无人机技术在中国印度野牛(Bos gaurus)野外救护中的首次应用

刘 宇 刀建红 李中员 李德荣王智红 姚冲学 武俊会 陈明勇*

(1.云南亚洲象教育部野外科学观测研究站，昆明，650091；2.云南大学生态与环境学院，昆明，650500；3.西双版纳傣族自治州林业和草原局，景洪，666100；4.西双版纳傣族自治州兽医站，景洪，666100；5.昆明正浩电讯有限公司，昆明，650021)

印度野牛(Bosgaurus)属偶蹄目(Artiodactyla)，洞角科(Bovidae)，牛属，被世界自然和自然资源保护联盟(IUCN)列为易危(VU)物种，濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)列入附录 I[1-2]。印度野牛在中国被列为国家Ⅰ级重点保护野生动物和《中国濒危动物红皮书：兽类》濒危物种[1]。丁晨晨等[3]认为，印度野牛在中国分布于云南省南部和西藏藏南地区，估计云南地区共有180—210头。张忠员等[4]估计西双版纳地区种群数量为152—167 头。甘宏协等[5]认为，印度野牛在西双版纳地区多栖息于沟谷雨林、山地雨林、竹林混交林和南亚热带季风常绿阔叶林。

无人机是无人航空驾驶飞机(unmanned aerial vehicle，UAV)的简称，是一种利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操控的不载人飞行器[6]。由于无人机具有成本低、能耗小、安全可靠等特点，已广泛应用于大型哺乳动物调查监测，如郭兴建等[7]利用无人机航拍调查对玛多县县域内的岩羊(Pseudoisnayaur)种群进行了估算；飞行高度为100 m时，无人机可拍摄到清晰的非洲象(Loxodontaafricana)影像，进而统计个体数量[8]；无人机在我国野生亚洲象的调查、研究和监测中也有应用[9]，但未见用于印度野牛野外监测与救护，现将一例利用无人机技术对印度野牛野外救护和监测案例进行报道。

1 采用无人机寻找受伤印度野牛，勘察野牛伤情及现场环境

2020年1月12日，西双版纳傣族自治州林业和草原局接到报告，在勐海县勐往乡附近山上发现一头受伤的印度野牛，行动困难，需要紧急救护。次日，由西双版纳傣族自治州林业和草原局、云南大学、西双版纳国家级自然保护区管护局、西双版纳傣族自治州森林公安局、西双版纳傣族自治州兽医站、西双版纳亚洲象收容救护中心、昆明正浩电讯有限公司等单位的领导和专家组成了联合救护小组，安排护林员密切关注受伤野牛的活动情况及位置并及时向联合救护小组汇报监测结果。2020年1月14日，救护小组赶往勐往乡护林员锁定的大致位置，立即采用大疆系列无人机(大疆“御2”变焦版，大疆创新科技有限公司生产)对护林员指定的范围进行了多次扫描，通过足迹、路径、卧迹及倒伏的灌丛和草丛等痕迹找寻野牛，最后，在森林和甘蔗地的交界处(图1)(22°21′32.9″N，100°26′6.3″E)发现了受伤的印度野牛。从无人机传回的画面看出是一头体型庞大的成年雄性印度野牛，虽然受了伤但体力尚可维持其站立并小范围跑动，对无人机还表现出高度敏感、防御和攻击行为。为了拍摄到野牛伤口处清晰的照片和视频，无人机飞行员随后对野牛身体四周进行了多角度拍摄，高度也从600 m，500 m，400 m……一直降到10 m左右，通过传回的近距离拍摄画面发现该野牛左前肢的脚踝周围有明显创口，伤口已经感染、发炎和肿胀，如果不及时进行救治，发炎的伤口将危及该野牛的生命。联合救护小组根据无人机监测到的详细情况进行了紧急商议，一致认为，要救护该野牛必须先实施麻醉才能有效地对其伤口进行清创、消毒和涂药。但是，由于该印度野牛为成年雄性，体型庞大，具尖锐的牛角(图2)，性情凶猛，反应机敏，奔跑速度快，具有极强的潜在攻击能力。从影像中还发现，该野牛所在位置为林缘的甘蔗地，正值甘蔗成熟季节，地里的甘蔗十分浓密，植株高约2.5—3.5 m，若采用麻醉枪或人工吹管实施麻醉，麻醉枪和人工吹管的有效射程仅为10 m左右，必须由射手到达距野牛10 m左右的地方实施麻醉。射手到达此位置后，高大而浓密的甘蔗将会遮挡视线，很难找到合适的位置，并且射出的麻醉针也容易被甘蔗阻挡而无法击中目标。更让人担心的是，防范意识和攻击能力极强的野牛必然会对近身的射手发动攻击，对射手的人身安全将构成严重威胁，极有可能造成人员伤亡。

