地点,相互连接并分担人工智能分析和数据传输等任务。

GAIA 合作伙伴的跨学科和跨部门合作是这一组成部分取得成功的关键因素:Leibniz-IZW 提供了有关秃鹫的生物学和兽医学知识,并为新标签的技术设计提供了目标。弗劳恩霍夫国际信息研究所(Fraunhofer IIS)提供了节能硬件、电子和机械以及微型装置软件方面的专业知识。柏林动物园为设计提供了环境和接触动物的机会,并在不同阶段对原型进行了测试。乌干达保护基金会等非洲伙伴组织为深入实地测试标签原型提供了环境。

经过数年的设计和开发,新标签系统的原型于 2024 年 11 月在乌干达的野外进行了测试。野生白背秃鹫身上安装了被称为 "数据收集标签"(DCT)的原型,该标签具有 GAIA 标签的许多(尽管不是全部)创新之处。标签在 14 天后从秃鹫身上释放,并使用 GPS 和 VHF 信号进行收集,以便对硬件和软件性能进行全面检查,并对收集到的数据进行评估。这些分析将大大有助于进一步开发该系统。

加强非政府组织之间的多层次宣传网络,扩大集体行动的影响

使用数字工具收集和分析数据是一种创新,但真正的影响来自于应用这些数据来支持宣传和执法,以保护森林、当地社区和原住民的权利。为此,需要建立强大的地方、国家和国际宣传网络,对报告的侵权行为采取行动,并实现法律和政策变革。该工具允许用户之间共享信息,并在征得同意后向公众开放数据,从而促进合作,产生更大的影响。

  • 与具有相似价值观和目标的非政府组织合作,增强集体影响力
  • 协调数据核查和分析,支持及时、统一的宣传。

  • 与当地专门从事法律宣传的组织合作,增强影响力

  • 与值得信赖的国家和国际机构建立牢固的关系,帮助验证和推广该工具。

  • 建立非政府组织网络固然重要,但尊重选择不合作的组织也至关重要。单独支持每个地方非政府组织--避免竞争--需要在项目设计和捐助者参与方面具有灵活性。
  • 为确保网络的可持续性,中长期资金对保持协调工作的顺利进行至关重要(秘书处费用等)。

  • 支持地方和国家非政府组织的组织发展是使其有效参与网络的关键。

定期评估

为确保 GP Fish 支持的鱼类生产也是最弱势群体可获得的蛋白质来源,GP Fish 定期跟踪鱼类价格以及粮食不安全人口可获得的鱼类占总产量的比例。根据调查,马达加斯加、马拉维、赞比亚和柬埔寨的粮食不安全人口可获得的养殖鱼类分别为 90%、58%、84% 和 99%(2023 年状况)。这些数字再次凸显了粗放型和半粗放型水产养殖技术的潜力,可为弱势群体较多的地区提供负担得起的蛋白质和营养物质。

与工业化生产相比,小型水产养殖的益处

除经济可行性外,与使用工业化饲料的工业生产系统相比,小型水产养殖通常更环保。鱼饲料通常包括一定比例的鱼粉和鱼油,这些成分主要来自捕捞的小型中上层鱼类,给海洋环境造成额外负担。这还会影响粮食不安全人口,因为小型中上层鱼类营养价值高,有助于直接消除粮食和营养不安全问题。鱼饲料还包括玉米和大豆等农产品,因此与供人类消费的粮食生产形成竞争。尽管对海洋生物多样性有负面的外部影响,但研究也表明,密集型水产养殖系统通过自动化流程和对生产投入的高需求,对全球变暖的影响更大。此外,这些系统还造成栖息地破坏,并引入外来物种,进一步影响本地生物多样性。相比之下,大规模和半密集型小型水产养殖需要的外部投入很少,对环境的影响也较小。因此,GP Fish 支持小规模养殖杂食性鱼类,如鲤鱼和罗非鱼。其目的是通过优化池塘生产力和将渔业生产与农业活动相结合,增强生产者的技术和经济能力。这种方法可持续地利用自然环境促进渔业生产。

支持与激励

这一部分的重点是对参与者的支持和激励结构。它包括提供树苗、技术咨询和能力建设。付款以绩效为基础,与树木的存活率以及本地和长轮伐期树种的存在挂钩,鼓励长期建林。

  • 技术支持:树苗和专家建议。
  • 基于绩效的付款:基于树木存活率的激励措施,促进持续管护。
  • 能力建设:开展培训,提高植树和养护技能。
  • 激励关怀:将付款与树木成活率挂钩可鼓励更好地管理树木。
  • 技术支持必不可少 提供树苗、专家指导和定期监督可提高成活率。
  • 能力建设增强农民的能力:对农民进行可持续林业实践方面的培训有助于成功维护森林。

建立跨部门伙伴关系

Hack The Planet 认识到,我们的伙伴关系使我们能够将优势、资源和专业知识结合起来,扩大影响并促进创新解决方案。合作可以创造共享价值,建立网络,实现共同增长和可持续发展。

