北京常见鸟类鸣声特征分析及其在驱鸟技术中的应用

北京常见鸟类鸣声特征分析及其在驱鸟技术中的应用 DO I: 1013969 / j1 issn11000 - 7083120111021037 北京常见鸟类鸣声特征分析及其在驱鸟技术中的应用 1 2 3张洁 , 赵欣如 , 肖华 ( )1. 中国民航科学技术研究院 ,北京 100028; 2. 北京师范大学 ,北京 100875; 3. 海南中学 ,海口 571158 摘要 :针对民航业 、农业中的人鸟冲突问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,在保护鸟类的前提下 ,以鸟声驱赶设备为代表的无伤害驱鸟技术成 为近年的研究热点 。收集北京常见的鸟类 ———喜鹊 P ica pica、灰喜鹊 Cyanopica cyana的正常鸣声 、受惊鸣声及其天 () ( ) 敌苍鹰 A ccipiter gen tilis的正常鸣声进行研究 。利用声谱分析方法测量音节的持续时间 D、主能峰频率 F、基 s hp ( ) () 频 F、组成句子的音节个数 N s. v和句型等声学特征参数 。发现北京地区所采集上述鸟种的鸣声句法结构简 f 单 ,句型为相同音节的不断重复 。在利用鸣声录音制作鸟声驱鸟设备时 ,此类鸟声便于编辑 、修改和使用 ,并可通过 变换多种方式提高使用效果 ,从而为缓解人鸟冲突提供更多无伤害方法建议 ,更好地保护鸟类 。 关键词 : 喜鹊 ; 灰喜鹊 ; 苍鹰 ; 鸟类管理 ; 鸣声分析 ( ) 文章编号 : 1000 - 7083 2011 02 - 0182 - 04 中图分类号 : Q959. 7; S441; V351 文献标识码 : A A cou st ic Ana ly s is of B ird sπ Ca lls A pp l ied in B ird C on tro l in Be ij in g 1 2 3ZHAN G J ie, ZHAO X in2ru, X IAO H ua ( 1. Ch ina A cadem y of C ivil A via tion Sc ience and Techno logy, B e ijing 100028 , Ch ina; 2. B e ijing No rm a l U n ive rsity, )B e ijing 100875 , Ch ina; 3. H a inan M idd le Schoo l, H a ikou 571158, Ch ina A b stra c t:B ird ca lls becom e ho tspo t in m itiga ting the conflic ts be tween b ird s and hum an s, e sp ec ia lly in agricu ltu re and c ivil avia tion. The study wa s conduc ted by reco rd ing and ana lyzing no rm a l ca lls and sca red ca lls of P ica pica and Cyanopica cyana , and no rm a l ca lls of A ccipiter gen tilis in B e ijing. The acou stic cha rac te ristic s of a ll the reco rd s we re m ea su red in du ra2 ) ( ) ( ) (tion of syllab le D, frequency of the h ighe st powe r p eak F, fundam en ta l frequency F, num be r of syllab le s in s hp f () ve rse N s. vand ve rse typ e. The struc tu re of a ll the ve rse s is simp ly fo rm ed w ith rep ea t syllab le s. The re su lts w ill be u se2 fu l in giving sugge stion s on u tilizing the ca lls and p romo ting the effec ts, so tha t to fac ilita te the comp rehen sive con tro l and app lica tion on conflic ts be tween b ird s and hum an s. Key word s: P ica pica; Cyanopica cyana; A ccipiter gen tilis; b ird con tro l; acou stic ana lysis 这些国外鸟声设备在我国各地使用反馈的信息却不 在航空安全领域和农业生产中 ,人类活动与鸟 尽理想 。本研究力图通过对北京常见驱赶对象 ——— 类活动之间一直存在一些难以缓解的冲突 ,成为鸟 P ica pica、灰喜鹊 C yanop ica cyana 及其天敌苍 喜鹊 类保护及管理研究中的难题 。