2017年9月27日

野生動物觀察趣—紅外線自動相機

張育誠/東海大學生命科學系碩士。
羅昱超/中興大學森林學系碩士。
黃志堅/農委會林業試驗所蓮華池研究中心聘用助理研究員。
李弘平/亞燦科技服務股份有限公司負責人。
謝宗宇/民享環境生態調查有限公司副總經理。

在臺灣,近20年來廣泛運用紅外線自動相機於野生動物資源調查或科學研究,是一種針對中大型哺乳動物或地棲性鳥類功效尤其顯著的生態調查工具,例如屏東科技大學的姜博仁博士研究團隊在2001~2004年間為了調查雲豹蹤跡,長時間於臺灣南部大武山區架設10~20台的底片型紅外線自動相機,雖然最終結論未能順利確認雲豹族群是否仍安然存在,但其成果記錄到如臺灣黑熊、臺灣野山羊、食蟹獴等許多珍貴稀有野生動物,著實讓人驚豔臺灣山林的豐富動物多樣性。此類物種大多位於生態關係鏈結的中、高階層,部分物種更為保育類,是生態環境重要角色群。因此,臺灣生態保育權責相關機構如農委會林務局、特有生物研究保育中心以及協助執行環境影響評估的民間生態調查顧問公司等,亦廣泛採用紅外線自動相機來協助執行相關調查研究和環評計畫。

紅外線自動相機

紅外線指的是波長比可見光長的光,根據波長還可區分成近紅外光(1微米左右)、中紅外光(5~10微米左右)及遠紅外光。根據黑體輻射,任何溫度大於絕對零度(攝氏-273度)的物體自然就會放射紅外線,而溫度愈高則波長愈短。譬如太陽表面攝氏6000度左右,大部分所發出來的光落在400~700奈米的可見光。哺乳動物體溫通常在攝氏35度上下,所發出來的光波長大部分在幾十微米,屬於中、遠紅外光。因此,能夠感測紅外線的相機,即可偵測到動物是否接近。

紅外線自動相機調查可歸納出下列幾項優點:

第一、延長野外調查工作時間,突破人力調查工作時數之有限。

第二、紀錄資料型態為影像,為直接證據且可受第三方檢驗。

第三、半自動化調查工具監測相較人為調查對動物的干擾較低。

第四、自動相機調查短時間可掌握調查區域棲息的普遍物種,長時間監測調查則可能記錄到稀有或過境穿越物種。

第五、可同時監測多種共域物種,能較完整瞭解調查區域中大型哺乳類與走禽類的生物資源現況。

第六、近10年來發展數位型紅外線自動相機,相較早期使用之底片型紅外線自動相機,不僅紀錄資料量大幅提升外,野外可運作時間較長,錄影功能可獲得物種行為資料,可更為瞭解野生動物生態習性。

透過紅外線自動相機不僅可獲得大量的野生動物資料建置地理分布資訊、彙整分析後能了解地區性物種組成結構、目標物種的活動模式和其動物生態行為、季節性的族群變動趨勢,以及探討共域野生動物的交互關係,提供更充足資訊來進行後續物種保育或相關評估規劃。


紅外線自動相機的設計原理

所謂自動相機,指的是當發生特定事件時,相機會直接自動照相,例如高速公路上的測速相機,當機器偵測到有車超速時,便會啟動相機拍下照片,證明超速的事實,車主就會收到照片與罰單。野外用的紅外線自動相機,主要就是利用紅外線來偵測野生動物是否接近相機範圍。此類相機擁有「被動式紅外線動作感測器(Passive Infra-Red Motion Sensor, or PIR motion sensor)」,可感測到動物是否在觀測範圍中出現以及移動。紅外線感測器可吸收動物本身所發散的紅外線並照射到強導電體元件上,元件吸收後產生熱及溫度變化,進而使元件表面產生電荷變換成電氣信號來啟動相機快門進行攝錄,特別適用於自身具恆定體溫能放射紅外線的哺乳類和鳥類。而自動相機感測恆溫動物發散出的紅外線進而啟動快門方式如圖一左所示,動作感應範圍以① ~ ⑥區塊表示,一定時間內藉由偵測動物在兩兩不同區塊間橫向移動,以及動物體溫不同於兩條紅色透明帶的設定溫度來啟動相機拍攝;圖一右則是動物可被自動相機偵測到的上下左右範圍。


早期紅外線自動相機主要是用底片記錄影像(圖二左),近年來數位相機愈來愈廣泛,紅外線自動相機也漸漸數位化(圖二右)。兩型相機電力皆由電池提供,值得一提的是,數位型搭載的紅外線及白光LED 閃光燈大幅節省相機啟動閃光所需耗損的電力,而使得紅外線自動相機於野外的工作時間可延長3~6個月以上。底片型因為白熾光閃燈非常耗電,通常僅能運作1個多月左右,且底片機型(底片膠捲最多僅能拍攝36張照片)記錄影像量及工作時間已不敷長期監測需求,已於近2、3年前處停產淘汰狀態。筆者使用過的底片型紅外線自動相機為屏東科技大學農園生產系退休講師滕民強老師自製的紅外線自動相機改良的量產機型,滕民強老師自製相機即屏科大研究團隊在大武山區調查野生動物的主要功臣。......【更多內容請閱讀科學月刊第574期】


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