图1 受伤印度野牛所在位置及生境Fig.1 Location and habitat of the injured gaur

图2 被无人机远程麻醉后的印度野牛Fig.2 The gaur is remotely anesthetized by the UAV

2 在无人机上加载麻醉吹管

经救护小组紧急而充分地研究，决定创新性地采用无人机携带麻醉吹管进行远程麻醉的方式开展此次救护工作。2020年1月14—15日，由相关专家、无人机飞行员、兽医及工程技术人员共同对麻醉吹管和无人机进行了设计、研制和组装：(1)选择长约1 m麻醉吹管，在管头上安装触发机关及红外瞄准器(图3)，经多次试验，确定红外瞄准器能够对注射部位进行瞄准和指示。(2)选取两种型号的无人机(大疆“御2”变焦版和大疆“M210”，均为大疆创新科技有限公司生产)，将麻醉吹管固定在无人机上备用，大疆“御2”变焦版为四旋冀小型无人机(图4)，安装时将麻醉吹管斜向固定在无人机下方；大疆“M210”为四旋冀中型无人机，麻醉吹管垂直悬挂并固定于无人机的正下方(图5)，通过两种无人机分别传回到监视器上的画面调整麻醉吹管及瞄准器位置，麻醉吹管的遥控触发器固定在无人机驾驶员的腰部，以便在瞄准时能够快速触发按钮实施麻醉。改装工作完成后，救护小组在空旷地带进行了多次瞄准和发射试验，以确保无人机锁定位置后，通过触发器发射麻醉吹管能够将麻醉针精准发射到预定位置，最终实验获得了成功并能熟练掌握和相互配合。(3)麻醉针是由大号普通塑料注射器配备大号金属针头改造而成，在注射器的尾部添加毛线以封闭吹管并形成尾翼，减少注射器在发射时偏离轨道(图6)。注射器内所用的麻醉药为M99(Novartis Animal Health UK Ltd，Vm12501/4131)；拮抗剂M5050(Novartis Animal Health UK Ltd，Vm12501/4130)。

图3 安装了瞄准器和触发机关的麻醉吹管Fig.3 Anesthesia blowpipe with sights and triggers

图4 监测用大疆“御2”无人机Fig.4 The monitoring UAV “DJ Royal 2”

图5 麻醉吹管垂直悬挂于大疆“M210”无人机下方Fig.5 The anesthesia blowpipe is installed vertically

图6 改装后的带尾翼的麻醉针Fig.6 The anesthesia needle be modified with tail fin

3 采用无人机实施远程麻醉

2020年1月15日14：00左右，使用大疆“御2”变焦版无人机再次确认了受伤野牛的准确位置，发现它俯卧在甘蔗丛中，精神状态良好，但由于俯卧后位置较低，大疆“御2”变焦版无人机的平射吹管角度不够，无法完成麻醉任务。随后救护小组决定可以采用大疆“M210”无人机携带麻醉吹管从野牛上方垂直往下射击麻醉针实施麻醉。无人机飞行员先采用大疆“M210”无人机携带麻醉吹管(不加麻醉剂)进行预麻醉，确定可行后无人机立即返航，将0.5 mL的M99麻醉剂注入麻醉针中，并将麻醉针置于带有红外瞄准器的麻醉吹管内，将麻醉吹管固定于大疆M210无人机上。无人机携带着麻醉吹管飞至受伤野牛上方，通过摄像头及红外瞄准器锁定注射部位，随即按下触发机关按钮，麻醉针成功射入野牛背部肌肉。救护人员通过无人机传回的画面反复确认野牛是否已被麻醉，30 min后，确认已经被麻醉且无攻击力时，由经验丰富的兽医前往野牛处，人工在其臀部再次肌肉注射1 mL M99麻醉剂，受伤野牛彻底被麻醉后，全体救护人员先用黑布蒙住其眼睛，迅速对其伤口进行清创、消毒、上药和包扎处理。为了今后能够继续监测该野牛的康复情况，救护小组在其颈部佩戴了GPS项圈，然后注射同等剂量的拮抗剂(M5050)使其复苏。处理完后，救护小组组长通知全部救护人员迅速撤离现场。

4 采用无人机实施救护后的监测

撤离约30 min后，救护小组再次使用大疆“御2”变焦版无人机对野牛是否苏醒及活动情况进行确认，通过无人机画面，确认野牛已苏醒并能正常活动后，结束野外救护行动，由护林员根据GPS项圈发回的位点信息继续监测野牛的康复情况。

5 小结

本次在云南省西双版纳地区开展印度野牛的野外救护中，无人机首先在监测和寻找过程中发挥了重要作用，确保了人员的安全，也节省了时间和人力物力；查找并确定了野牛的准确位置，并勘察了野牛的伤情及现场周围情况后，传回的详细而清晰的画面为制定和调整救护方案提供了重要参考；由多学科专家和工程技术人员共同合作，成功地将麻醉吹管和遥控发射装置加载到无人机上，为实现远程麻醉奠定了物质基础；远程麻醉与近距离人工麻醉相结合成功地实施了印度野牛的麻醉和救治，确保麻醉成功率的同时，还有效地避免了在视野不佳的情况下射手冒然进入密林实施麻醉可能遭致野牛伤害的风险；采用无人机对救治后的野牛复苏及活动情况进行监测，确保了救护的成功率并能掌握救助后动物的生存状况。由此可见，采用无人机救护印度野牛的过程中，除了能快速、准确地寻找到受伤野牛的位置、弄清其伤情及周围环境状况外，更重要的是能够在确保救护人员安全的情况下有效地实施远程麻醉，且在后续康复状况的跟踪监测中继续发挥作用。由此我们认为，无人机技术在大型哺乳动物，尤其是攻击能力强的大型哺乳动物监测及救护中值得推广应用。