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2024年

基于加速率传感器的野生动物监测解决计划

作者: 本站 泉源: 本站 时间:2024年04月17日

  加速率计(Accelerometer)是一种传感器 ,顾名思义 ,它能够检测物体的加速率 ,或者说 ,它能够检测物体在一段时间内位移速率的转变 。加速率传感器手艺已经普遍应用于航空、汽车、机械、修建等领域 ,若是你正在使用手机浏览这篇文章 ,那么你的手中就有一个加速率计 。

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  图1(图源网络)
  ACC数据(Accelerometer Data)是指通过三轴加速率计丈量的原始加速率值 。它提供了物体在差别时间点上在三个轴(如X、Y和Z轴)上的加速率转变信息 。
  ODBA(Overall Dynamic Body Acceleration)是动物的整体动态加速率 ,是通过对ACC数据举行处置惩罚和盘算得出的一个指标 。

  通过获取运动加速率原始数据 ,并从中获取特征数据 ,可以对动物个体运动模式、行为运动和姿态等举行识别剖析 。这种方法获取数据便当、不易受到情形滋扰 ,正普遍应用于生态学研究以及动物行为模式剖析等领域 。

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  图2-澳大利亚阿德莱德大学入侵科学与野生动物生态学实验室Jack Tatler研究组使用ODBA数据研究情形温度与野狗行为之间的关联
  一、ACC传感器赋能野生动物监测
 � 。�1)动物行为模式剖析:通太过析ACC数据和ODBA ,可以重修和形貌动物的运动和行为模式 ,除了通例的位置数据外 ,还可以网络一连行为数据 。这可以资助相识动物的运动规模、运动方法和行为特征 。

 � 。�2)能量消耗和运动强度评估:ODBA可以作为权衡动物能量消耗和运动强度的指标 。通太过析ODBA数据 ,可以评估动物的能量需求、行为运动水平和运动强度 。

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  图2-候鸟迁徙(图源网络)
 � 。�3)生态学研究:ACC数据和ODBA可以用于生态学研究中 ,例如相识动物的行为模式、行为节律 。通太过析动物的加速率模式和整体动态加速率 ,可以展现动物对情形转变的响应和顺应战略 。
 � 。�4)动物行为与康健状态关联剖析:ACC数据和ODBA还可以用于研究动物行为与其康健状态之间的关联 。通过相关数据 ,可以检测动物的异常行为模式、应激水平和疾病状态 。
 � 。�5)动物的情形需求评估:在大大都研究中 ,家域通常是凭证动物随时间推移的地理位置来预计的 。而ACC数据能为动物的情形需求评估提供更多潜在指标 ,好比能量消耗、竞争的潜力等 ,说明动物怎样使用它们的栖息地来知足需求 。
  二、基于加速率传感器的野生动物监测解决计划

  尊龙凯时提供的基于加速率传感器的野生动物监测解决计划 ,包括搭载加速率传感器的卫星追踪器、数据中心及数据服务平台三个部分 。通过北斗卫星定位及加速率传感器实现对动物个体位置与运动的实时监测 ,为动物行为模式剖析、能量消耗和运动强度评估等提供手艺支持 。

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  图3-佩带尊龙凯时追踪器的环颈鸻
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  追踪器接纳北斗卫星全球定位 ,精度最高可达1米 。VHF数据回传装备重量低至1.2g ;2G/4G/5G数据回传装备重量最轻2.5g ,支持国际周游 ,顺应全球规模事情 。装备可收罗多维数据 ,包括经度、纬度、高度、速率、ACC(三轴原始加速率)、ODBA、航向、温度、运动量、水平精度因子(HDOP)、笔直精度因子(VDOP)等 。
  搭载加速率传感器后 ,可凭证用户需求设置收罗频率 ,为用户提供ACC数据(三轴原始加速率) ,一连监测4S(20Hz)或8S(10Hz) ,收罗距离低至十分钟 ,赋能野生动物行为监测 。
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  (折线图泉源:尊龙凯时数据服务平台 ,插图泉源:网络)
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  尊龙凯时数据机房抵达电信清静级别 ,全天候实时监控 。数据中心接纳严酷的会见控制 ,确保只有经由授权的用户才华够会见数据 ;接纳冗余服务器架构和磁盘热备手艺 ,确保系统稳固性和数据永世存储 。包管数据清静、用户无忧 。
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  尊龙凯时数据服务平台是获取、治理和剖析动物个体监测数据的综合性平台 ,支持Windows、Android、IOS等操作系统 ,包括桌面端、Web端和移动端3种类型 ,为客户深入相识动物的地理位置、行为习性、栖息情形及相关生态学剖析提供数据支持 。

