سیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپاد برای ردیابی حیات وحش: انقلابی در حفاظت با دقت و اخلاق

ساخته شده در 01.27

برای دهه‌ها، فعالان حفاظت از حیات وحش برای ردیابی و نظارت بر جمعیت حیوانات به روش‌های پرزحمت و اغلب مزاحم متکی بوده‌اند - از قلاده‌های رادیویی که نیاز به گرفتن فیزیکی دارند تا بررسی‌های زمینی که مناطق محدودی را پوشش می‌دهند. امروزه، سیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپاد در حال تغییر این چشم‌انداز هستند و دقت، مقیاس‌پذیری و اختلال حداقلی در زیستگاه‌های طبیعی را بی‌سابقه ارائه می‌دهند. برخلاف رویکردهای سنتی، دوربین‌های مدرن پهپاد، همراه با تجزیه و تحلیل پیشرفته، می‌توانند داده‌های بی‌درنگ را در مناطق وسیع و دورافتاده، از جنگل‌های بارانی انبوه تا دشت‌های خشک، ثبت کنند. اما با تکامل این فناوری، موضوع فقط ثبت تصاویر واضح‌تر نیست؛ بلکه در مورد ایجاد تعادل بین نوآوری فناورانه و سرپرستی اخلاقی گونه‌هایی است که قصد حفاظت از آن‌ها را داریم. در این وبلاگ، بررسی خواهیم کرد که چگونهسیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپادردیابی حیات وحش را بازتعریف می‌کنند، پیشرفت‌های پیشرفته‌ای که اثربخشی آن‌ها را هدایت می‌کنند، داستان‌های موفقیت واقعی در حفاظت، و ملاحظات حیاتی برای اطمینان از اینکه این ابزارها هم به نفع حیوانات و هم به نفع محققان باشند.

فراتر از عکاسی هوایی پایه: تکامل فناوری سیستم‌های دوربین پهپاد

کاربردهای اولیه پهپاد در ردیابی حیات وحش به عکاسی هوایی پایه محدود بود و نمای پرنده را ارائه می‌داد اما داده‌های عملی کمی داشت. سیستم‌های امروزی اکوسیستم‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری یکپارچه‌ای هستند که برای غلبه بر چالش‌های منحصر به فرد پایش حیوانات وحشی طراحی شده‌اند. سه پیشرفت کلیدی فناوری قابلیت‌های آن‌ها را متحول کرده است:

۱. بارگذاری‌های تصویربرداری با وضوح بالا و چندطیفی

پهپادهای مدرن مجهز به دوربین‌های تخصصی هستند که بسیار فراتر از سنسورهای استاندارد RGB (قرمز-سبز-آبی) عمل می‌کنند. به عنوان مثال، محموله‌های تصویربرداری حرارتی، امضاهای حرارتی را تشخیص می‌دهند و به محققان اجازه می‌دهند تا گونه‌های شب‌زی یا پنهان‌کار - مانند پلنگ برفی گریزان یا پانگولین در معرض خطر انقراض - را که تقریباً برای چشم غیرمسلح نامرئی هستند، ردیابی کنند. در مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ که در مجله Conservation Biology منتشر شد، محققانی که از دوربین‌های حرارتی پهپاد در هیمالیا استفاده کردند، نرخ شناسایی پلنگ برفی خود را ۶۷ درصد نسبت به نظرسنجی‌های سنتی زمینی افزایش دادند. دوربین‌های چندطیفی که داده‌ها را در طول موج‌های مادون قرمز و فرابنفش ثبت می‌کنند، همچنین دانشمندان را قادر می‌سازند تا با تجزیه و تحلیل تغییرات در وضعیت خز یا پر، سلامت حیوانات را ارزیابی کنند، یا حتی تغییرات فیزیولوژیکی مرتبط با استرس را که برای دوربین‌های RGB نامرئی هستند، تشخیص دهند.

