野生動物保護者通常依據(jù)精確的動物種群數(shù)量來采取相關(guān)保護決定及行動；然而，由于進行實地勘查非常困難且花費巨大，大部分樹棲物種的相關(guān)數(shù)據(jù)非常缺乏實效性。據(jù)麥姆斯咨詢報道，一支研究團隊為了克服這些挑戰(zhàn)，使用搭載了紅外熱像儀（TIR camera）的無人機來監(jiān)控Los Arboles Tulum地區(qū)吼猴、蜘蛛猿及猩猩等靈長類動物種群的數(shù)量，Los Arboles Tulum是一片距墨西哥金塔納羅奧州地區(qū)圖盧姆（Tulum）約14公里的住宅開發(fā)區(qū)。在該地區(qū)，每2公頃土地上的房屋只允許占據(jù)5%的土地，因此到目前為止，這片400公頃土地98%的面積仍然是森林。

圖為無人機上熱像儀拍攝的地面初步測量數(shù)據(jù)示例。從圖中可看到兩只蜘蛛猿；圖右側(cè)為偽彩色熱成像溫標。利用該數(shù)據(jù)，可預(yù)估蜘蛛猿的體表溫度在30℃左右。

該項目表明，搭載紅外熱像儀的無人機可成功地用于確認郁閉林冠森林中蜘蛛猿的存在及數(shù)量。這類植被為中常綠喬木，樹高約30米，地形相對平坦。

研究方法

該技術(shù)可應(yīng)用于在有其他體型相似物種大量停留的林冠區(qū)域中確定蜘蛛猿的分布及種群數(shù)量，使用紅外熱像儀可準確地將蜘蛛猿與其他物種區(qū)分。由于與周圍環(huán)境和物種相比，蜘蛛猿的體溫相對較高，因此使用紅外熱像儀很容易發(fā)現(xiàn)他們。由于它們經(jīng)常活動在森林樹冠頂部，并且往往睡在樹枝末端，因此在空中觀測比地面有著明顯優(yōu)勢。自2016年11月起，研究人員對生活在Los Arboles Tulum的蜘蛛猿持續(xù)進行研究，它們也已經(jīng)習(xí)慣人類的存在。

無人機搭載的融合相機所拍攝的紅外熱成像圖片

上圖為無人機搭載的融合相機所在A、B兩點飛行期間所記錄的紅外熱成像圖片，左圖為2018年6月20日19:30睡眠位置A，右圖為2018年6月20日5:45分睡眠位置B。兩次飛行高度都在地面以上70米，大約在樹冠以上40 - 45米。右側(cè)為與偽彩色熱成像圖像相對應(yīng)的溫標。蜘蛛猿的位置用箭頭標出，圓圈表示一位人類觀察者在地上數(shù)猿類的數(shù)量。在研究這些熱紅外數(shù)據(jù)時，也會在這些圖像中看到一些混淆熱源，特別是夜間勘查搜尋時（左圖），例如，一些樹枝在白天吸收了太陽的熱量，晚上就會成為明亮的熱源。

研究設(shè)備

本研究所使用的無人機是一架550mm四軸飛行器，其擠制鋁材框架由懸臂和玻璃纖維板構(gòu)成，可提供最優(yōu)的重量強度性能；該無人機由14.8V鋰聚合物電池提供動力，當(dāng)無人機安裝紅外熱像儀時，該電池可提供約10分鐘的飛行時間。Pixhawk 2.1自動駕駛儀用于運行開源的ArduCopter固件，可在配置和操作系統(tǒng)時提供高度靈活性。自動駕駛儀配置為允許手動駕駛或自動（預(yù)編程）飛行。在本研究的所有飛行過程中，熱像儀均以90度的垂直角度向下。

為了比較地面勘查與無人機勘查中蜘蛛猿的數(shù)量，研究小組首先需要確定蜘蛛猿是否會在17:30到19:00之間出現(xiàn)在它們睡眠位置。一旦確認，他們會駕駛無人機飛越蜘蛛猿睡眠點，地面勘查會在同一時間在睡眠位置統(tǒng)計數(shù)量；接著，第二天日出之前會在同一位置使用兩種方法再統(tǒng)計一遍，并比較無人機和地面勘查的夜間和早晨的數(shù)據(jù)。

測試過程及相關(guān)分析

為了對猿類進行空中勘查，需要預(yù)先在睡眠位置地面以上60 - 70米的無人機飛行范圍內(nèi)進行預(yù)先編程的網(wǎng)格飛行（grid flight）。網(wǎng)格飛行時間約4至8分鐘之間，具體時間取決于被測場地的面積、飛行高度以及為畫面所選的重疊與旁向重疊的百分比。此外，完成睡眠位置繞單棵樹冠飛行、4次懸停的飛行時間為5分鐘。2018年6月10日至23日期間，在選定的3個睡眠位置，進行了33次無人機搭載紅外熱像儀飛行（29次網(wǎng)格飛行和4次懸停飛行）。猿類對無人機最常見的反應(yīng)是改變位置或向下移動幾米。一旦無人機勘查完成（通常是在勘查開始6 - 10分鐘后），許多猿類都會回到原來的位置。研究中，不止一次出現(xiàn)一只猿類對頭頂上的無人機發(fā)出尖叫聲。盡管如此，這些猿類對無人機的反應(yīng)并沒有引發(fā)任何異常變化。例如，在無人機開始勘查前在玩的幼猿，在整個飛行期間還是繼續(xù)玩耍。

地面勘查（即由地面觀察員計數(shù)猿類的數(shù)量），由五名經(jīng)驗豐富的觀察員完成勘查，為其配備雙筒望遠鏡，以協(xié)助計算猿類數(shù)目，并利用全球定位系統(tǒng)（GPS）標記猿類亞群的位置。檢驗無人機計數(shù)與地面測量的一致性，研究進行了一致性分析。為了便于比較，將無人機飛行的紅外熱成像視頻的子樣本編輯成20個30秒長的視頻。

研究結(jié)論

在進行這些基于無人機的物種計數(shù)試驗中，通過比較無人機獲得的大量數(shù)據(jù)集與同時間地面勘查的結(jié)果，研究人員能夠證明紅外熱像儀可作為一項可行且有效的研究方法，來獲取郁閉林冠森林中蜘蛛猿的存在及數(shù)量數(shù)據(jù)。研究中使用了網(wǎng)格飛行和懸停飛行兩種方式，以確定這兩種方法來探測和計數(shù)蜘蛛猿的可行性。

此外，無人機獲得的紅外熱成像數(shù)據(jù)可用于改進物種分布模型、計算種群密度。研究人員認為，利用紅外熱成像技術(shù)可以幫助填補現(xiàn)有關(guān)于蜘蛛猿分布及數(shù)量的知識空白。

此研究項目由美國國家地理學(xué)會（National Geographic Society，WW-198EC-17）、英國科學(xué)和技術(shù)設(shè)施理事會全球挑戰(zhàn)研究基金（UK Science and Technology Facilities Council Global Challenges Research Fund，ST/R002673/1）和Los Arboles Tulum共同資助。