许多常见鸟类由于喜 食谷物 、草籽 、水果及昆虫等 ,常在农田 、果园甚至机鹰 A ccipiter gen tilis 的 鸣 声 进 行 实 地 采 集 和 声 学 分 析 ,讨论采集当地鸟类鸣声应用于驱鸟设备的可行 场机坪中觅食 、飞行 、筑巢 ,给人们的经济生产和生 (命安全带来严重威胁 晁无疾 ,管仲新 , 2005; 张洁 , 性及改进方法 ,以提高此类无伤害驱鸟方法的使用 ) 2008 。因此 ,这些行业一直在不断尝试各种措施 , 效果 ,从而缓解人鸟冲突 。 以期在保护鸟类的前提下 ,高效地驱赶和避免它们 1 方法 在特定区域活动 。在众多无伤害措施中 ,听觉刺激 111 鸣声录制 (为主的驱避手段是近年研究的热点技术 D e lw iche, ) 野外工作在北京市顺义区 、通州区多处近郊农 2005 。当前我国市场上出现的此类产品主要是从 田和果园的结实期开展 ,鸣声采集区域内的植物种 欧美引进的鸟声驱鸟产品和人工合成声驱鸟产品 。 这些装置使用的鸟声素材主要是针对国外驱赶对象 植种 类 分 别 以 小 麦 T riticum aestivum 、樱 桃 C erasu 录制的同类受到惊吓发出的鸣声和天敌的鸣声 ,而 spp. 为 主 。使 用 SON Y M Z2R909 MD 录 音 机 、TD ( )基金项目 :国家科技部 863 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 资助项目 2007AA10 Z2402 收稿日期 : 2010 206 203 接受日期 : 2010 210 220 ( ) 作者简介 :张洁 1981 ,,女 , 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 ,硕士研究生 ,主要从事民航鸟击防范和鸟类生态学研究 , E2m a il: zhangjie@m ail. ca stc. o rg. cn MD 2BC74MX4N 型 MD 盘和 SON Y ECM 2M S907指向 113 声音测量和分析 () 性话筒 ,录音采样频率范围为 100 ,15 000 H z。每 利用 A visoft2SA SL ab P ro 声谱分析软件 德国 个个体的鸣声录制时间为 30 ,300 s。正常鸣声为 进行鸣声的 声 学参 数测 量 。软 件 的 语 图 参 数 设 置 自然状态下录制 ,录音距离为距鸣叫个体 5 ,20 m; 为 : samp ling ra te 22105 kH z, samp le size 16 b its; 100 2 ( ) 受惊鸣声采录于网捕环志过程中 ,距被捕鸟类的鸣 po in t tran sfo rm 300 H z; FFT length 256 po in ts, F la t2 Top w indow , 86 H z frequency re so lu tion; ove rlap 50 % , 叫个体 10,50 cm。共录制 9 只喜鹊 、7 只灰喜鹊的 5180 m s tempo ra l re so lu tion。测量参数包括 : 音节的 正常鸣声和受惊鸣声 , 2只苍鹰的正常鸣声 。 ( ) ( 持续时间 du ra tion of syllab le, D、主能峰频率 fre2 s 112 鸣声术语) ( quency of the h ighe st powe r p eak, F、基 频 funda2 hp ( ) ( ) 参照 M a rten s等 2004 、Pcke rt等 2004, 2005 a) m en ta l frequency, F, 目测 统计 语 图 中 组 成 句 子 的 f () ( ) 和《声学名 词 术 语 》国 家 技 术 监 督 局 , 1996 的 定 音节 个 数 num be r of syllab le s in ve rse, N s1v和 句 型 。 义 ,将本文涉及的鸟类鸣声相关术语介绍如下 : 数据分析采用 SPSS fo r W indow s 1410 软件统计 ( ) 音素 no te: 在声谱图上的一段连续的曲线结( ) 分析数据 ,文中帄均数以 M ean ?SE range 的方式 构 ,是最小的声音单位 。表示 。对各组数据进行差异分析 ,首先利用 K2S检 ( ) ()音节 syllab le:一组 一个或一个以上 在鸣声 验 ,检验数据是否符合正态分布 。然后 ,对两组数据 中会一起出现的音素 。相邻音素间的空白间隔时间 比较时 ,则对符合正态分布的数据应用参数检验中 的独立样本 t检验 ,对不符合正态分布的数据使用 ( 为 0102 s以上则被分为不同音节 Tracy & B ake r, 非参数检验中的 M ann2wh itney U 检验 ; 对 3 组数据 ) 1999 。比较 时 , 则 对 符 合 正 态 分 布 的 数 据 使 用 O ne2way ( ) 句子 ve rse:为鸣声中包含音素或音节的连续 ANOVA 检验 ,对不符合正态分布的数据使用非参数 段落 ,句子与 句子 之间 通 常由 空 白 的 暂 停 所 分 隔 。 检验中的 Kru ska l2W a llis检验 。 ( 相邻句子 间 的 空 白 间 隔 时 间 须 为 1 s以 上 Tu & ) L iu2Seve ringhau s, 2004 。 ( ) 起始音节 in troduc to ry syllab le : 句子起始时出 现的单一 、持续时间较短的音节 ,通常以固定的形式 2 结果 存在 。 对常见于农田 、果园 、机场等区域觅食活动的喜 ( ) 颤音 trill:由一组急促 、重复的音素构成 ,难以鹊 、灰喜鹊及其天敌苍鹰的正常鸣声和受惊鸣声进 在声谱图中独立划分的音素 。行录制和分析 ,共测量了 117 个鸣声句子的声学特 ( ) 句型 ve rse typ e : 鸣 声句 子的 结 构特 征 , 主 要 () 征参数 表 。 包括其音节组成和排列顺序 ,也称句式 、句法 。 表 鸣声特征参数 [平均值 ?标准误 (范围 ) ] Ta b le A cou st ic cha ra c ter ist ic pa ram e ter s[ M ean ?SE( ran ge) ] 音节的持续时间 主能峰频率 基频 组成句子的音节数 D u ra tion of F requency of the h ighest Fundam en ta l frequency N um ber of syllab le s ( )( )syllab le D s powe r p eak FkH z ( )FkH z in verse N s1v s hp f ( )0115 ?0103 3156 ?1127 0161 ?0109 2170 ?1179 喜鹊正常鸣声 n = 25 ( ) ( ) ( ) ( ) No rm a l ca lls of P ica pica 0111 ,0128 1150 ,4196 0146 ,0184 1 ,7 ( )喜鹊受惊鸣声 n = 15 0169 ?0109 100 ?0111 193 ?0104 201 ( ( ( ) ) ) Sca red ca lls of P ica pica 0148 ,0182 1189 ,2115 0186 ,1103 ( )灰喜鹊正常鸣声 n = 18 112 ?1104 3124 ?0150 1127 ?0137 4107 ?1122 ( ) ( ) ( ) ( ) No rm a l ca lls of C yanopica cyana 0155 ,4106 2162 ,3184 0184 ,1178 2 ,7 ( )0131 ?0120 4138 ?1118 0173 ?0114 1172 ?1176 灰喜鹊受惊鸣声 n = 44 ( ) ( ) ( ) ( ) Sca red ca lls of C yanopica cyana 0104 ,0163 2140 ,6150 0150 ,1100 1 ,11 ( )苍鹰正常鸣声 n = 15 0111 ?0100 2136 ?0102 1116 ?0103 3121 ?2187 ( ) ( ) ( ) ( ) No rm a l ca lls of A ccipiter gen tilis 0110 ,0111 2131 ,2137 1112 ,1118 1 ,7 () 肖华等 , 2008 ,喜鹊正常鸣声的音素类 的鸣声不同 211 喜鹊 (型变化较少 ,音节类型的差异主要表现为音素和间 喜鹊的正 常 鸣 声 可 分 为 3 种 句 型 图 , A、B、 ) C ,组成句子的音节数为 1 ,7 个 。与雀形目鸟类隔的持续时间差异 。 () 喜鹊的受惊鸣声仅有 1种句型 图 , D ,即由一 对灰喜鹊的正常鸣声和受惊鸣声的声学参数进 ( ) 个音素组成的音节构成句子 ,频率变化幅度帄缓 ,谐 行差异分析的结果显示 , 主能峰频率 P < 0105 差 ( ( ) )波明显 ,音节持续时间长 。 异显著 ,基频 P < 0101 、持续时间 P < 0101 均差 异极显著 。 对喜鹊的正常鸣声和受惊鸣声的声学参数进行 ( ) 差异分析的结果显示 ,主能峰频率 P < 0101 、基频 213 苍鹰 ( ( ) ) () P < 0101 、持续时间 P < 0101 均差异极显著 。苍鹰的正常鸣声可分为 3种句型 图 , J、K、L 组成句子的音节数为 1 ,7 个 。句型 J 由多个单一 212 灰喜鹊 () 音素的音节组成 ,谐波明显 ;句型 K与句型 J 音节组 灰喜鹊的正常鸣声可分为 2种句型 图 , E、F。 成相似 ,但每个音素的频率变化幅度较为帄缓 ;句型 不同句型间的差异在于一个较长的起始音节之后是 否有数个较短的颤音 。句型 E 仅一个音节 ,句型 F L 则音节间分化不明显 ,频率变化幅度不稳定 。 214 种间分析的音节数为 2 ,7个 。 (对比喜鹊 、灰喜鹊 、苍鹰的正常鸣声 ,主能峰频 灰喜鹊的受惊鸣声可分为 3 种句型 图 , G、H、 ( ( ) )) I,组成句子的音节数为 1 ,11 个 。句型 G仅由一 个率 P < 0105 差异显著 ,基频 P < 0101 、持续时间 ( )音素组成单一音节 , 谐波 明显 ; 句 型 H 在 句型 G P < 0101 均差异极显著 。 