从太空计数大象：使用计算机算法在濒临灭绝的野生动物保护中

大象在从太空看的森林地。绿色矩形显示由算法检测到的大象，红色矩形显示人类验证的大象。

在计算机算法的帮助下处理的卫星图像是调查濒危野生动物的有希望的新工具。

科学家们首次成功地使用了卫星相机与深度学习相连，以计算复杂的地理景观中的动物，以保护家庭监测濒危物种的群体的重要一步。

对于这项研究，卫星世界观3和4使用的高分辨率图像来捕捉到穿过森林和草原的非洲大象。随着人类能够实现的，自动化系统检测到具有相同精度的动物。

启用检测过程的算法是由浴室大学计算机科学家奥尔加Isupova博士创建的。该项目是与牛津大学和荷兰二十四大学合作。

Isupova博士表示，新的测量技术允许在几分钟内扫描广阔的土地，为人类观察者提供了从低飞行飞机的杀戮动物提供了急需的替代品。在横跨整个土地上，卫星可以在几分钟内收集²超过5000公里的图像，消除了双重计数的风险。必要时（例如，当有云覆盖时），在第二天可以重复该过程，在卫星的下一次访问中。

过去的世纪，非洲大象的人口在过去，主要是由于偷猎和栖息地碎片。在野外留下了大约415,000名非洲大草原大象，该物种被归类为濒临灭绝。

“如果我们保存物种，则准确的监测是必不可少的，”Isupova博士说。“我们需要知道动物的位置以及有多少人。”

卫星监测消除了在数据收集期间扰乱动物的风险，并确保人类在计数过程中没有受到伤害。它还使得将动物从国家转移到国家的动物更简单，因为卫星可以在不考虑边境管制或冲突的情况下轨道轨道。

本研究不是首先使用卫星图像和算法来监测物种的算法，但是它是第一个可靠地监测通过异构景观移动的动物 - 也就是说，包括开放草地，林地和部分覆盖的区域的背景。

“这种作品在鲸鱼之前已经完成，但当然海洋都是蓝色的，所以计数是不那么挑战性，”伊芙瓦博士说。“正如你可以想象的那样，异质景观使得难以识别动物。”

研究人员认为，他们的工作展示了技术支持保护主义者在其困境中保护生物的潜力，并减缓第六次灭绝的进展 - 人类活动引发的持续灭绝事件。

“我们需要找到新的最先进的系统来帮助研究人员收集他们在威胁下拯救物种所需的数据，”Isupova博士说。

非洲大象被选为这项研究，因为最好的理由 - 它们是最大的陆地动物，因此最容易发现。然而，Isupova博士希望它很快就可以从空间中检测到更小的物种。

“卫星图像分辨率每隔几年增加增加，随着每次增加，我们都会能够更详细地看到较小的东西，”她说，补充说：“其他研究人员已经设法探测着雪的黑色信天翁。毫无疑问，黑白的对比使得更容易，但这并没有改变信天翁巢是大象大小的一个问题。“

参考：“使用非常高分辨率的卫星图像和深入学习来检测和计算异构景观中的非洲大象”由Isla Duporge，Olga Isupova，Steven Reece，David W. Metecond和Tiejun Wang，2020年12月23日，生态和保护遥感.doi：
10.1002 / rse2.195

涉及该项目的研究人员是奥尔加·伊斯图瓦博士，斯蒂芬·克里奇博士，牛津大学斯蒂文·雷德·斯蒂芬博士和牛津大学麦克唐纳教授。