این محموله‌ها اکنون سبک‌تر و کم‌مصرف‌تر هستند و به پهپادها امکان می‌دهند مدت طولانی‌تری در هوا بمانند — تا ۹۰ دقیقه برای مدل‌های بال ثابت — و بدون شارژ مکرر، مناطق وسیع‌تری را پوشش دهند. به عنوان مثال، DJI Matrice 350 RTK، که مورد علاقه طرفداران حفاظت از محیط زیست است، می‌تواند همزمان دوربین‌های حرارتی و چندطیفی را حمل کند و داده‌های لایه‌ای را ارائه دهد که دید جامعی از رفتار حیوانات و استفاده از زیستگاه ارائه می‌دهد.

۲. تحلیل بلادرنگ با هوش مصنوعی

یکی از بزرگترین گلوگاه‌ها در ردیابی سنتی حیات وحش، پردازش داده‌ها است. بررسی دستی ساعت‌ها فیلم پهپاد برای شمارش حیوانات یا ردیابی حرکات، زمان‌بر و مستعد خطای انسانی است. امروزه، سیستم‌های دوربین پهپاد با الگوریتم‌های یادگیری ماشین (ML) ادغام شده‌اند که می‌توانند فیلم را در زمان واقعی تجزیه و تحلیل کرده و به طور خودکار حیوانات منفرد را تشخیص، شناسایی و شمارش کنند. این ادغام هوش مصنوعی، داده‌های بصری خام را در عرض چند دقیقه، نه چند روز، به بینش‌های عملی تبدیل می‌کند.

شرکت‌هایی مانند Wildlife Insights، پلتفرمی با حمایت گوگل، مدل‌های یادگیری ماشین متن‌باز را توسعه داده‌اند که به طور خاص بر روی تصاویر حیات وحش آموزش دیده‌اند. این مدل‌ها می‌توانند بین گونه‌های نزدیک به هم - مانند گونه‌های مختلف گوزن یا پرنده - تمایز قائل شوند و حتی حیوانات منفرد را بر اساس نشانه‌های منحصر به فرد، مانند خال‌های جگوار یا راه‌راه‌های گورخر، تشخیص دهند. در منطقه حفاظت شده ملی ماسای مارا در کنیا، محققان از دوربین‌های پهپاد مجهز به هوش مصنوعی برای ردیابی مهاجرت گنوها استفاده کردند و بیش از ۵۰۰ ساعت فیلم را در تنها ۴۸ ساعت پردازش کردند و بیش از ۲۰۰,۰۰۰ حیوان را با دقت شمارش کردند - کاری که تکمیل دستی آن برای تیمی از ۱۰ محقق هفته‌ها طول می‌کشید.

3. پرواز خودکار و حصار جغرافیایی

فناوری پرواز خودکار، ردیابی مبتنی بر پهپاد را کارآمدتر و کمتر وابسته به اپراتورهای انسانی کرده است. محققان می‌توانند پهپادها را برای دنبال کردن مسیرهای پروازی از پیش تعیین شده با استفاده از GPS برنامه‌ریزی کنند و پوشش مداوم مناطق هدف را تضمین نمایند. ویژگی‌های جغرافیایی (Geofencing) نیز مانع از ورود پهپادها به مناطق ممنوعه، مانند مناطق حفاظت شده زاد و ولد یا مناطق با فعالیت انسانی بالا می‌شوند و خطر برهم زدن حیات وحش را کاهش می‌دهند. برخی از سیستم‌های پیشرفته حتی از بینایی کامپیوتری برای اجتناب از موانعی مانند درختان یا صخره‌ها استفاده می‌کنند و به پهپادها اجازه می‌دهند تا با حداقل دخالت انسانی در زیستگاه‌های پیچیده مانند جنگل‌های بارانی ناوبری کنند.

این خودمختاری به ویژه در مناطق دورافتاده که دسترسی به آنها دشوار است و حضور انسان می‌تواند رفتار حیوانات را مختل کند، ارزشمند است. به عنوان مثال، در جنگل‌های بارانی آمازون، فعالان محیط زیست از پهپادهای خودکار برای نظارت بر زیستگاه میمون شیر طلایی که به شدت در معرض خطر انقراض است، استفاده می‌کنند. پهپادها مسیرهای از پیش برنامه‌ریزی شده را در سپیده‌دم و غروب، زمانی که میمون‌ها فعال‌تر هستند، پرواز می‌کنند و تصاویری را بدون مختل کردن رفتار طبیعی آنها ثبت می‌کنند.

