Metody akustického monitoringu diverzity ptáků

Lukáš JANKA

Bakalářská práce

Methods of acoustic monitoring of bird diversity

Anotace:

Ptačí druhově specifická vokalizace umožňuje monitoring ptáků vyjma klasických terénních metod i pomocí metod akustických. Hlavním způsobem je pasivní akustický monitoring (PAM), založený na využití automatických nahrávacích zařízení. Jejich výdrž baterií a velikost uložiště umožňují nahrávání po dlouhý čas bez nutnosti zásahu pracovníka, což šetří čas a snižuje náklady na výzkum. Účinnost PAM je ovlivněna jak použitým hardwarem, nastaveným režimem nahrávání tak rozdílností vokalizace jednotlivých druhů. Porovnání účinnosti tradičních a akustických metod ukázalo v 10 z 11 případů shodnou nebo lepší účinnost PAM. Výzvou zůstává analýza velkého objemu obdržených dat, která je při manuální anotaci zvuků stále časově náročná. Předmětem studií je nyní zautomatizování zpracování nahrávek i vytvoření samostatně fungujícího klasifikátoru pro automatické rozeznání druhů obsažených v datovém souboru. Limitací pro vývoj takového klasifikátoru je variabilita zpěvu ptáků, překryv více zvuků v jeden čas a nedostatek silně popsaných souborů dat potřebných pro natrénování klasifikátoru založeného na principu strojového učení. V posledním desetiletí tak vzniklo velké množství datových souborů, nicméně univerzální program pro analýzu výsledků PAM stále nebyl vytvořen. Aktuálně vhodnou variantou tak může být použití jednoduchých modelů, které ulehčí zpracování nahrávek v kombinaci s prací experta, který ručně vyhodnotí protříbená data. Pomocí pasivního akustického monitoringu a bodového sčítání byli mapováni ptáci v CHKO Litovelské Pomoraví. Výsledky porovnání metod korelovaly s výsledky literární rešerše - více druhů bylo detekováno pomocí PAM. Celkem bylo rozpoznáno 48 druhů. Pasivní akustický monitoring lze na základě výsledků použít jako alternativu ke klasickým terénním metodám. Vhodný je zejména v těžce přístupném terénu, pro detekci krypticky zbarvených nebo nočních druhů případně pro monitoring druhů náchylných na vyrušování lidskou přítomností.

Abstract:

Bird species-specific vocalization allows monitoring of birds using acoustic methods in addition to classical field methods. The main method is passive acoustic monitoring (PAM), based on the use of automatic recording devices. Their battery life and storage size allow recording for long periods of time without the need for worker intervention, saving time and reducing research costs. The efficiency of PAMs is affected by the hardware used, the recording mode set and the differences in vocalization between species. Comparison of the efficiency of traditional and acoustic methods showed equal or better PAM efficiency in 10 out of 11 cases. The challenge remains the analysis of the large volume of data received, which is still time consuming when annotating sounds manually. Studies are now underway to automate the processing of the recordings as well as to develop a stand-alone classifier to automatically recognize the species contained in the data set. Limitations to the development of such a classifier include the variability of birdsong, the overlap of multiple sounds at a single time, and the lack of strongly labeled datasets needed to train a machine learning-based classifier. Thus, a large number of datasets have been produced in the last decade, but a universal program for analyzing PAM results has still not been developed. Thus, a currently suitable option may be the use of simple models to facilitate the processing of recordings combined with the work of an expert who manually evaluates the sifted data. Using passive acoustic monitoring and point counts, birds in the Litovelské Pomoraví SPA were mapped. The results of the method comparison correlated with the results of the literature search - more species were detected by PAM. In total, 48 species were detected. Based on the results, passive acoustic monitoring can be used as an alternative to classical field methods. It is particularly suitable in difficult terrain, for detecting cryptically coloured or nocturnal species or for monitoring species susceptible to disturbance by human presence.

Klíčová slova

pasivní akustický monitoring, ptáci, druhová diverzita, automatická analýza, umělá inteligence, CHKO Litovelské Pomoraví, lužní lesy

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 5. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Mgr. Vladimír Remeš, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Ekologie a ochrana životního prostředí / Ekologie a ochrana životního prostředí