I则是 对比喜鹊 、灰喜鹊的受惊鸣声 ,主能峰频率 、基 的基础上多出了两个极短的前缀音节 ; 句型 () P < 0101 。 由多个单一音素的音节组成 ,能量集中 。频 、持续时间均差异极显著 均为 图 1 鸣声的声谱图 F ig1 1 Sp ec trum s of b ird ca lls A、B、C:喜鹊正常鸣声 ; D:喜鹊受惊鸣声 ; E、F:灰喜鹊正常鸣声 ; G、H、I:灰喜鹊受惊鸣声 ; J、K、L:苍鹰正常鸣声A , B , C: No rm a l ca lls of P ica pica; D: Scared ca lls of P ica pica; E, F: No rm al ca lls of Cyanopica cyana; G, H , I: Sca red ca lls of C yanopica cyana; J , K L: No rm a l ca lls of A ccipiter gen tilis 动化程度高 、资金投入相对较小等原因成为目前国 3 讨论 际市场上较为受关注的驱鸟产品 。我国目前市场上 ( 方录 制 , 声 源 以 国 外 常 见 鸟 种 为 主 TP13029 , 用方法 、效果评估等方面的相关研究 。在设备研发 ) 1998 。鸟声驱鸟设备作用原理是以同类的受惊鸣 ,应加强对区域针对性的考虑 。在设备使用 过程中 声和天敌鸣声刺激驱赶对象从而达到驱赶目的 。但 和措施实施过程中 ,还应加强人员 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 和指导 。 国内外的 常见 鸟 类和 威胁 鸟类 的 种类 有较 大 差 异 4 参考文献 () 张洁 , 2008; Do lbee r & W righ t, 2009 ,因此这些设 () 晁无疾 , 管仲新. 2005. 葡萄鸟害及防御 [ J ]. 中国果树 , 3: 50,52. 备在中国很难取得预期效果 。国家技术监督局. 1996. GB / T 3947 21996 声学名词术语 [ S ]. 北京 : 喜鹊 、灰喜鹊作为北京的常见鸟种 ,由于数量众 中国标准出版社. 刘军 , 王小伟 , 魏钦帄. 2005. 果园鸟害的防治方法 [ J ]. 山西果树 , 多 ,取食田间 、果园的农副产品 ,长期以来成为农民 ( ) 2 : 19 ,20. () 和机场管理机构的重点驱赶对象 刘军等 , 2005 ;苍 肖华 , 周智鑫 , 王宁等. 2008. 黄腹山雀的鸣唱特征分析 [ J ]. 动物 ( ) 学研究 , 29 3 : 277 ,284. 鹰这类猛禽作为喜鹊 、灰喜鹊的常见天敌 ,其鸣声 、 张洁. 2008. 2007 年中国民航鸟击航空器事件数据分析 [ A ]. 施鼎 ( 仿真 模 型 等 常 被 用 于 驱 赶 这 些 鸟 类 TP13029 ,( ) 豪 ,梁馨. 中国民航业发展 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 2008 [ C ]. 北京 : 中国物资出版 社 : 141 ,154. ) 1998 。从本研究的声谱分析可以看出 ,几个鸟种鸣 B axte r A. 2000. U se of d istre ss calls to de te r b ird s from landfill site s nea r 声的种间差异显著 ,同鸟种的不同种类鸣声差异显 a irpo rts[ A ]. P roc In te rna tional B ird Strike Comm ittee, IB SC25 [ C ]. ( 著 ,频 率 分 布 范 围 与 常 规 录 音 设 备 100 , 15 000 Am ste rdam , N etherland: 402 ,408. )( ) H z和播放设备 20 ,20 000 H z的频率范围相符 ,Cook A , R u sh ton S, A llan J , et a l. 2008. A n Eva lua tion of Techn ique s 因此便于利用常规的录音和播放设备录制用于驱赶 to Con tro l P rob lem B ird Sp ecie son L andfill Sites [ J ]. Environm en ta l 这类鸟的鸣声素材 。另外 ,这些鸣声样本仅采自北 ( ) M anagem en t, 41 6 : 834 ,843. D e lw iche MJ , Houk A P, Go renze l W P, et a l. 2005. E lec tron ic b roadca st 京地区的喜鹊 、灰喜鹊觅食过程中 ,各鸟种的鸣声类 call un it fo r b ird con tro l in o rcha rd s[ J ]. App lied Enginee ring in A gri2 型少 ,各句型的音节变化简单 ,因此录制此类驱鸟鸣 ( ) cu ltu re, 21 4 : 721 ,727. 声素材的工作量要求相对较低 。