基于深度学习的鸟声识别技术研究——以北京翠湖国家城市湿地公园为例

鸟类是生态系统的重要组成部分,在评估生态系统状态方面具有不可忽视的作用,因此鸟类的调查和监测对于保护生态环境和维护生物多样性至关重要。传统的鸟类监测手段需要消耗大量人力物力,并且结果的准确性和可靠性有限。针对这一问题,提出一种基于深度学习的鸟类声音数据分析识别系统,并在北京翠湖国家城市湿地公园进行应用示范,以验证系统的性能和准确性。该系统首先使用传统声音信号处理方法对前端拾音器采集的音频进行预处理,然后使用残差神经网络提取音频特征并进行分类,从而实现对目标声音所包含物种信息的自动识别。在系统运行期间,成功监测到有效鸟类声音片段共计200044条,其识别准确率达到93%。系统共识别出野生鸟类9目16科52种,其中,属于国家Ⅱ级重点保护野生动物有6种,分别是大天鹅、鸿雁、红角鸮、纵纹腹小鸮、蓝喉歌鸲、游隼;属于北京市重点保护野生动物共计22种,分别是苍鹭、夜鹭、普通鸬鹚、绿头鸭等。监测到音频片段中相对多度较高的前5个物种依次是苍鹭(26%)、鸿雁(16%)、夜鹭(13%)、白头鹎(11%)、普通鸬鹚(8%)。实验结果表明,该系统实现了对鸟类声音的自动采集和分析,显著提高了鸟类监测的效率,为风景园林的合理规划、生态节点的保留以及景观可持续性的提升提供了有力支持。

北京翠湖湿地生境恢复及效果评估

湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建,再现退化前的结构和功能以及相关的物理、化学和生物学特性,使其发挥应有的作用。自2010年,翠湖湿地综合运用了微地形重塑、基质恢复、植被种植和岸带护坡等湿地生境恢复技术,累计应用面积约13.33 hm2。翠湖湿地应用生境恢复技术之后,有效改善了水环境质量,血红裸藻"水华"现象爆发频率显著降低,水华覆盖面积得到有效控制。同时,湿地基质质量得到了有效提升。湿地植被覆盖度由恢复之前的51%增加到恢复后的71%;植物物种由221种增加为236种;水鸟种类和偶见种有所增加。本研究可为城市湿地恢复提供技术支撑。

基于3S技术的北京翠湖湿地生态环境质量评估

研究目的:评估北京翠湖湿地公园生态环境质量,为海淀区湿地发展提供经济决策参考。研究方法:采用技术手段(生态环境质量综合指数法)和理论分析相结合,构建翠湖湿地自然保护区生态环境质量评价指标体系。研究结果:翠湖湿地自然保护区分为核心区、缓冲区、过渡区或实验区和保护带,根据各功能区有区别地进行开发和保护。

北京市级湿地公园建设评估标准案例研究

以翠湖国家城市湿地公园为案例,对北京市级湿地公园评估标准进行了验证研究,结果表明:北京市级湿地公园评估标准简单易用、计算简便、可操作性强,能够科学准确并定量化地反映北京市级湿地公园的湿地特征,以及在建设、管理、维护和运营等方面的现状,可以用来指导北京市湿地公园科学有序地建设。

北京翠湖湿地生态能值分析

依据能值分析理论对北京翠湖湿地生态系统服务功能价值进行评价。结果表明,北京翠湖湿地的投入量太阳能值为5 094.85×1015sej,不可再生能源或资源能值为132.67×1015sej,初级生产力为42 549.575×1015sej,资本投入/产出中的生态服务、生态旅游和科研工作太阳能值分别为291.00×1015sej、122.00×1015sej、33.00×1015sej,总计446.00×1015sej;水生动物中鱼类等和浮游动物太阳能值分别为1 189.76×1015sej和8.84×1015sej,总计1 198.6×1015sej;湿地水禽(特殊保护)太阳能值为1 946.7×1015sej,说明北京翠湖湿地生态系统整体投入/产出的效益良好。北京翠湖湿地生态价值主要表现为初级生产力、湿地水禽和水生动物。

