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要研究世界上最大的樹棲動物,有什麼比在空中安放一隻眼睛更好的方法呢?一個在印度尼西亞工作的科學家團隊正是這樣做的,他們發射了廉價的無人駕駛飛行器(又名無人機),從樹梢上方研究極度瀕危的蘇門答臘猩猩(Pongo abelii)。這項技術已經開始在世界各地的其他保護專案中投入使用。
利物浦約翰·摩爾斯大學進化人類學與古生態學研究中心的教授Serge Wich表示,自主無人機可以幫助科學家和自然資源保護主義者以低成本及時收集高解析度資料。Wich和他的合作伙伴,蘇黎世聯邦理工學院應用生態學與保護學助理教授Lian Pin Koh,正在印度尼西亞蘇門答臘島研究猩猩,他們開發了一種輕型無人機系統,成本約為 2,000 美元——包括電池、軟體、相機和飛行穩定器。相比之下,其他市售無人機的價格高達 50,000 美元。Wich 和 Koh 建立了一個網站 ConservationDrones.org,以幫助這項技術在世界各地傳播,並且最近為尼泊爾、馬來西亞和加彭的類似專案提供了諮詢。
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這兩人於二月在蘇門答臘島首次測試了無人機,當時他們能夠拍攝到猩猩和大象的影片和照片。無人機還帶回了蘇門答臘森林砍伐的驚人影像,這是由伐木和棕櫚油種植園造成的。島嶼森林的快速破壞(無論是合法還是非法)已經摧毀了當地的猩猩,在過去的 75 年裡,猩猩的數量減少了約 80%,降至約 7,300 只。(相關的婆羅洲猩猩物種,P. pygmaeus,也遭受森林砍伐的影響,其數量估計少於 45,000 只。)
在解決了一些最初的問題之後,Wich 和 Koh 本月早些時候返回蘇門答臘島,在那裡他們實現了一個他們第一次未能實現的目標:拍攝樹上高處的猩猩巢穴的照片,這些資訊將有助於為未來的保護活動提供資訊。
我與 Wich 談了關於這項研究以及他們為保護目的開發無人機的工作。
[以下是經過編輯的採訪文字稿。]
您試圖用這些無人機解決什麼問題?
作為自然資源保護研究人員,我們面臨的主要問題之一是我們幾乎總是落後於實地情況。這些區域非常廣闊,難以定期監測,因此,除非我們有數百萬美元可以一直這樣做,否則進行地面調查不是解決辦法。因此,我們需要一種獲取有效、及時和高解析度資料的方法。無人機可以幫助我們解決這個問題,因為我們可以隨時隨地放飛它們,並且它們可以隨時隨地為我們提供高解析度資料。
您希望從這些任務中學到什麼,以及它將如何應用於保護工作?
我們的主要目標是擁有一個系統,使我們能夠比現在更快地監測猩猩種群的分佈和數量。我們剛剛完成了一項蘇門答臘島全境猩猩調查,這項調查花費了我們大約兩年半的時間,耗資約 25 萬美元。這是一個很棒的資料集,但這不是我們每年都能做的事情,因為它需要一年多的時間,也不是我們每年都能資助的事情。因此,這些無人機將成為一個系統,我們可以使用它每月甚至每週飛越森林邊緣,以檢查那裡發生了什麼。如果存在非法侵佔,我們可以通知當局。我們不會從半年或一年後獲得的衛星影像中得知情況;我們會更快地獲得資訊,這有望使我們能夠更快地對實地變化做出反應。
當無人機在空中時,你看不到它看到的東西,對嗎?您為它們程式設計飛行路徑,讓它們起飛,然後在它們返回時檢視資料。
我們正在研究獲得一種可以為我們提供影片即時反饋的系統,但目前您必須等到它降落才能看到影像。飛行路徑的程式設計非常簡單。它基本上只是一個谷歌地球或谷歌地圖衛星,您在其中放置航點並將其載入到飛機上的自動駕駛儀中。這都要歸功於 DIY 無人機愛好者。他們為您製作了這個自動駕駛儀和軟體。
你們在本月的任務中克服了一些技術挑戰。
最初的主要挑戰是獲得高解析度的靜止影像。影片從一開始就很好,但對於靜止影像,經常出現運動模糊。飛機飛得非常快,如果相機的快門時間過長,那將不起作用。我們不得不反覆調整相機設定,並開發一個可以抑制飛機部分振動的系統——最終變成了一個非常簡單的廚房海綿。
回到猩猩的話題,您看到的種植園是合法的還是非法的?
