國際馬蹄蟹日|保育團體無人機普查下白泥鱟幼體 精準度逾90%
今日(6月20日)是第六屆國際馬蹄蟹日。香港海洋公園保育基金自2014年開始在本港進行馬蹄蟹(又稱鱟)種群普查,涵蓋各個馬蹄蟹產卵和育幼的泥灘,去年更與中文大學機械及自動化工程學系及城市大學化學系合作,運用全自動無人機系統及人工智能技術,於下白泥泥灘進行為期兩年的馬蹄蟹普查先導計劃。
保育基金表示,經過不斷測試和改進,目前系統對馬蹄蟹幼體的識別精準度已逹至90%以上,有助提升日後馬蹄蟹種群普查的成效。團隊並計劃將系統引進至其他馬蹄蟹棲息的泥灘,如大嶼山水口灣等。
傳統由調查人員在泥灘目測記錄馬蹄蟹有限制及干擾棲息地
馬蹄蟹又名鱟,在地球生存了超過4.7億年,有「活化石」之稱,是現存最古老的物種之一,在進化史及生物學上均有極高的研究價值。為支持本地馬蹄蟹的存續,保育基金呼籲市民在日常生活中身體力行參與保育,包括清除泥灘垃圾,減低環境污染對馬蹄蟹棲息地的影響,同時避免捕捉、騷擾或購買野生馬蹄蟹。
保育基金表示,一直以來,馬蹄蟹種群的普查主要由調查人員在泥灘上以目測記錄可見的馬蹄蟹個體,然而這種方式往往受制於有限的潮汐漲退時間、地理環境等自然因素,加上馬蹄蟹本身的保護色及年幼馬蹄蟹不穩定的作息,調查結果及分布範圍可能會受到影響;同時研究人員在泥灘上來回行走,也會對棲息地及當中的生態造成一定的干擾。
研究團隊開發專為馬蹄蟹幼體形態設計系統化資料標註流程
先導計劃採用全自動無人機收集野外數據,並具備創新的影像資料標註及形態學特徵提取技術。在保育專家的引導下,研究團隊開發了一個專門為馬蹄蟹幼體的細微行為和形態設計的系統化資料標註流程,並針對無人機收集到的影像,建立及訓練人工智能演算法偵測及識別馬蹄蟹。
研究團隊亦透過先進的圖像分割基礎模型,按照馬蹄蟹的形態學特徵,如爬行軌跡的長度、闊度和連續性等資料,將收集所得的影像進行更微細的調整和分類,同時讓人工智能系統學習排除自然環境中的各種干擾因素,大幅提高了辨別馬蹄蟹的效率,識別精準度亦提升至90%以上。
一位人員約30分鐘即可完成實時數據採集
調查人員亦可預設無人機系統的偵測範圍及路徑,並同步操作多部無人機,除可節省人力及時間外,更可擴大調查點數目。以下白泥泥灘為例,普查的範圍約為150米乘1,000米,以往需要將泥灘分為不同區域,由一組不少於四人的研究人員同時記錄馬蹄蟹的數目,每次普查約需一至兩小時。
採用無人機系統後,每次只需一位人員,約30分鐘即可完成實時數據採集;無人機更可覆蓋沿海岸的紅樹林等較難抵達的位置,為本地馬蹄蟹種群的分布情況提供更多研究數據。
計劃將推展至大嶼山水口灣等更多地點
海洋公園保育基金總監祝效忠表示,2021年世界自然保護聯盟(IUCN)指導委員會轄下鱟專家組啟動成立「亞太區鱟觀測站網絡」,來自中國內地和香港的保育機構及科研團隊聯手為25個監測站進行普查,保育基金負責其中下白泥、沙頭角、鹿頸及東涌灣的監測站,以協助收集有關馬蹄蟹的數據。
他表示,計劃將有關科技推展至更多地點,包括大嶼山水口灣,水口灣擁有多樣化的生境,亦被認定為中國鱟及圓尾鱟的繁殖和育幼地。他指通過對當地的馬蹄蟹種群進行系統化的研究,希望提供更多數據,協助制定更具針對性的保育措施,守護瀕危馬蹄蟹。
城市大學化學系副教授張肇堅教授長期參與本地馬蹄蟹的研究工作,他表示,通過這個先導計劃,實現馬蹄蟹棲息地地圖參數化,從而建立起棲息地宜居性與各種環境因素之間的關聯,有助針對性地改善或修復棲息地的環境,令生境更適合馬蹄蟹生長和繁殖,主動促進種群的擴張。
所採用的無人機系統及人工智能技術,由中文大學機械及自動化工程學系研發,技術團隊由系主任陳本美教授及研究助理教授陳曦教授帶領。陳本美教授表示,相信這個系統亦可廣泛應用於陸地和海洋的大規模生態監測,如森林及珊瑚礁等,讓本地研發的科技能為環境保育創造更大影響力。