问题与措施：红外触发相机使用技术探索

滕继荣，何礼文，王钧亮，冯杰，李宏飞，黄映红

（1.甘肃白水江国家级自然保护区管理局，甘肃 文县 746400；2.北京市海淀区山水自然保护中心，北京100871）

红外触发相机能够自动获取野生动物图像数据，用来分析野生动物的物种组成、分布、种群数量、行为和生境利用等基础信息，为野生动物保护管理和资源利用提供重要参考资料。近年来，红外触发相机已经得到广泛应用：珍稀濒危物种的重新发现和记录，保护区鸟兽动态监测、调查等研究[1-3]，兽类专项监测研究[4]，保护区野生动物监测和保护现状评价，野生动物的空间分布格局和活动模式研究等。目前，我国已有红外触发相机捕获信息管理系统研发及应用，但尚未制定红外触发相机监测技术标准或规范[5]。红外触发相机的使用多数停留在能否拍摄到或者拍摄到什么动物的这个层面，相机有效拍摄率和照片可辨识度有待提高。本文通过对红外触发相机拍摄的大量照片和视频进行对比分析、归纳、整理，总结提出15 项相机使用中存在的问题及其改进措施。

1 使用基本情况

甘肃白水江国家级自然保护区位于甘肃省南端，1978 年经国务院批准建立，主要保护对象为大熊猫、金丝猴、羚牛（扭角羚）、亚洲金猫、珙桐等珍稀濒危野生动植物及其森林生态系统，原始森林面积9.0 万hm2，所在岷山地区被世界自然基金会列为全球保护热点地区。保护区2003 年开始野外监测工作，2012 年开始试点使用红外触发相机，2014 年底全区推广使用。

2014 年10 月，根据区域、人员和地形特点，保护区设定大熊猫及其栖息地生物多样性固定监测样线66 条，随机样线14 条，每条样线至少选址安装1 台红外触发相机。2015 年3 月检查时发现，由于技术和经验不足，40%的相机工作异常，60%的相机虽然拍摄到动物影像，但仅有＜5%的相机拍摄到可辨识度较好的动物活动画面。经过细致对比和分析，整改后问题得到基本解决。

2 安装选址情况

2015 年3 月—2016 年3 月，全区布设红外触发相机115 台，其中猎科6210 型50 台，猎科6310 型35 台，夜鹰30 台。3 次监测中，红外触发相机工作正常315 台次，异常30 台次，获得有效照片12 860 张。正常工作的红外触发相机安装情况见表1。

表1 工作正常的红外触发相机安装选址类型统计

3 问题与措施

拍摄结果分析表明，3 种机型拍摄成功率差异不明显，均为30%左右。参数设置出错率：夜鹰明显高于其它两种机型，猎科6210 型、猎科6310型和夜鹰的参数设置出错率分别为6%、8%和20%，其原因是夜鹰相机参数设置比较复杂。从拍摄效果看，猎科6210 型和猎科6310 型在光线充足时拍摄效果明显比夜鹰好，夜鹰相机则夜晚拍摄效果较好。工作异常的红外触发相机有30台次，在总台次中占比8.7%，均由使用技术问题所致。通过对相机工作情况和拍摄得到的12 860张照片分析、归纳和整理，存在明显技术问题而影响照片可辨识度的9 658 张，占比75.1%。技术问题分别为机型选择、相机参数设置、障碍物清除、逆向曝光、与地面位置关系、相机高度、相机固定、有效距离、相机间距、相机误启动、相机保养、相机伪装、诱饵使用、位点信息等。

3.1 机型选择

目前自动监测相机的种类和型号繁杂多样，随着功能的不断改进，相机体积减小，耗电量降低，照片数据可实现即时网络传输。以后选择红外触发相机主要考虑参数设置简单化、拍摄色彩纯正、拍摄效果优良、能实时传输等，对光线和温度的反应灵敏度不能太高。将现有设置简单的机型，配发到技术水平相对较低的工作人员手中，以减少使用出错率。

3.2 相机参数设置

在布设相机之前必须进行参数设置，主要包括像素、模式、镜头、连拍张数、变焦、视频时长、触发时间、间隔时间、图片显示、各种分辨率等。像素虽然比较重要，但一般红外触发相机都是1 200万像素，区别不大。触发时间一般为0.8～1.0 s，差别不大。对连拍张数误会较多，90%的用户希望连拍数越多越好。由于相机内存有限，连拍多张会大量消耗内存，一般最新款的相机连拍数都控制在3 张左右。图片可以显示时间、日期、月相、温度等，最新款增加了设定相机名称和位点的功能。其他功能，如变焦、延迟时间、各种像素、无线远程传输、PIR 红外感应角度、镜头、模式、无线远程控制、图片及录像格式等，可根据需要选择。参数设置错误的红外触发相机有10 台次，照片568 张。其中设置连拍张数为1 的1 台次；照片时间设置错误6 台次，照片328 张；3 台次夜鹰相机开启变焦功能造成照片质量不良，照片240 张。