تأثیر واقعی: چگونه دوربین‌های پهپاد گونه‌های در معرض خطر را نجات می‌دهند

ترکیب تصویربرداری پیشرفته، تحلیل هوش مصنوعی و پرواز خودکار، سیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپاد را به ابزارهای ضروری در حفاظت تبدیل کرده است. در اینجا سه مطالعه موردی قانع‌کننده آورده شده است که تأثیر واقعی آن‌ها را نشان می‌دهد:

مطالعه موردی ۱: ردیابی لاک‌پشت‌های دریایی در معرض خطر در استرالیا

لاک‌پشت‌های دریایی از جمله در معرض خطرترین گونه‌های دریایی هستند و سایت‌های لانه‌سازی آن‌ها با از دست دادن زیستگاه، شکار غیرقانونی و تغییرات آب و هوایی تهدید می‌شود. روش‌های سنتی نظارت - مانند گشت‌زنی در سواحل در شب - پرزحمت هستند و می‌توانند باعث اختلال در لاک‌پشت‌های ماده در حال لانه‌سازی شوند. در کوئینزلند، استرالیا، محققان دانشگاه سان‌شاین کوست از دوربین‌های پهپاد مجهز به سنسورهای حرارتی برای نظارت بر سایت‌های لانه‌سازی لاک‌پشت‌های دریایی سبز و لاک‌پشت پوزه عقابی استفاده می‌کنند.

دوربین‌های حرارتی گرمای ساطع شده از لانه‌های لاک‌پشت را تشخیص می‌دهند و به محققان اجازه می‌دهند تا لانه‌ها را از هوا و بدون ایجاد مزاحمت برای لاک‌پشت‌ها پیدا کنند. سپس الگوریتم‌های هوش مصنوعی فیلم‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کنند تا لانه‌ها را شمارش کرده، نرخ موفقیت جوجه‌کشی را ردیابی کنند و حتی تهدیدات بالقوه مانند لان شکارچیان یا فرسایش را شناسایی کنند. از زمان پیاده‌سازی سیستم پهپاد در سال ۲۰۲۲، تیم تحقیقاتی نرخ تشخیص لان خود را ۴۰ درصد افزایش داده و مزاحمت برای لاک‌پشت‌های در حال تخم‌گذاری را ۹۰ درصد کاهش داده است. این داده‌ها به گروه‌های حفاظت محلی کمک کرده است تا اقدامات حفاظتی هدفمند را توسعه دهند، مانند نصب حصارهای ضد شکارچی در اطراف لانه‌های پرخطر.

مطالعه موردی ۲: پایش جمعیت فیل‌ها در بوتسوانا

بوتسوانا خانه بزرگترین جمعیت فیل‌های جهان است، اما این حیوانات با تهدیداتی از جمله شکار غیرقانونی و درگیری‌های انسان و حیات وحش مواجه هستند. نظرسنجی‌های هوایی سنتی با استفاده از هواپیماهای سرنشین‌دار هزینه‌بر هستند و مناطق محدودی را پوشش می‌دهند، که ردیابی روندهای جمعیتی را دشوار می‌کند. اداره حیات وحش و پارک‌های ملی بوتسوانا با شرکت‌های فناوری پهپاد همکاری کرده است تا ناوگانی از پهپادها را با دوربین‌های RGB و حرارتی با وضوح بالا مستقر کند.

پهپادها مسیرهای خودکار را بر فراز مناظر وسیع ساوانا طی می‌کنند و تصاویری را ضبط می‌کنند که توسط هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل می‌شوند تا فیل‌ها را شمارش کنند، بچه‌ها را شناسایی کنند (شاخص کلیدی سلامت جمعیت) و نشانه‌های شکار غیرقانونی مانند اردوگاه‌های غیرقانونی یا رد وسایل نقلیه را تشخیص دهند. در سال ۲۰۲۳، این برنامه یک مسیر مهاجرت فیل ناشناخته را شناسایی کرد و به دولت اجازه داد تا یک کریدور حفاظتی جدید برای کاهش درگیری انسان و حیات وحش ایجاد کند. داده‌های پهپاد همچنین افزایش ۱۲ درصدی جمعیت بچه‌های فیل را در طول دو سال نشان داد و شواهدی مبنی بر مؤثر بودن تلاش‌های حفاظتی ارائه کرد.

