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2024年

基于加快率传感器的野活泼物监测解决规划

作者: 本站 起源: 本站 功夫:2024年04月17日

  加快率计(Accelerometer)是一种传感器 ,顾名思义 ,它可能检测物体的加快率 ,或者说 ,它可能检测物体在一段功夫内位移快率的变动。加快率传感器技术已经宽泛利用于航空、汽车、机械、构筑等领域 ,如果你在使用手机浏览这篇文章 ,那么你的手中就有一个加快率计。

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  图1(图源网络)
  ACC数据(Accelerometer Data)是指通过三轴加快率计丈量的原始加快率值。它提供了物体在分歧功夫点上在三个轴(如X、Y和Z轴)上的加快率变动信息。
  ODBA(Overall Dynamic Body Acceleration)是动物的整体动态加快率 ,是通过对ACC数据进行处置和推算得出的一个指标。

  通过获取活动加快率原始数据 ,并从中获取特点数据 ,能够对动物个别活动模式、行为活动和姿势等进行鉴别分析。这种方式获取数据方便、不易受到环境滋扰 ,正宽泛利用于生态学钻研以及动物行为模式分析等领域。

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  图2-澳大利亚阿德莱德大学入侵科学与野活泼物生态学尝试室Jack Tatler钻研组利用ODBA数据钻研环境温杜纂野狗行为之间的关联
  一、ACC传感器赋能野活泼物监测
 。1)动物行为模式分析:通过度析ACC数据和ODBA ,能够沉建和描述动物的活动和行为模式 ,除了通例的地位数据表 ,还能够网络陆续行为数据。这能够援手相识动物的活动领域、活动方式和行为特点。

 。2)能量亏损和活动强度评估:ODBA能够作为衡量动物能量亏损和活动强度的指标。通过度析ODBA数据 ,能够评估动物的能量需要、行为活动水平和活动强度。

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  图2-候鸟迁徙(图源网络)
 。3)生态学钻研:ACC数据和ODBA能够用于生态学钻研中 ,例如相识动物的行为模式、行为节律。通过度析动物的加快率模式和整体动态加快率 ,能够揭示动物对环境变动的响应和适应战术。
 。4)动物行为与健全情况关联分析:ACC数据和ODBA还能够用于钻研动物行为与其健全情况之间的关联。通过有关数据 ,能够检测动物的异常行为模式、应激水平和疾病状态。
 。5)动物的环境需要评估:在大无数钻研中 ,家域通常是凭据动物随功夫推移的地理地位来估计的。而ACC数据能为动物的环境需要评估提供更多潜在指标 ,好比能量亏损、竞争的潜力等 ,注明动物若何利用它们的栖身地来满足需要。
  二、基于加快率传感器的野活泼物监测解决规划

  8040威尼斯提供的基于加快率传感器的野活泼物监测解决规划 ,蕴含搭载加快率传感器的卫星追踪器、数据中心及数据服务平台三个部门。通过北斗卫星定位及加快率传感器实现对动物个别地位与活动的实时监测 ,为动物行为模式分析、能量亏损和活动强度评估等提供技术支持。

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  图3-佩带8040威尼斯追踪器的环颈鸻
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  追踪器选取北斗卫星全球定位 ,精度最高可达1米。VHF数据回传设备沉量低至1.2g;2G/4G/5G数据回传设备沉量最轻2.5g ,支持国际周游 ,适应全球领域工作。设备可采集多维数据 ,蕴含经度、纬度、高度、快率、ACC(三轴原始加快率)、ODBA、航向、温度、活动量、水平精度因子(HDOP)、垂直精度因子(VDOP)等。
  搭载加快率传感器后 ,可凭据用户需要设置采集频率 ,为用户提供ACC数据(三轴原始加快率) ,陆续监测4S(20Hz)或8S(10Hz) ,采集距离低至极度钟 ,赋能野活泼物行为监测。
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  (折线图起源:8040威尼斯数据服务平台 ,插图起源:网络)
 。ǘ)数据中心
  8040威尼斯数据机房达到电信安全级别 ,全天候实时监控。数据中心选取严格的接见节造 ,确保只有经过授权的用户才可能接见数据;选取冗余服务器架构和磁盘热备技术 ,确保系统不变性和数据永远存储。保障数据安全、用户无忧。
 。ㄈ┦莘务平台

