“西伯利亞銀鷗、蒼鷺和白琵鷺同框是比較難得的，說明這一區域的鳥類多樣性比較好！”近日，沙河水庫AI智能監測站點“開工”第一天，就識別到了50種鳥類，這讓市水務局水質水生態監測中心的工作人員很是興奮。

　　這套被譽為“河湖精靈監測眼”的裝備系統，學名叫做“河湖鳥類AI智能識別監測裝備”，2022年曾在官廳水庫成功監測到國家一級保護動物黑臉琵鷺的蹤跡。2023年，北京市水務局將在全市新增設包括沙河水庫觀測站在內的12處監測站點，并在原有“河湖精靈監測眼”裝備系統上增加了“鳥鳴識別”功能，為河湖生態監測再添助力。

　　“AI”觀鳥新添移動站點

　　去年，市水務部門改變過去傳統的“人工蹲守”監測方式，開創性的將AI技術應用于水生態鳥類多樣性監測，建設了3座河湖鳥類AI智能識別自動監測站，探索首都河湖鳥類的自動化、智能化監測。

　　“截至去年12月31日，3座AI監測站（密云水庫1號站、官廳水庫1號站和六渡站）共拍攝照片超過18000張，識別并記錄的河湖鳥類近40種。”市水務局水質水生態監測中心高級工程師楊蓉介紹，觀測到的鳥類中既有北京地區常見的普通鸕鶿、蒼鷺、綠頭鴨、白鷺、骨頂雞等，也拍攝到不少“稀客”，如黑臉琵鷺、黑鸛、牛背鷺、紅尾水鴝等。

　　“今年以來，密云水庫不老屯鳥島、官廳水庫野鴨湖、永定河盧溝橋和大寧水庫、潮白河向陽閘、沙河水庫等區域已經有新的AI監測站點入駐了，溫榆河公園、南海子郊野公園、團城湖、泃河等傳統‘觀鳥圣地’的監測站點建設正在加緊推進中。”楊蓉介紹，今年水務系統選擇鳥類聚集、繁衍、遷徙的區域，計劃再建設12處監測站點，其中包括11處固定站點和1處移動站點。

　　“鳥鳴識別”功能可準確判斷種類

　　今年，河湖鳥類AI智能識別監測裝備還增加了新功能——“鳥鳴識別”功能，即通過采集鳥鳴聲就能準確判斷鳥的種類。

　　“鳥鳴聲也同千差萬別的人聲一樣，具有高度差異化的特質。”楊蓉表示，聲音識別不同于圖像識別，它受空間范圍限制較小，而且還能從樹叢等復雜地形中采集信息，不容易受到物體遮擋等干擾，更適合鳥類信息采集工作。

　　實現鳥鳴聲識別的第一步，是建立本地區鳥鳴信息數據庫，為聲音識別系統進行“建模”。技術人員從鳥類公開數據集中下載了包括綠頭鴨、蒼鷺、鸕鶿等在內的20種北京地區常見鳥類的鳴聲構建數據集，并通過在站點周邊安裝的四向拾音器采集鳥類聲頻并保存，與數據庫比對進行識別。

　　楊蓉介紹，河湖鳥類信息的采集主要會受到風聲水聲等環境噪聲的干擾，為降低這類干擾，系統預設了適應濾波算法，能在識別前對常見的環境噪聲進行消除，“初步試用證明，鳥鳴識別對一些鳴聲高亢的鳥類、背景聲音不復雜的鳥類和一些非特殊的單一叫聲，識別準確率還是非常理想的。”此外，遇到沒有預存在數據庫的鳥鳴，系統還會對信息進行保存、檢測，經過專業人員確認后，作為新的樣本擴充數據庫。

　　智能監測浮游生物提效10倍

　　目前，AI技術在本市水生態監測領域主要應用于鳥類、魚類和浮游生物監測三個方面。

　　“鳥類、魚類的監測比較容易想象，在相對微小的浮游生物監測方面，AI技術也可以發揮驚人效能。”楊蓉說，過去，水務部門針對浮游生物的監測主要依靠人工鏡檢識別。“這非常考驗‘眼力’，即便是熟練的技術員，每天最多也就處理10多個樣品，再多了眼睛就會又花又澀。”楊蓉說。

　　為克服傳統鏡檢法的不足，進一步提高浮游生物監測效能，市水務部門組織開展了浮游生物AI智能識別技術研究。借助AI“電子眼”，通過先進成熟的“流式細胞技術”，導入樣品、聚焦、拍攝、識別、計數……實現自動化一站式識別，可在無人值守條件下完成浮游生物種類、比例、密度等多指標自動分析和輸出。“利用AI技術現在每天能識別100多個樣品，并且極大地提高了準確性和效率。”楊蓉說。