声学监测和分析

该项目的声学部分具有特殊意义,因为它在自动检测超过 138 个物种方面发挥了关键作用,其中 95 个物种被纳入了我们的模式匹配算法。这为今后几年对该地区的持续监测奠定了坚实的基础,使我们能够观察各种环境因素如何影响物种的存在。

我们之所以能够成功探测到物种,得益于从设备中收集到的数据以及我们建立的战略合作伙伴关系,特别是与雨林联系公司的合作。此外,当地专家在验证物种是否存在方面也发挥了至关重要的作用。

综合被动声学监测与人工智能技术相结合,共鉴定出 95 个物种。物种丰富度与低冠森林覆盖率之间存在正相关。此外,声景分析显示了与不同季节和栖息地类型相关的变化。然而,试点项目遇到了稀有物种训练数据有限的挑战。为了缓解这一问题,我们在不同季节进行了多轮传感器部署。

国际研讨会

本次研讨会由海南省外事侨务办公室、海南省自然资源和规划厅、海南省生态环境厅、海南省林业厅指导;中国社会科学院生态文明研究院大数据实验室、中国社会科学院生态文明研究院研究智库、中国科学院动物研究所、中国科学院西双版纳热带植物园、清华大学碳中和研究院、清华大学环境与生态高等交叉研究院、华为技术有限公司、中国科学院生态环境研究所、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院西双版纳热带植物园,海南大学、海南师范大学、海南省院士联合会、国际竹藤中心三亚研究基地等。

为期两天的研讨会围绕 "热带雨林旗舰物种--长臂猿的保护""热带雨林生物多样性保护 "等主题,采取线上与线下活动相结合的方式进行。

在海南国家公园研究院成立三周年和第八个国际长臂猿日(2022 年 10 月 24 日)到来之际,海南省林业厅、五指山市人民政府、海南绿岛热带雨林公益基金会、海南国家公园研究院共同主办了以 "保护热带雨林-实现生态价值 "为主题的 "2022 热带雨林国际保护研讨会",会议得到了全球生态基金会(EFG)的大力支持。

会议取得了以下具体成果:

  • 签署《全球长臂猿保护网络宪章》。
  • l 宣布在海南国家公园研究院成立首个GGN秘书处,并在全球发布GGN标识。
  • 这是我国首批5个国家公园中,国内第一个由保护研究组织发起成立的珍稀物种保护国际组织,具有历史意义。
  • 以GGN联合IUCN SSA的形式,发布以长臂猿为代表的全球长臂猿网络保护宣言。
  • 结合 KBA 案例,介绍《海南热带雨林国家公园重点保护物种名录》,正式发布《海南热带雨林国家公园重点保护物种名录》。
声音模式分析

532 个海南长臂猿声学样本的人工筛选工作已经完成,其中包括使用便携式记录仪对长臂猿进行追踪观察时获得的样本和使用自动记录仪获得的样本。在筛选过程中,初步将录音质量分为高、中、低三种。最终从 7 个呼叫者那里获得了 44 份高质量录音。这 7 位个体呼叫者分别是 GAM1、GBM1、GBSA、GCM1、GCM2、GDM1、GEM1,其中 "G "后面的字母代表家庭组编号,"M/S "后面的字母代表成年男性/亚成年男性个体编号。只有约 40.9% 的记录是人工记录的。所有自动记录的原始文件由王继超教授团队提供,相关数据在海南国家公园研究院备份。

梅尔-频率倒频谱系数(MFCCs)是在人类听觉的基础上,弱化高频信息后通过倒频谱提取频率包络特征的一种方法[1],在人类和生物声学领域有着广泛的应用。本研究利用 MFCC 和一阶、二阶差分(△、△2)实现自动特征提取。

目前已确定雄性海南长臂猿的 5 个特征音(图 1),包括 boom 音、aa 音、预调音、调制-R0 音和调制-R1 音。

根据声学生态位假说,不同物种的叫声在时域和频域上存在差异(见图 2),因此提取特定频率范围内的特征可以大大降低噪声的影响,而且划分的频率范围越小,越有可能排除更多的噪声。此外,当每个最小识别单元(MRU)的结构相同时,识别难度也会大大降低。

鉴于上述情况,在本阶段的研究中,我们分别尝试了(1)只使用 pre 和(2)使用 pre + n×mR0 作为 MRU,并比较了分类结果,以便在后续工作中确定最合适的特征提取方式。就语音标注而言,上述所有步骤都可以通过 R 语言代码自动实现。

参考生态系统的特征和退化程度的定义

该模块的目标是为技术团队提供必要的生物参数,以确定生态系统的现状(退化程度)和理想状态(健康),从而确定在该特定生态系统中实施的适当恢复措施;例如,我们将以危地马拉干旱森林为例。

生态系统的特征描述是通过文献审查和地理空间分析完成的,以确定生态系统的一般初始条件及其关联。参考生态系统的分布/气候/土壤质量/地形海拔/植物多样性/动物多样性/测地特征。在旱林方面,确定了 3 个关联:1)荆棘灌丛;2)高干林;3)河岸林。