مطالعه موردی ۳: مطالعه رفتار روباه قطبی در نروژ

روباه‌های قطبی به سرماهای شدید عادت کرده‌اند، اما جمعیت آن‌ها به دلیل تغییرات آب و هوایی و رقابت با روباه‌های قرمز در حال کاهش است. مطالعه رفتار آن‌ها در توندراهای دورافتاده قطب شمال چالش‌برانگیز است، زیرا حضور انسان می‌تواند روباه‌ها را بترساند و عادات طبیعی آن‌ها را تغییر دهد. محققان موسسه قطبی نروژ از پهپادهای کوچک و سبک مجهز به دوربین‌های با وضوح بالا برای مشاهده روباه‌های قطبی از راه دور استفاده می‌کنند.

پهپادها برای پرواز در ارتفاعات پایین (زیر ۵۰ متر) برنامه‌ریزی شده‌اند تا تصاویر دقیقی از لانه‌های روباه، رفتار شکار و تعاملات اجتماعی آن‌ها ثبت کنند. الگوریتم‌های هوش مصنوعی به محققان کمک می‌کنند تا روباه‌های منفرد را با الگوهای منحصر به فرد خزشان ردیابی کنند و این امکان را به آن‌ها می‌دهد تا الگوهای حرکتی و ساختارهای خانوادگی را مطالعه کنند. داده‌های جمع‌آوری شده نشان داده‌اند که روباه‌های قطبی در پاسخ به ذوب شدن یخ‌های دریا، عادات شکار خود را تغییر می‌دهند و از طعمه‌های دریایی به سمت جوندگان خشکی‌زی روی می‌آورند. این بینش به حفاظت‌گران کمک کرده است تا پیش‌بینی کنند این گونه چگونه با تغییرات آب و هوایی آینده سازگار خواهد شد و استراتژی‌های حفاظتی هدفمند را توسعه دهند.

چالش‌ها و ملاحظات اخلاقی: استفاده مسئولانه از دوربین‌های پهپادی

در حالی که سیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپاد مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهند، آن‌ها چالش‌ها و معضلات اخلاقی را نیز به همراه دارند که باید مورد توجه قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که این سیستم‌ها از حفاظت از حیات وحش حمایت می‌کنند، نه اینکه به آن آسیب برسانند. در اینجا ملاحظات کلیدی آورده شده است:

۱. به حداقل رساندن اختلال در حیات وحش

پهپادها می‌توانند به حیوانات استرس وارد کنند، به‌ویژه اگر خیلی نزدیک یا خیلی مکرر پرواز کنند. مطالعات نشان داده‌اند که برخی گونه‌ها—مانند پرندگان شکاری، گوزن‌ها و پستانداران دریایی—ممکن است لانه‌های خود را ترک کنند، رفتار تغذیه‌ای خود را تغییر دهند یا در حضور پهپادها فرار کنند. برای کاهش این مشکلات، حفاظت‌گران باید بهترین شیوه‌ها را دنبال کنند، مانند پرواز پهپادها در ارتفاعات مناسب (معمولاً بالای ۱۰۰ متر برای پستانداران بزرگ)، اجتناب از دوره‌های حساس (مانند فصل‌های جفت‌گیری یا لانه‌سازی) و استفاده از مدل‌های پهپاد کم‌صدا.

در سال ۲۰۲۳، اتحادیه بین‌المللی حفاظت از طبیعت (IUCN) دستورالعمل‌هایی برای استفاده از پهپادها در حفاظت از حیات وحش منتشر کرد و توصیه کرد که پژوهشگران ارزیابی‌های پیش از پرواز را برای شناسایی مناطق و گونه‌های حساس انجام دهند و مدت زمان پرواز را محدود کنند تا مزاحمت را به حداقل برسانند. با پیروی از این دستورالعمل‌ها، پژوهشگران می‌توانند اطمینان حاصل کنند که مزایای ردیابی با پهپاد بیشتر از خطرات آن است.