鉴于其繁殖过程中 Do lbee r RA , W righ t SE. 2009. Safe ty m anagem en t system s: how u sefu l 的求偶炫耀鸣声较复杂 ,目前还缺乏相关研究资料 ,w ill the FAA N ationa l W ild life Strike D a taba se be? [ J ]. H um an2 此类鸣声用于鸟类驱赶的效果尚有待深入研究 。 在( ) W ild life Conflicts, 3 2 : 167 ,178. Go sle r A G, Kenward R E, Ho rton N. 1995. The effec t of gu ll roo st dete r2 鸟声驱鸟的应用中 ,鸟类会对重复播放的声 rence on roo st occup ancy, da ily gu ll movem en ts and w in te ring w ildfow l ( 音产生适应 ,从而驱赶效果会减弱甚至失效 Cook et ( ) [ J ]. B ird Study, 42 2 : 144 ,157. ) a l1, 2008 。但在修改了原声的持续时间和频率后 , M a rten s J , Tie tze D T, Eck S, et a l. 2004. R ad ia tion and sp ec ie s lim its 会让驱 赶 对 象 以 为 是 新 的 个 体 发 出 的 鸣 声 警 告 ( )in the A sian Palla sπs wa rb le r comp lex Phy lloscopus proregu luss s. l. () B axte r, 2000 而重 新产 生 驱避 行为 。如将 不 同的 ( ) [ J ]. Jou rna l of O rn itho logy, 145 3 : 206 ,222. Packe rt M , M a rten s J , Sun YH , et a l. 2004. The rad ia tion of the S eicer2 声音制作为组合播放 ,则能够加强对驱赶对象的作 () cus bu rk ii comp lex and its congeners A ve s: Sylviidae: Mo lecu la r ge2 () 用并延迟适应反应的产生 W h itfo rd, 2003 。从本 ( ) netic s and b ioacou stic s[ J ]. O rgan ism s, D ive rsity & Evo lu tion, 4 4 : 研究对喜鹊 、灰喜鹊和苍鹰进行鸣声特征分析得到 341 ,364.的声谱图可以看出 ,这几种常见鸟类的鸣声音节组 ) ( Packe rt M , M a rten s J , Eck S, et a l. 2005. The grea t tit Pa rus m a jor: 成变化简单 ,音节划分清晰 ,易于进行人工修改和制 A m isc la ssified ring sp ec ie s [ J ]. B io logica l Jou rna l of the L innean So2 ( ) c ie ty, 86 2 : 153 ,174. 作 ,从而可提高驱鸟鸣声素材的丰富度 ,减缓适应的 TP13029. 1998. A erod rom e Safe ty Info rm a tion C ircu la r [ S ]. Canada: 发生 。 A e rod rom e Safe ty B ranch. 针对鸟类对鸟声驱鸟设备产生适应的问题 ,还 Tracy TT, B aker MC. 1999. Geograp h ic va ria tion in syllab le s of Hou se 可以尝试与其他类型的技术设备结合使用 ,如声音 ( ) F inch songs[ J ]. A uk, 116 3 : 666 ,676. 驱鸟与烟火 、激光等设备不定期结合使用能够取得 Tu HW , L iu2Seve ringhau s L. 2004. Geograp h ic va ria tion of the h igh ly ( ) comp lex Hwam e i Ga rru lax canorussongs[ J ]. Zoo logical Stud ie s, 43 ( 较好的 效 果 , 且 能 缓 解 适 应 的 发 生 Go sle r et a l1, ( ) 3 : 629 ,640.) 1995 。可以考虑鸟声与烟火 、激光等其他驱赶措施 W h itfo rd PC. 2003. U se of a la rm / a le rt ca ll p layback and hum an hara ss2 在同一时刻结合使用 ,从而强化鸟类对鸟声与实质 m en t to end Canada goo se p rob lem s a t an O h io bu sine ss p a rk [ J ]. P roc 危险的联系 ,在一定时期内减轻适应反应 。 W ild l D am age M anage Conf, 10: 245 ,255. 此外 ,目前对此类设备在鸟类驱赶中的效果尚 缺乏定性 、定量的评价资料 ,因此有必要开展设备使