3.3 障碍物遮挡

野外环境地形复杂，平坦开阔的地点非常有限，有些区域安装红外触发相机必须清除拍摄障碍物，包括杂草、竹稍、树枝等。发生拍摄遮挡现象的相机15 台次，照片1 520 张。遮挡问题一般在相机安装时会优先考虑，出现问题往往是忽略了季节和气候的变化，镜头前植物因生长会发生很大变化，降雪、刮风、下雨等天气也会造成红外触发相机周边竹子、茅草、树枝等偏离原来生长方向对镜头造成遮挡。

3.4 逆向曝光

涉及镜头朝向问题的照片有3 356 张，占26.1%，相机128 台次，主要问题是逆光拍摄。解决逆光问题，理论上最佳朝向为北，最差为南，东西向为中。根据实际安装位置综合考虑光线、山体、树荫和周边可能的反光物等，可以合理解决逆光拍摄问题。

3.5 相机镜头与地面夹角

相机镜头应与地面保持10°左右的俯角。12台次相机，160 多张照片其镜头与地面没有保持一致，照片中的动物站姿呈倾斜状。

3.6 相机距地面高度

相机捆绑在树干上的高度一般为0.4～1.0 m，这样的镜头正好与多数动物的肩部等高，拍摄出的画面最为协调。具体使用应根据目标动物和地势情况略作调整。安装高度偏低和偏高的相机分别有18 台次、50 台次，照片拍摄角度呈仰视和俯视状，不但影响照片可辨识度，而且缩小了红外触发相机的监控区域。

3.7 相机稳固性

此类照片占到总数的1.2%，主要原因是相机固定绑带不紧，或者调整相机角度铺垫物方向出现偏差，导致相机镜头因动物蹭动而改变原来方向，有的相机甚至因绑带松动落地，造成损坏或者丢失。

3.8 相机与兽径距离

相机内的被动式红外传感器工作距离受动物体型、环境温度、电池电力、传感状态等因素影响。对于羚牛、野猪等大中型兽类，传感器最大探测距离10～20 m；对于鼠类小型兽，有效探测距离只有1～2 m。相机距离兽径以3～5 m 为宜，并且相机镜头朝向与兽径夹角＜30°，监控区域较大，效果较好。相机距离兽径太近，动物形体多数拍摄不全，而且相机容易被动物蹭偏、蹭坏。相机垂直正对兽径，多数只能拍摄到动物侧身，且极大减小相机监控区域。此类问题发生较多，占照片总数的15.8%。

3.9 相机间距

对于狭小扇形监控区域，整条监测样线上还有更多的区域需要监控拍摄，相机间距太近，往往拍摄的动物个体雷同。因此，两台相机不宜布设太近，间隔至少200 m，以免造成浪费。这类问题多是同区域布设2～3 台相机，涉及相机18 台次。

3.10 相机误启动

金属、岩石、柏树等物体对太阳热辐射的吸收能力较强，当其向四周辐射热能时，会导致附近红外触发相机误启动，造成无效拍摄。动物快速移动、大型动物出现在相机侧旁、阳光直射、下雨、冰雹也会导致相机误启动。检查发现明显误启动相机5 台次。

3.11 相机保养周期

为了延长相机的使用寿命，安装在野外的红外触发相机需要进行定期维护。一般红外触发相机野外工作周期为4～6 个月，每次取卡或取回相机后应立即维护，及时对相机进行干燥、清洁、检查密封、更换电池等。由于保养不及时导致相机损坏或者停止工作8 台，工作异常14 台次。

3.12 相机伪装

每次野外回收、更换相机电池和储存卡时发现相机损耗率≥5%，包括动物咬坏和人为破坏。红外触发相机镜头所对应的视线较为开阔，同时红外触发相机也更容易被动物或者人发现和破坏。针对周边环境特征，进行相机伪装是非常必要的，如用树皮、枯枝落叶、苔藓等遮盖。

3.13 诱饵使用

野外监测宜在自然饵料地附近布设相机，不建议设置诱饵进行监测拍摄。尤其在利用红外触发相机研究动物生态或者收集宣传素材时，在红外触发相机视野中针对目标动物使用盐、肉、蜂蜜、嗅味剂等诱饵会起到意想不到的效果。

3.14 位点信息

每台相机安装完毕，不仅要对安装时间、地点、人员、天气、相机编号等基本情况进行表格记录，而且要记录附近生境、坡向、坡位、水源和植被生长状况等，回收时还要对相机监测期间工作情况和拍摄内容进行分类、汇总和整理。

3.15 相机内存卡问题

检查发现12 台次，128 张照片色彩不正，图像中间甚至出现色带，检验发现为相机内存卡缺陷所致。非正规渠道购买的劣质内存卡不但影响拍摄照片质量，而且读写的次数不够，使用寿命很短。新SD 卡或已用SD 卡均需要格式化，并与配套相机进行统一编号。

3 小结

在自然保护区野外监测中，红外触发相机使用主要存在15 类问题：包括机型选择、相机参数设置、障碍物清除、逆向曝光、相机与地面位置关系、相机高度、相机固定、有效距离、相机间距、相机误启动、相机保养、相机伪装、诱饵使用、位点信息和相机内存卡，造成相机工作异常、有效拍摄率低、照片可辨识度差。因此，在红外触发相机使用中，要对各类型相机的工作性能、参数设置等熟知于心，更要结合野外实际地形地貌、植被、坡形、坡位等信息灵活掌握，才能使红外触发相机发挥其最大作用。