۲. حریم خصوصی و امنیت داده‌ها

تصاویر هوایی و داده‌های تحلیل‌شده با هوش مصنوعی حاوی اطلاعات حساسی هستند، مانند مکان‌های لانه‌های گونه‌های در خطر انقراض یا الگوهای حرکتی حیوانات نادر. این داده‌ها می‌توانند توسط شکارچیان مورد سوءاستفاده قرار گیرند اگر به درستی ایمن نشوند. سازمان‌های حفاظت از محیط زیست باید تدابیر امنیتی قوی برای داده‌ها را پیاده‌سازی کنند، مانند رمزگذاری تصاویر، محدود کردن دسترسی به پرسنل مجاز و استفاده از پلتفرم‌های ذخیره‌سازی ابری امن.

علاوه بر این، نگرانی‌های اخلاقی درباره اشتراک‌گذاری داده‌ها وجود دارد. در حالی که اشتراک‌گذاری داده‌ها با سایر محققان می‌تواند تلاش‌های حفاظتی را پیش ببرد، مهم است که اطمینان حاصل شود که داده‌ها حیات وحش را در معرض خطر قرار نمی‌دهند. به عنوان مثال، انتشار مکان دقیق محل زادآوری یک گونه در خطر انقراض شدید می‌تواند شکارچیان را جذب کند. بسیاری از سازمان‌ها اکنون از تکنیک‌های ناشناس‌سازی، مانند محو کردن نشانه‌های جغرافیایی خاص، هنگام اشتراک‌گذاری داده‌های پهپادی به‌طور عمومی استفاده می‌کنند.

3. موانع قانونی و دسترسی

در بسیاری از کشورها، مقررات سختگیرانه‌ای بر استفاده از پهپادها، به ویژه در مناطق حفاظت شده، حاکم است. دریافت مجوز برای پرواز پهپادها در پارک‌های ملی یا ذخیره‌گاه‌های حیات وحش می‌تواند زمان‌بر و پرهزینه باشد و دسترسی سازمان‌های کوچک حفاظتی به این ابزارها را محدود کند. علاوه بر این، مناطق دورافتاده اغلب فاقد دسترسی مطمئن به اینترنت هستند و این امر انتقال تصاویر پهپاد برای تجزیه و تحلیل در زمان واقعی را دشوار می‌سازد.

برای رفع این موانع، برخی دولت‌ها و سازمان‌های غیرانتفاعی در تلاشند تا فرآیندهای صدور مجوز را ساده‌تر کرده و دسترسی به اینترنت را در مناطق دورافتاده حفاظت‌شده گسترش دهند. به عنوان مثال، بنیاد حیات وحش آفریقا با شرکت‌های مخابراتی برای نصب برج‌های اینترنت خورشیدی در سایت‌های کلیدی حفاظت‌شده همکاری کرده است و به محققان امکان می‌دهد داده‌های پهپاد را به صورت بی‌سیم منتقل کنند.

آینده ردیابی حیات وحش مبتنی بر پهپاد: گام بعدی چیست؟

با ادامه تکامل فناوری، سیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپاد به ابزارهای قدرتمندتری برای حفاظت از حیات وحش تبدیل خواهند شد. در اینجا سه روند نوظهور برای پیگیری وجود دارد:

1. پهپادهای کوچک‌تر و چابک‌تر

کوچک‌سازی فناوری پهپاد منجر به پهپادهای کوچک‌تر و سبک‌تر خواهد شد که می‌توانند در زیستگاه‌های پیچیده‌تر مانند جنگل‌های انبوه یا سیستم‌های غار حرکت کنند. این ریزپهپادها که برخی از آن‌ها به اندازه یک مرغ مگس‌خوار هستند، قادر خواهند بود بدون ایجاد اختلال به حیوانات نزدیک‌تر شوند و تصاویر دقیقی از رفتارهایی که قبلاً غیرقابل دسترس بودند، ثبت کنند. به عنوان مثال، ریزپهپادها می‌توانند برای مطالعه کلونی‌های خفاش در غارها یا گروه‌های نخستیان در تاج جنگل‌های بارانی مورد استفاده قرار گیرند.