通过地块调查,比较参照生态系统的演替状态和从地块中获得的 Dasometric 特征,确定退化程度。 就干旱森林而言,确定了三个退化程度:1)先驱演替;2)次生林;3)退化森林。

  1. 将战略性森林生态系统的工作确定为优先事项的政策框架。
  2. 有针对战略性森林生态系统的政策工具(保护战略、一般森林管理指南等)。
  3. 有兴趣在其实施行动的战略性森林生态系统中推广或更新公共政策工具的团体。
  1. 参考生态系统的特征描述及其退化程度的质量将取决于现有文献和地理空间信息的数量和质量;这些信息的生成和地块的实地调查可能是资源密集型的,而且非常耗时。
实验监测系统

实验性监测系统由一组参数组成,用于跟踪物种的行为、访客的移动方式和风险检测:

  • 全球定位系统(GPS)发射器:这些发射器用于数据收集和下载调度;巢穴周围有一个分区。
  • Axis Station软件:Axis Loitering Guard 可追踪移动物体,并在超过阈值时触发警报(例如,用户在路径上存在 x 时间)、声音警报和通知。Axis 防卫器可检测互动事件(例如,鸟儿离开下一个目标,两个用户离开路径)。
  • 对潜在的死亡、潜在的领地驱逐、巢穴缺席、巢穴附近的用户和噪音阈值发出警报。
  • 其他与用户类型和波涅利鹰繁殖过程有关的步道使用数据。
  • 关于猛禽空间流动性的年度报告、关于互动和关键事件的半年度报告。

最重要的是要有一个简单易用的软件,并将所需参数编入程序。最重要的是,要使参数尽可能与具体的监测需求相关,并尽可能简明扼要,以便公园管理人员能够进行适当的跟踪并对任何警报做出反应。

需要注意的是,涉及野生动物的某些情况是无法控制的。例如,在我们的案例中,我们面临着一对博内利鹰的繁殖失败,这在一定程度上改变了监测目标。

虽然目前正在探索使用基于人工智能的更复杂的警报管理软件,但像Axis Station 这样的简单软件也能满足要求,开始制定一个通知重大风险事件的有效监控计划。警报前管理以及数据收集和分析的流程和程序需要根据过程中的经验教训定期进行优化。

将咖啡发展措施纳入林业政策

这一组成部分的目的是制定符合咖啡种植的农林业管理政策,并将其与国家林业发展政策联系起来,以应对市场和适用国际立法的挑战。

从根本上说,有必要推广激励政策(经济和/或商业),促进咖啡种植园的农林业发展,同时促进林业部门小木材价值链的发展。

这需要两个主要因素:

  1. 有能力调整林业计划,在不影响咖啡生产的前提下,兼顾农林业因素,同时保持森林政策的精神。
  2. 围绕咖啡种植园的农林业问题促进部门间对话,以确定技术和政治上的契合点。

为了说明这一组成部分,我们以危地马拉的森林激励计划--PROBOSQUE--为例;该计划对农林模式中的森林激励方式进行了调整,改变了参数,将咖啡种植纳入其中,产生了更大的影响。

  1. 制定明确的森林政策框架,首先,确定其作为公共政策的目标范围、预期受益对象和实施的预期结果;其次,确定能够和应该产生协同作用的问题,以实现森林政策的目标。
  2. 整合公共政策工具,实现与其他生产部门的互动。危地马拉林业激励计划--PROBOSQUE--始于 1996 年,至今仍在继续实施。
  1. 需要制定试点倡议,以评估和/或测试不同利益相关方在调整公共政策工具方面的技术假设;在这种情况下,需要评估和/或测试公共林业部门和有组织的私营咖啡部门。
  2. 不同利益相关者之间需要进行广泛的内部和外部讨论与磋商,以实现不同部门的利益,同时不影响利益相关者应履行的机构和法律任务。
  3. 需要编制技术材料,以便向潜在的利益相关者宣传和传播有关公共政策工具所提供的新模式的信息。
建立修复措施数据库

该模块的目标是为生态系统和景观恢复项目的开发者和实施者提供一种工具,用于收集实地的关键信息,以衡量拟议恢复行动的影响。

其实施步骤如下

  1. 管理单位调查:提供所选恢复行动地点的完整信息,包括:生产者的姓名和性别、管理单位的相关编号和代码、行政边界、地理坐标、管理单位的面积和法律地位、土地的主要用途以及该地点的照片。
  2. 管理分区调查:提供有关将在选定地点实施的具体恢复措施的完整信息,包括管理分区的代码、管理分区的坐标和面积、当前的土地使用情况、未来的土地使用情况、将实施的恢复措施和做法。