当地参与:
扫描仪向反盗猎控制室发送实时警报。这些警报还可以与当地社区或邻近农场共享,使他们能够作为第三方合作伙伴参与反盗猎工作。通过让当地人直接参与应对过程,该系统促进了合作,提高了对态势的认识,并增强了社区在保护野生动物方面发挥积极作用的能力。

Scanneredge 是与保护技术组织 Smartparks、津巴布韦贡纳雷州等国家公园管理层、公园技术人员、护林员(QRU)和当地社区的合作项目。通过这种跨部门合作,我们已经证明 ScannerEdge 可以进行更广泛的部署,从而增加活跃的国家公园数量和使用的扫描仪总数。

要建立成功的跨部门伙伴关系,必须从一开始就明确界定每个合作伙伴的作用和参与程度。确保当地对解决方案的自主权对于实现长期可持续性和影响至关重要。

目的:调整不同部门的资源、专业知识和战略目标,以有效实施和成功运作。

如何运作:通过研讨会、共同任务以及概述角色和责任的透明协议来建立伙伴关系。定期评估确保合作伙伴关系富有成效。

Scanneredge 采用即插即用的创新技术,安装快捷,安装后可立即监测该区域是否有潜在偷猎者的迹象。

真正的成功取决于内部的 Rangers 快速反应小组能否根据提供的实时数据迅速有效地采取行动。快速反应小组必须随时待命,配备可靠的交通工具,并做好应对偷猎活动的准备。

在利益相关者之间建立信任需要时间,但这对长期合作至关重要。

跨部门伙伴关系可增加筹资机会和知识共享,从而提高整体影响力。

快速反应小组根据实时数据对可疑威胁采取行动

利用 ScannerEdge 的实时警报,响应单位可以快速评估和减轻潜在威胁,如偷猎或其他非法活动。

目的:将射频信号检测转化为可操作的洞察力,触发现场的快速响应行动。

工作原理警报会被传送到专门的响应小组,以便进行调查和干预。ScannerEdge 的 GPS 功能与 EarthRanger 的集成有助于精确定位信号源,以便采取精确行动。

必须明确规定响应规程,以避免决策延误。

与当地执法机构合作可提高快速反应团队的效率。

如果结合基于 ScannerEdge 历史数据的预测分析,实时响应会更加有效。

情况汇报

汇报既可以在游戏过程中进行,也可以在游戏结束后进行。每次游戏结束后都可以进行简短的汇报,以了解参与者在个人和地区层面对游戏的感受。为了保持游戏的流畅性,汇报应尽量简短。

游戏结束后,可以进行更深入的汇报。不一定要在游戏结束后立即进行,可以安排在第二天。讨论前需要做一些准备。主持人应携带准备好的问题清单和打印好的地图。在汇报过程中,参与者将确定他们在土地使用方面面临的挑战以及造成这些挑战的原因。还将讨论解决问题所需的关键参与者和潜在的解决思路。地图是指导讨论的视觉辅助工具。可以提出的一些基本问题包括

  • 比赛期间发生了什么?土壤退化的程度、速度和原因是什么?
  • 游戏过程中出现的主要矛盾是什么?在哪些参与者之间?
  • 你找到任何解决方案了吗?
  • 您尝试实施了吗?结果如何?

当然,这些问题可以更加具体,并根据参与者和游戏过程中出现的情况进行调整。

-训练有素的主持人为辩论参与者的比赛提供便利

-开放的氛围

-为辩论准备好问题和材料(如地图

-主持人具备土地利用规划和风险管理方面的知识

将冲突、问题、原因和解决方案进行分类的结构化方法有助于更有效地分析情况和确定解决方案。例如,在汇报期间,可以确定不同类型的冲突,如农牧冲突或农民之间的纠纷。对于每种冲突,都可以找出不同的问题。就农牧冲突而言,问题之一可能是牛群分散,导致庄稼被毁。对于每个问题,都可以找出潜在的原因。继续我们的例子,原因之一可能是牛群管理不善。最后,针对每个原因,应提出解决冲突的想法并确定关键行为者。

模块 5:社区意识和预警宣传

预警通过多种渠道发布,包括移动应用程序、智能广播、电话和短信。应用程序的使用最为广泛,监测员还通过微信群或个人网络分享预警信息,以扩大覆盖范围。为了扩大用户覆盖面,实地团队在受大象影响的村庄挨家挨户开展宣传活动。因此,该应用程序的下载量已超过 246 660 次。
通过将面对面的宣传与数字工具相结合,该模块加强了公众参与,提高了社区能力。它还提高了公众对野生动物保护的认识,鼓励了公众的参与。这些努力直接支持了《全球生物多样性框架》的目标 20(能力建设)和目标 21(公众意识和教育)。

  1. 受大象影响地区的村民非常需要人身安全。
  2. 监测人员在当地社区挨家挨户进行宣传。
  1. 持续培训:定期培训课程至关重要,尤其是针对流动人口和弱势群体,如老人、儿童和残疾人。
  2. 针对性预警的影响:通过电话和短信准确发送预警信息极大地影响了社区居民及时采取保护措施的能力。