۲. ادغام با شبکه‌های اینترنت اشیاء و حسگرها

سیستم‌های پهپادی آینده با حسگرهای اینترنت اشیاء (IoT)، مانند ردیاب‌های GPS و مانیتورهای محیطی، ادغام خواهند شد تا داده‌های جامع‌تری جمع‌آوری کنند. به عنوان مثال، پهپادها می‌توانند حسگرهای کوچک و غیرمزاحم را در نزدیکی لانه‌های حیوانات مستقر کنند تا دما، رطوبت و کیفیت هوا را پایش کنند و بینش‌هایی در مورد چگونگی تأثیر تغییرات آب و هوایی بر مناسب بودن زیستگاه ارائه دهند. این داده‌های ادغام شده به حفاظت‌گران کمک می‌کند تا مدل‌های دقیق‌تری از پاسخ گونه‌ها به تغییرات محیطی توسعه دهند.

۳. هوش مصنوعی پیشرفته و تحلیل‌های پیش‌بینی

الگوریتم‌های هوش مصنوعی پیچیده‌تر خواهند شد و به پهپادها این امکان را می‌دهند که نه تنها حیوانات را شناسایی و شمارش کنند، بلکه رفتارهای آن‌ها را نیز پیش‌بینی کنند. به عنوان مثال، مدل‌های یادگیری ماشین می‌توانند داده‌های تاریخی پهپادها را تحلیل کنند تا پیش‌بینی کنند که چه زمانی و کجا فعالیت‌های شکار غیرقانونی احتمالاً رخ خواهد داد و به این ترتیب، به محیط‌بانان این امکان را می‌دهند که تیم‌های ضد شکار را به‌طور پیشگیرانه مستقر کنند. علاوه بر این، هوش مصنوعی می‌تواند به شناسایی نشانه‌های اولیه شیوع بیماری‌ها در جمعیت‌های حیات وحش کمک کند، با شناسایی تغییرات در رفتار یا وضعیت جسمانی.

نتیجه‌گیری: تعادل بین نوآوری و حفاظت

سیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپاد، ردیابی حیات وحش را متحول کرده‌اند و دسترسی بی‌سابقه‌ای به داده‌هایی را در اختیار فعالان حفاظت از محیط زیست قرار داده‌اند که جمع‌آوری آن‌ها در گذشته غیرممکن بود. از ردیابی لاک‌پشت‌های دریایی در معرض خطر انقراض در استرالیا گرفته تا نظارت بر جمعیت فیل‌ها در بوتسوانا، این ابزارها به حفاظت از برخی از آسیب‌پذیرترین گونه‌های جهان کمک می‌کنند. با این حال، در حالی که ما این فناوری را پذیرفته‌ایم، اولویت دادن به مدیریت اخلاقی - به حداقل رساندن اختلال در حیات وحش، ایمن‌سازی داده‌های حساس و رسیدگی به موانع نظارتی - بسیار مهم است.

آینده حفاظت از حیات وحش به توانایی ما در ایجاد تعادل بین نوآوری‌های فناورانه و احترام به طبیعت بستگی دارد. با استفاده مسئولانه از سیستم‌های دوربین مبتنی بر پهپاد، می‌توانیم بینش‌های لازم برای حفاظت از تنوع زیستی و تضمین آینده‌ای پایدار هم برای حیات وحش و هم برای انسان‌ها را به دست آوریم. چه یک متخصص حفاظت از حیات وحش باشید، چه علاقه‌مند به فناوری، یا صرفاً فردی که به دنیای طبیعی اهمیت می‌دهد، تحول فناوری پهپادها نویدبخش رویکردی مؤثرتر و دلسوزانه‌تر به حفاظت از حیات وحش است.

تصویربرداری هوایی، تصویربرداری حرارتی، دوربین‌های چندطیفی

تماس

اطلاعات خود را وارد کنید و ما با شما تماس خواهیم گرفت.

درباره ما

محصولات

درباره ما

پشتیبانی

+8618520876676

+8613603070842

اخبار

leo@aiusbcam.com

vicky@aiusbcam.com

WeChat