通过执行该流程,可获得将恢复行动与改善景观不同部分的生态系统服务相关联的信息。

  • 采用新技术和工作分配方案,使实地数据收集和处理工作具有成本效益。
  • 制定办事处和实地小组之间的沟通和绩效协议,以收集高质量的数据。
  • 制定监督计划,及时反馈数据收集和处理情况,避免重复处理。
  • 收集管理单元的过程是该解决方案中最耗时的部分(估计占项目执行额的 2%),因此需要对所使用的技术、所需的工作人员数量以及处理数据的方式进行详细而精确的规划,因为如果不能以适当的方式进行,就会增加成本。
  • 为了确保数据的处理和质量,需要交叉监督(与项目无关的组织内部人员)或外包(为此目的聘用的外部人员),这样可以发现数据库中与实地执行情况不一致的地方。
利用数据进行决策和规划。

SAGE 调查结果:

  1. 渔妇很少参与 LMMA 决策,她们因使用蚊帐捕鱼而受到歧视。
  2. 社区参与 LMMA 决策的权利得不到承认。
  3. 由于缺乏检查手段,在投诉和跟进与整个社区入侵保护区有关的案件过程中存在重大缺陷。
  4. 缺乏合作与协调,不同参与者之间不能共享报告和活动计划。

建议

  1. 让蚊帐渔妇参与建立 LMMA 的各个阶段,并优先考虑她们的机会成本。
  2. 向所有社区宣传参与 LMMA 决策的权利。
  3. 鼓励社区举报违法者,并跟进与入侵保护区有关的案件。
  4. 促进定期举行会议,在参与者之间分享报告和活动计划。

根据这些建议,该项目正在实施双壳类水产养殖,优先考虑妇女的参与,以解决机会成本问题。我们为地区、省和国家利益相关者年度会议提供支持。我们为社区保护中心提供设备支持,以改善《海洋管理保护法》的执行情况。我们正在通过美国水产协会的培训,加强社区保护中心的沟通和公平治理技能。

焦点小组成员必须充分理解这项工作的目的。焦点小组成员必须有改善现有条件的意愿,他们必须认识到改变是可能的。

SAGE 和 IMET 方法是评估和监测项目进展情况的最简单、最快捷、最容易和最便宜的方法。在采用这些工具之前,项目仅使用 EXCEL 来分析数据,这既费时又费钱,因为我们需要聘请顾问来进行调查。数据分析和解释也是手工完成的,同样耗时。

参与式评估

数据收集、数据分析和数据综合:

在这一过程中,我们组织了由来自不同社会背景的参与者组成的小组,使用当地语言进行交流,并聘请了一名翻译协助翻译工作。考虑到参与者的教育水平,我们确定了适当的交流方式。人们根据相同的利益集团或社会地位(社区渔业委员会、渔民、渔妇、政府、有影响力的成员和创收替代方案等)参与讨论。在第一阶段,讨论是单独进行的,随后在全体会议上进行讨论;在讨论参与者达成共识后,该共识被视为最终答复。为确保各目标小组成员的选择具有包容性,不考虑党派、宗教、社会层次和性别。在会议期间,我们还解释了 SAGE 程序的重要性。

必须采用 FPIC 标准(事先知情同意),以最大限度地实现真正的参与。数据收集/协调团队应为社区成员所熟知,并被公认为值得信任的团队。应该有长期参与支持社区的意识。

经验之一是在全体会议上分别介绍问题的讨论结果,让不同小组的成员讨论相同的观点并达成共识。

这表明我们重视当地知识。

这有利于社区管理保护区的成功。

利益相关者识别和分析/场地概况分析。

分析和确定参与者/利益相关者:

为了了解项目地区的利益相关者,对该地区有能力支持建立低地海洋生态系统评估的所有行动者进行了能力排序。排名从 1 分到 3 分不等(1 分--低,2 分--中,3 分--高)。只有得分达到 3 分的利益相关方才被选中,即政府、社区渔业理事会、渔民、渔妇、有影响力的成员(社区和宗教领袖)以及替代创收活动团体。

然后,通过 SAGE/IMET 方法、介绍和背景研讨会以及参与评估本身,让利益相关者参与进来。

研究地点概况:

研究地点的特征,包括我们正在保护的栖息地类型、物种、我们正在实施的保护区类型,即临时保护区和永久保护区(临时保护区用于保护寿命较短的物种,在本例中为章鱼,目的是增加家庭收入;永久保护区或重新放养,目的是为子孙后代保护生物多样性,但同样可能导致鱼类大量涌入允许捕鱼的区域)、保护区的规模、法律框架。

这一组成部分的关键有利因素包括让对我们工作所在的社区和地貌有深刻理解的项目团队成员参与进来,以确保识别所有利益相关者,然后对其进行正确排序。此外,团队成员的广泛代表性也很重要,这样才能就利益相关者实施 LMMA 的能力以及如何最好地让他们参与进来提出更多意见。

为了确保焦点小组和利益相关者之间的数据收集工作顺利进行,重要的是:(i) 问题明确,确保每个人都能很好地理解问题;(ii) 必要时考虑到翻译所需的时间;(iii) 能够表达不同意见。此外,需要多次重复多方利益相关者磋商(包括介绍 IMET 和 SAGE 评估结果),以获得所有利益相关者的支持,从而制定改善计划,改进 LMMA 共同管理计划。