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1、北京公交車刷卡機識別

北京公交車刷卡機識別

水暖鶯飛時，新建的沙河水庫AI智能監測站點“開工”首日，便已識別鳥類物種數達50多種。

沙河水庫觀測站是北京市水務系統“河湖鳥類AI智能識別監測裝備”今年新設的12處站點之一，該裝備系統被譽為“河湖精靈監測眼”，曾于去年在官廳水庫成功監測到國家一級保護動物黑臉琵鷺影像。

沙河水庫的鳥兒正在嬉戲。北京市水務局供圖

“AI觀鳥”再添生力軍

2022年，北京市水務部門改變過去“人工蹲守”的傳統監測方式，開創性地將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（密云水庫1號站、官廳水庫1號站和六渡站），探索首都河湖鳥類的自動化、智能化監測。

AI智能識別自動監測最大的優點在于受自然條件影響小，對人力的依賴度低，準確度高。該裝備配有超高清攝像頭、鳥鳴聲四向拾音器、終端計算機等硬件系統，具有模塊化、低功耗優點，不僅能實現多種通訊模式，確保數據無死角傳輸，還能適應沒有市電、光纖的野外環境，經測試在陰雨條件下可連續運行至少96個小時以上。

北京市水務局水質水生態監測中心高級工程師楊蓉介紹，截至去年12月31日，3座AI監測站共拍攝照片超過18000張，識別并記錄河湖鳥類近40種。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，也有不少“稀客”，包括部分珍稀鳥類或北京地區出現較少的鳥類，如黑臉琵鷺、黑鸛、牛背鷺、紅尾水鴝等。

官廳水庫的黑翅長腳鷸。北京市水務局供圖

“今年，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’。”楊蓉表示，鑒于去年3個站點試運行成效顯著，結合前期全市水生態監測情況，今年水務系統選擇鳥類聚集、繁衍、遷徙的區域，計劃在全市范圍內再建設12處監測站點，其中包括11處固定站點和1處移動站點。“溫榆河公園、南海子郊野公園、團城湖、泃河等傳統‘觀鳥圣地’的站點建設也在加緊推進中。”

值得注意的是，今年新設的唯一一處移動站點將被“委以重任”。“固定站點設備牢固可靠，監測穩定連貫，但也存在監測區域局限、監測對象單一等弊端。比如，大型鳥喜歡停駐的地方，許多體型較小的鳥可能就不敢停留，如果僅依賴固定站點，就會使監測不夠靈活，而移動站點就能有效規避這一問題。”楊蓉表示，下一步，移動站點將被充分利用在季節性鳥類遷徙通道、補水后的岸邊及生態廊道等多場景監測中。

密云水庫的牛背鷺。北京市水務局供圖

聞“聲”識鳥兒

除了穩定“擴編”外，今年河湖鳥類AI智能識別監測裝備還增加了新的“武藝”。經過技術改造，水質水生態監測中心為系統添加了“鳥鳴識別”功能，通過采集鳥鳴聲準確判斷鳥的種類。

“鳥鳴聲也同人聲一樣，具有高度差異化的特質。”楊蓉介紹，聲音識別不同于圖像識別，它受空間范圍限制較小，而且能在樹叢等復雜地形中采集信息，不易受到物體遮擋等干擾，更適合鳥類信息采集工作。

實現鳥鳴識別的第一步，就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。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。

“河湖鳥類信息的采集主要會受風聲、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。”楊蓉介紹，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，以及非特殊的單一叫聲的鳥類識別準確率還是非常理想的。

“遇到沒有預存在數據庫的鳥鳴，系統會對信息進行保存、檢測和裁剪，經過專業人員確認后，作為新的樣本擴充數據庫。”談及AI鳥類監測的“小目標”，楊蓉表示，將在數據充足、技術成熟的基礎上，推動鳥鳴與圖像的復合識別，這將極大提高監測的效率及準確度。

六渡的黑鸛。北京市水務局供圖

打造水生態監測智慧化時代

目前，AI技術在北京市水生態監測領域主要應用于鳥類、魚類和浮游生物三個方面。

“鳥類、魚類的監測，大家比較容易想象，在相對微觀的浮游生物監測方面，AI技術其實也可以發揮非常驚人的效能。”楊蓉介紹，過去水務部門針對浮游植物的監測主要依靠人工鏡檢識別的方法，需要人工肉眼在顯微鏡下對藻包液樣品中的浮游動植物種類、數量進行識別。

“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，不僅如此，人工鏡檢對技術人員的經驗和知識儲備要求極高，同時容易受到懸浮物、水色等多種因素影響，檢驗結果誤差較大。

為克服傳統鏡檢法的不足，進一步提高浮游生物監測效能，北京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”，同時以先進成熟的“流式細胞技術”加持，導入樣品、聚焦、拍攝、識別、計數——整個過程自動化一氣呵成，能在無人值守條件下完成浮游生物種類、比例、密度等多項指標自動分析和輸出。“利用AI技術，現在每天能處理100多個樣品，且極大地提高了準確性和效率。”楊蓉說。

新京報記者 吳婷婷 通訊員 許睿 劉波

編輯 劉夢婕 校對 李立軍

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