北京翠湖湿地水环境恢复效果

2010年、20111年和2012年7月对北京翠湖湿地水环境进行跟踪调查与监测,评估湿地恢复之后翠湖湿地水环境的改善效果。恢复区水体pH值、总氮(TN)、总磷(TP)、电导率(EC)和溶解氧(DO)等指标在3年间都表现为下降趋势。其中,pH值从2010年的8.36降到2012年的7.44;TN从2010年的1.94 mg/L降到2012年的1.76 mg/L;TP从2010年的0.129 mg/L降到2012年的0.117 mg/L。说明翠湖湿地经过湿地恢复后,总氮(TN)、总磷(TP)去除效果明显,湿地水环境良好改善,水体自净能力得到加强。本研究可为湿地水环境恢复评估及管理提供一定的科学依据。

北京翠湖湿地鸟类资源现状及保护对策

2009-2011年对翠湖湿地鸟类进行了调查。结果发现:翠湖湿地记录到鸟类17目40科166种,其中非雀形目鸟类108种,雀形目58种。从居留型来看,旅鸟种类数量最多,留鸟和夏候鸟次之,冬候鸟最少。翠湖湿地拥有多种珍稀濒危鸟类,其中属于国家重点保护野生动物(2003)的34种,属于北京市保护野生动物(2007)的68种;翠湖湿地还拥有一些被列入双边国际协定保护中的候鸟,如《中日候鸟保护协定》、《中澳候鸟保护协定》。翠湖湿地鸟类生物多样性十分丰富,在保护野生动植物和候鸟方面发挥着重要的作用。

湿地公园小品特色分析——以北京翠湖、北京南海子湿地公园为例

湿地公园小品即指使用于栖息地保护的湿地场所,也能为人类提供某种活动方式,包含科普教育、自然风景观光、休闲散步和观鸟等内容的设施或建筑。它是湿地景观中的一种新的文化类型,其重要作用正日益被人们所认识。笔者从不同尺度评述了北京市翠湖湿地公园、北京市南海子湿地公园2个案例小品的建设情况,分析了湿地公园小品空间布局、空间造型、材质选取、文化体现4个方面的设计,得出了湿地公园小品的特色:空间布局以湿地体验展示区和服务管理区为主;空间造型主要以湿地动植物造型为依托;材质是取之于湿地,用之于湿地;颜色选取为与湿地公园基调颜色相协调的原生木、石色,淡蓝色,绿色等:文化体现多是通过造型来表现。

公民生态素养的培育途径探讨

生态素养被视作是环境教育的基本目标,提升公民生态素养是保护生态环境、实现社区可持续发展的有效途径。为了解在正式和非正式的环境教育背景下公民的生态素养培育情况,通过问卷对小学生和到访自然保护地的成年游客进行调查,了解其生态素养水平、生态素养培育途径等情况,并运用相关性分析探究生态素养培育途径对其生态素养水平的影响。结果显示,小学生的生态素养水平略高于成年人,尤其在生态知识方面表现更佳。学校的课堂教育是学生生态素养培育最主要的途径,户外环境教育是培育成年人生态素养最主要的途径。在户外环境教育参与方式中,非正式形式的教育相较于正式教育形式更为普遍。

北京翠湖湿地浮游动物调查及水质评价

2012年4月至10月,在翠湖湿地选6个具有代表性的采样点,分别对湿地水体内浮游动物的种类及数量进行的调查显示,在翠湖湿地共有浮游动物4大类45种,其中以轮虫和原生动物种类最多,占浮游动物总数的82.2%。翠湖湿地浮游动物数量以6月最多,4月次之,8月和10月的种类数量相差不大。E/O指数等多种评价方法结果均显示翠湖湿地水体呈富营养化状态,6月翠湖湿地水体为超富营养类型。翠湖湿地外围取水渠的水质最差,其次为荷花塘和雁鸭湖,边境湖和天鹅湖的水质相对较好。

