第十四屆全國(guó)生物多樣性研討會(huì)ResearchInstituteofTropicalForestry,ChineseAcademyofForestry基于聲場(chǎng)景分類模型揭示生物聲對(duì)人為活動(dòng)的響應(yīng)Assessingtheeffectofhumanactivitiesonbiophonyinurbanforestsusinganautomatedacousticsce12 01研究背景02監(jiān)測(cè)技術(shù)與分析流程 03研究案例 04未來展望聲音是環(huán)境組成的因素之一，是重要的景觀資源。）：）：以往的清晨能聽到鳥兒美妙的歌聲，如今變得異常安靜。鳥兒的歌聲突然消失，它們?yōu)槲覀兊氖澜缭鎏淼纳屎兔利愅蝗幌?，一切都來得如此迅速?！都澎o的春天》——蕾切爾·卡遜目前的研究顯示：聲學(xué)監(jiān)測(cè)可以在低侵入性的前提下，權(quán)衡長(zhǎng)期觀測(cè)、大范圍布局和費(fèi)用成本等以往的清晨能聽到鳥兒美妙的歌聲，如今變得異常安靜。鳥兒的歌聲突然消失，它們?yōu)槲覀兊氖澜缭鎏淼纳屎兔利愅蝗幌?，一切都來得如此迅速?！都澎o的春天》——蕾切爾·卡遜3生物聲：除人類以外的其他生物體產(chǎn)生的聲音集合，是發(fā)聲物種典型56多選擇固定樣地進(jìn)行聲音監(jiān)測(cè)，可獲取環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間序列內(nèi)的聲景觀變化，在瀕危動(dòng)物保護(hù)、氣候變化等領(lǐng)域應(yīng)用較多生態(tài)站布設(shè)位置易受限，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定結(jié)合研究需要，通過多臺(tái)設(shè)備對(duì)研究興趣區(qū)域開展聲景監(jiān)測(cè)，有散點(diǎn)式、陣列式等監(jiān)測(cè)手段，在城市生態(tài)、人為干擾等領(lǐng)域應(yīng)用較多城市環(huán)境設(shè)備、人工成本可能較高例如xeno-canto網(wǎng)站，對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶分享的關(guān)于鳥類鳴聲的相關(guān)描述以及聲音進(jìn)行整理分析，以此了解鳥類群落分布等信息交叉領(lǐng)域需要大規(guī)模群眾參與，數(shù)據(jù)精細(xì)度受限7無論哪種監(jiān)測(cè)方法，在7無論哪種監(jiān)測(cè)方法，在城市背景下，都會(huì)遇到噪聲干擾。比如，想分析鳥鳴時(shí)，有廣場(chǎng)舞的聲音。想分析蟲鳴聲時(shí)，鳥類同時(shí)在旁邊歌唱。面對(duì)這樣的復(fù)雜情況，音頻降噪是常見的處理手段，但易損失信息和相互關(guān)系。我們認(rèn)為，環(huán)境中的任何聲音都是資源，更建議采用聲學(xué)場(chǎng)景分類的方式。8此分類模型可以幫助我們找到：城市森林環(huán)境中生物聲與人工聲的此分類模型可以幫助我們找到：城市森林環(huán)境中生物聲與人工聲的組合或共存方式。我們將城市森林中常見的聲場(chǎng)景分為7類：鳥鳴聲、蟲鳴聲、鳥蟲混合聲、人工聲、鳥人混合聲、蟲人混合聲和空白聲。21.對(duì)已分類的音頻做短時(shí)傅里葉變換，得到二維的頻譜圖D。3.接著計(jì)算頻譜圖的分貝均值，得到Dmean。4.設(shè)置閾值因子α,遍歷整張頻譜圖，按照式（1）將圖中每個(gè)頻點(diǎn)區(qū)分為目標(biāo)聲或者底噪聲。5.在頻譜圖上以1KHz的間隔，等比例進(jìn)行頻段切割后。7.將每個(gè)頻段的目標(biāo)聲音像素點(diǎn)數(shù)除以頻譜圖的總面積S，即得到每頻段上的選擇粵港澳大灣區(qū)的核心城市——廣州作為研究區(qū)域。其中，按照城市化梯度，分別選擇了石門國(guó)家森林公園、帽峰山森林公園和大夫山森林公園作為聲音監(jiān)測(cè)點(diǎn)。選用SM4作為監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)環(huán)境聲音開展了連續(xù)監(jiān)測(cè)（2021.10-2022.10）。最終，排除雷雨天氣，獲得30余萬(wàn)分鐘的有效錄音。應(yīng)用了基于聲場(chǎng)景分類的聲音數(shù)據(jù)分析流程，希望以此找到應(yīng)用了基于聲場(chǎng)景分類的聲音數(shù)據(jù)分析流程，希望以此找到城市森林中人為活動(dòng)與生物多樣性的關(guān)系?；诼晥?chǎng)景分類模型，得到不同城市森林中生物聲活動(dòng)的情況。值得注意的是，在不同城市森林中，鳥人混合聲的場(chǎng)景數(shù)量均顯著大于純鳥鳴聲場(chǎng)景，顯示出城市噪聲對(duì)鳥類鳴聲的干擾程度極大。研究發(fā)現(xiàn)：200米半徑內(nèi)的土地利用組成對(duì)聲場(chǎng)景構(gòu)成的影響最為顯著；其中，包含鳥鳴聲的場(chǎng)景對(duì)森林類型的響應(yīng)敏感，而包含人工聲的場(chǎng)景則對(duì)城市類型敏感?；谀繕?biāo)聲音的量化結(jié)果，分析聲學(xué)場(chǎng)景中不同頻率區(qū)間與環(huán)境因素的關(guān)系，結(jié)果1、受到人工聲干擾的生物聲場(chǎng)景，在低頻區(qū)間（2-5kHz）的能量占比低于純生物聲場(chǎng)2、生物聲為適應(yīng)城市噪聲的侵?jǐn)_，發(fā)聲生物能夠通過改變其鳴聲頻率來應(yīng)對(duì)人為活PeiN,WangC,HaoZ,etal.第十四屆全國(guó)生物多樣性研討會(huì)ResearchInstituteofTropicalForestry,ChineseAcademyofForestry歡迎大家提問交流，謝謝！