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  图4-移动端数据平台登录界面

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  图5-桌面端数据平台登录界面

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  图6-Web端数据平台登录界面

  移动端数据平台具有行为监测功效 ,为用户举行野外视察提供辅助工具 ,纪录动物个体行为 ,并将视察到的个体行为与原始ACC数据举行匹配 ,用于后续研究剖析 。

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  图7、8-移动端行为监测功效界面
  别的 ,尊龙凯时数据服务平台一直优化 ,凭证用户的需求和反响 ,按期更新和升级性能 ,为科学研究提供优质手艺支持 。
  三、相关研究

  澳大利亚阿德莱德大学入侵科学与野生动物生态学实验室Jack Tatler研究组在《Movement Ecology》揭晓文章(Tatler et al.2021) ,该篇文章使用三轴加速率计(ACC)和GPS数据 ,对澳大利亚中部自由放养的野狗的能量消耗和运动模式举行时空剖析 。通过模拟ODBA作为昼夜情形温度的函数来测试野狗是否在行为上举行体温调理 。

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  图9
  图片泉源:Movement Ecology

  研究于2016年4月至2018年5月在卡拉穆里纳野生动物� ;で� 。该地区天气干旱 ,年降雨量中位数为133.5毫米 ,夏日很是炎热 ,冬季温顺 ,日平均气温在最热月份为23°C-38°C ,最冷月份为6°C-20°C(下昼三点左右是一天中最热的时间) 。研究组为19只澳洲野狗装置了ACC-GPS项圈追踪器 ,这些项圈配备了三轴加速率计 。最终六个项圈通过触发掉落机制接纳 ,一个项圈通过重新诱捕接纳 。关于从七只野狗身上找回的ACC和GPS数据 ,研究组将原始ACC数据从最高和最低强度的举行行为分组 ,将野狗的ACC数据分类为五种行为 ,并将躺着、站立和坐着的行为重新标记为“静止” ,由于这些行为十分相似 ,它们不太可能在能量消耗上差别 。(见表1)

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  表1-随机森林模子在展望13种差别行为与分组行为时的体现
  关于静息代谢率(适用于所有静止行为) ,研究组使用Shield网络的澳洲野狗的耗氧量数据 ,并

  推出Eq.1公式 。关于步行和跑步行为 ,使用Bryce和Williams的公式(Eq.2)盘算能量消耗 ,假设平均速率为步行1.985ms-1 ,跑步为4.96ms-1 。并据此得出表2 。

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  表2-在卡拉穆里纳配备ACC-GPS项圈的7只野狗的属性

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  为了研究卡拉穆里纳野狗的日� T硕J� ,研究组使用R软件包“mgcv”构建了两个广义加性模子(GAMs) 。第一个运动模子评估了移动距离(一连15分钟GPS位置之间)作为一天中小时(0-23)的函数 。类似地 ,第二个运动模子将ODBA(在距离丈量的相同15分钟时代的平均值)作为小时的函数举行评估 。在举行统计剖析之前 ,对两个反应变量举行了标准化 。GAMs接纳循环三次回归样条和20节拟合 。除此之外还举行了皮尔逊相关性磨练 ,以磨练响应变量之间相关性的强度和偏向 。

  研究效果批注 ,情形温度可能会影响野狗的行为 ,白天野狗运动(ODBA)与情形温度呈负相关 ,这意味着太阳辐射的高热量增益可能是限制干旱情形中野狗白天运动的一个因素 。(见图10)

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  图10-野狗(n=7)在白天(图A)或夜间(图B)的情形温度下展望ODBA值

 � 。�95%置信区间用灰色阴影体现)


  参考文献
  Tatler,J.,Currie,S.E.,Cassey,P.et al.Accelerometer informed time-energy budgets reveal the importance of temperature to the activity of a wild,arid zone canid.Mov Ecol 9,11(2021).
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