北京翠湖湿地维管束植物多样性及保护对策

结合北京地区湿地植物相关研究和翠湖湿地维管束植物调查结果,对翠湖湿地的维管束植物进行分类、整理和分析。结果显示:翠湖湿地有维管束植物306种,隶属76科228属,占北京市维管束植物总数的17.1%。翠湖湿地分布有多种国家级和北京市级重点保护野生植物,如野大豆Glycine soja、芡实Euryale ferox、茭白Zizania latifolia、花蔺Butomus umbellatus等。翠湖湿地还统计到外来和入侵植物共计13种,如豚草Ambrosia artemisiifolia、凤眼莲Eichhornia crassipes等。翠湖湿地维管束植物多样性丰富,需加强植物多样性保护和管理以及科普教育。

基于游客生态素养的保护地环境教育评价——以北京翠湖湿地公园为例

培育公民的生态素养是环境教育的基本目标。为研究自然保护地中环境教育效果和游客生态素养培育情况,以翠湖湿地公园为案例地,采用问卷调查法对游客的生态素养水平、环境教育满意度和游客生态素养培育效果进行调查。调查结果显示,翠湖湿地公园游客生态素养处于中等水平;翠湖湿地公园环境教育基本满足游客需求但仍需改善,其中自然观察类设施效果最佳,环境解说类次之,体验活动类最差;公园环境教育能有效促进游客生态素养的发展;生态素养高的游客对公园环境教育满意度更高,生态素养培育效果也更好。

生命之源 生存之本——北京市海淀区翠湖国家城市湿地公园建设刍议

北京市海淀区广泛分布着各种湿地,湿地具有为城市提供独特的防洪排涝体系、水源涵养和供给等功能,湿地恢复和建设具有重要的价值和意义。翠湖是海淀区较为重要和珍贵的湿地资源。进入21世纪以后,海淀区对翠湖湿地进行了大力建设,并取得了显著成效。翠湖湿地建设和发展应坚持重在保护、最小干预;坚持生态优先,强化生态保护功能;突出水乡特色,挖掘历史文化内涵等原则。

北京翠湖湿地浮游植物群落特征

2012年4月至11月,对翠湖湿地浮游植物的群落结构和物种多样性进行了初步研究,并结合水体理化指标进行分析讨论。结果显示,在翠湖湿地共鉴定出浮游植物8门73属154种,以绿藻门、硅藻门和蓝藻门种类数量最多,且8月份种类达到高峰。翠湖湿地浮游植物的平均密度为14243.62×104cells/L,以绿藻门、蓝藻门和硅藻门的藻类密度最大,黄藻门和甲藻门藻类密度最小;浮游植物Shannon-wiener指数平均值为1.50,且浮游植物群落中的优势种群随季节变化而不同。翠湖湿地浮游植物的变化与水温、总氮浓度和叶绿素a浓度密切相关,多项指标表明翠湖湿地水体呈富营养化状态,污染程度为中污染,水体中有机质含量较高。

翠湖湿地公园水域生物多样性保护与成效

探讨了北京市海淀区翠湖国家城市湿地公园的水域生物多样性及保护方法,论证了生物防治藻类、高等植被恢复等基于物质循环再生原理的方法对水域生物多样性恢复的效果。实践表明,人工湿地污水净水系统、以营养环节来控制水体富营养化的生物水体防治方法,对翠湖湿地的水质有明显的净化、保护和提升作用,对水域生物多样性的保护起到了积极的作用。