這通常是混合的。當然,在印度尼西亞,有很多合法的特許權,無論是油棕還是木材,都會侵佔森林。但與此同時,森林邊緣也存在大量非法侵佔。
猩猩巢穴離種植園有多近?
非常近。基本上你仍然可以在種植園中找到它們,儘管我們還沒有飛過種植園。你可以在森林邊緣,以及部分轉化的棲息地中找到它們。從這個意義上說,猩猩非常頑強。特別是雌性猩猩不會離開。它們會抓住任何樹木,直到餓死或被捕獲。
巢穴會很快腐爛嗎?您看到的一些巢穴可能是幾個月或幾年前的嗎?
猩猩每天都會築新巢。它們是非常活躍的築巢者。我們通常可以從照片中看出巢穴的年齡,但也不是很多。它們的堅固程度非常高,具體取決於您所在的區域。在某些地區,它們可以輕鬆持續一年甚至兩年。它們的樹枝非常粗壯,很棒。
您的主要目標是研究還是保護?
這是兩者的結合。我真的希望我們能夠使用這些無人機來監測原始地區的種群,這樣它將為我們提供關於這些種群如何在自然棲息地波動、它們使用哪種樹木、它們的密度以及這與環境變數有何關係的資訊。但與此同時,我們可以使用這些無人機來監測棲息地變化,並幫助我們保護猩猩和其他物種。
接下來您在蘇門答臘島的工作是什麼?
我們正在計劃一些事情。首先,既然我們知道我們可以探測到巢穴,那就是進行一項適當的研究,我們在其中進行地面調查和空中調查,看看我們是否得到相同的數字。第二部分將是部署其他型別的相機。我們正在研究熱成像技術,看看我們是否可以透過這些手段探測到猩猩。將這些裝置安裝在無人機上,並在黃昏和黎明時分放飛它們,看看我們能得到什麼,這將非常有趣。
建立 ConservationDrones.org 的目的是什麼?
該網站的真正目的是分發我們從工作中獲得的一切資訊,以便任何想要構建與我們使用的無人機相同的無人機的人都可以使用我們網站上的資訊來做到這一點。對我們來說,這真的是試圖將這項技術帶到保護世界的每一個角落,尤其是在資金不太充足的地區——因此[這將是]非政府組織[非政府組織]需要一個簡單且他們可以自己修復的系統,併為他們提供工具包中的可持續工具,而不是來自昂貴公司的非常昂貴的無人機。
您還在與世界自然基金會 (WWF) 合作,就在尼泊爾使用無人機以嘗試阻止偷獵老虎、大象和犀牛提供諮詢。
那是我們的技術。我的同事 Lian 剛剛從那裡培訓了很多人回來。幾個月前我們一起去那裡做了一個演示。這是我們目前較大的專案之一。
尼泊爾的無人機到底在尋找什麼?
它可以是直接尋找人類,也可以是尋找人類活動的痕跡,例如人們生火。例如,如果有偷獵者在晾曬叢林肉,您會看到森林上方的煙霧,您就會知道那裡有人在積極地做這樣的事情——然後您可以派遣地面團隊進入以嘗試阻止人們這樣做。
您對這項技術的下一個希望是什麼?
我們正在與一些人合作,希望在不久的將來,我們將擁有一個可以直接在影片中檢測物體的系統——例如火災、人或大象等等——這樣,當您觀看影片時,無論是即時的還是在無人機著陸後觀看,它都會告訴您那些感興趣的專案在哪裡。這將有助於反偷獵巡邏隊的響應時間,但也將促進任何科學研究,因為要瀏覽數千張照片以尋找特定物體非常費力。我們可以自動化該過程,並且演算法只會例如在所有這些影像中尋找大象。這將極大地幫助我們更有效地使用這些無人機。這是我們正在與幾位大學人士合作研究的事情。
圖片由 Serge Wich 和 ConservationDrones.org 提供