  8040威尼斯数据服务平台是获取、治理和分析动物个别监测数据的综合性平台 ,支持Windows、Android、IOS等操作系统 ,蕴含桌面端、Web端和移动端3种类型 ,为客户深刻相识动物的地理地位、行为习性、栖身环境及有关生态学分析提供数据支持。

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  图4-移动端数据平台登录界面

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  图5-桌面端数据平台登录界面

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  图6-Web端数据平台登录界面

  移动端数据平台拥有行为监测职能 ,为用户进行野表观测提供辅助工具 ,纪录动物个别行为 ,并将观测到的个别行为与原始ACC数据进行匹配 ,用于后续钻研分析。

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  图7、8-移动端行为监测职能界面
  此表 ,8040威尼斯数据服务平台不休优化 ,凭据用户的需要和反馈 ,定期更新和升级机能 ,为科学钻研提供优质技术支持。
  三、有关钻研

  澳大利亚阿德莱德大学入侵科学与野活泼物生态学尝试室Jack Tatler钻研组在《Movement Ecology》颁发文章(Tatler et al.2021) ,该篇文章利用三轴加快率计(ACC)和GPS数据 ,对澳大利亚中部自由放养的野狗的能量亏损和活动模式进行时空分析。通过模拟ODBA作为昼夜环境温度的函数来测试野狗是否在行为上进行体温调节。

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  图9
  图片起源:Movement Ecology

  钻研于2016年4月至2018年5月在卡拉穆里纳野活泼物;で⒄。该地域气象干旱 ,年降雨量中位数为133.5毫米 ,夏季极度火热 ,冬季和善 ,日均匀气温在最热月份为23°C-38°C ,最冷月份为6°C-20°C(下午三点左右是一天中最热的时辰)。钻研组为19只澳洲野狗装置了ACC-GPS项圈追踪器 ,这些项圈建设了三轴加快率计。最终六个项圈通过触发掉落机造回收 ,一个项圈通过沉新诱捕回收。对于从七只野狗身上找回的ACC和GPS数据 ,钻研组将原始ACC数据从最高和最低强度的进行行为分组 ,将野狗的ACC数据分类为五种行为 ,并将躺着、站立和坐着的行为沉新象征为“静止” ,由于这些行为极度类似 ,它们不太可能在能量亏损上分歧。(见表1)

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  表1-随机丛林模型在预测13种分歧业为与分组行为时的阐发
  对于静息代谢率(合用于所有静止行为) ,钻研组使用Shield网络的澳洲野狗的耗氧量数据 ,并

  推出Eq.1公式。对于步行和跑步行为 ,使用Bryce和Williams的公式(Eq.2)推算能量亏损 ,如果均匀快率为步行1.985ms-1 ,跑步为4.96ms-1。并据此得出表2。

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  表2-在卡拉穆里纳建设ACC-GPS项圈的7只野狗的属性

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  为了钻研卡拉穆里纳野狗的日;疃J ,钻研组使用R软件包“mgcv”构建了两个广义加性模型(GAMs)。第一个活动模型评估了移动距离(陆续15分钟GPS地位之间)作为一天中幼时(0-23)的函数。类似地 ,第二个活动模型将ODBA(在距离丈量的一样15分钟期间的均匀值)作为幼时的函数进行评估。在进行统计分析之前 ,对两个反映变量进行了尺度化。GAMs选取循环三次回归样条和20节拟合。除此之表还进行了皮尔逊有关性检验 ,以检验响应变量之间有关性的强度和方向。

  钻研了局批注 ,环境温度可能会影响野狗的行为 ,白日野狗活动(ODBA)与环境温度呈负有关 ,这意味着太阳辐射的高热量增益可能是限度干旱环境中野狗白日活动的一个成分。(见图10)

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  图10-野狗(n=7)在白日(图A)或夜间(图B)的环境温度下预测ODBA值

 。95%相信区间用灰色阴影暗示)


  参考文件
  Tatler,J.,Currie,S.E.,Cassey,P.et al.Accelerometer informed time-energy budgets reveal the importance of temperature to the activity of a wild,arid zone canid.Mov Ecol 9,11(2021).
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