翠湖国家城市湿地公园鱼类物种多样性研究

研究鱼类群落结构和多样性对保护翠湖湿地生物多样性具有重要意义。以翠湖湿地为研究对象,于2020年春季和秋季在湿地开放区、封育保护区、封闭区3处水域开展了鱼类资源调查,分析鱼类物种多样性时空变化特征。结果表明:翠湖湿地鱼类21种1516尾,分别隶属3目8科18属。春季鱼类数量明显高于秋季,重要种包括餐鲦鱼、黄颡鱼、大鳍鱊、棒花鮈和青梢红鲌,杂食性鱼类数量占比为78.75%。湿地整体鱼类群落结构分析表明,湿地鱼类物种多样性指数为3.198,丰富度指数为1.893,均匀度指数为0.728。分区评估Shannon-Wiener多样性指数发现,封育保护区的鱼类多样性指数最高(3.047),开放区最低(2.104),在后续管护中有待提升封闭区的鱼类多样性。建议通过强化动态监测、开展增殖放流和底泥清淤等措施提升翠湖湿地鱼类物种多样性。

北京翠湖表流和潜流湿地对细菌多样性的影响

以北京翠湖湿地污水塘、表流湿地和潜流湿地3个单元为研究对象,在了解其水质的基础上,利用流式细胞仪和培养法分别测定微生物细胞总数目和可培养细菌的菌落数目,并采用PCR-DGGE和16SrDNA文库技术对样品的细菌多样性和优势群落结构进行分析.结果表明,翠湖表流和潜流湿地处理对化学需氧量、总氮和总磷的去除率分别达到42.33%、52.92%和41.4%;随湿地的逐级处理,总的微生物数量呈逐渐上升的趋势;而可培养的细菌数则表现为先降低后升高;污水塘的水流经表流湿地后,细菌的多样性指数H由3.081 9提高到3.285 0,随潜流湿地的进一步处理又降为3.0181;污水塘细菌的主要类群为Actinobacteria、Cyanobacteria、α-Proteobacteria,分别占38%、18%和18%;表流和潜流湿地处理后最主要的细菌类群变为β-Proteobacteria,分别占32%和44%,Cytophaga/Flexibacter/Bacteroides(CFB)类群也明显增加,达24%.因此,北京翠湖表流和潜流湿地在去除有机物、氮和磷的同时,微生物数量、细菌多样性及优势群落都发生了明显变化,对水质可能造成危害的某些类群如Actinobacteria、Cyanobacteria比例减少,而β-Proteobacteria和CFB类群的细菌增加.

北京翠湖国家湿地公园浮游植物群落及水体营养状况分析

北京翠湖湿地是北京市唯一的国家级城市湿地公园,为了给科学管理提供依据,2012年4月至11月对该公园水体中的浮游植物进行了监测。从定性、定量水样中共检出浮游植物8门、73属、154种(包括变种),其中绿藻门占50.6%(78种),硅藻门占24.0%(37种)、蓝藻门占12.3%(19种)。浮游植物平均密度为14 243.62×10～4cell/L,其中绿藻门占41.7%,硅藻门占12.3%,蓝藻门占37.2%。浮游植物群落属于绿藻-蓝藻-硅藻型。优势种群为富营养或严重富营养型水体指示种。翠湖浮游植物密度变化与水温呈显著正相关(P<0.05),与叶绿素A呈极显著正相关(P<0.01),与透明度呈负相关。浮游植物密度,透明度与叶绿素a的TSI_M指数(56.28;81.63),均显示翠湖为富营养—重富营养型水体。翠湖浮游植物多样性指数平均值:H′=1.50;均匀度指数平均值:J=0.32,显示水体为中污染。翠湖为北京的城市湿地,在保护生物多样性、调节地区小气候、补充地下水、洪灾防控和社会文化等方面有重要作用,亟待治理水体富营养化,构建健康的水生态系统。

北京翠湖国家城市湿地公园水量平衡及效益分析

通过分析翠湖国家城市湿地公园的生态需水量、项目区可利用来水量及项目发挥的效益,认为从用水角度来看该项目能充分利用地表水、实现污水资源化、改善水质、提高水资源利用率,是一项具有环境效益、经济效益和明显社会效益的环保工程。