加速度計（Accelerometer）是一種傳感器，顧名思義，它能夠檢測物體的加速度，或者說，它能夠檢測物體在一段時間內(nèi)位移速率的變化。加速度傳感器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、汽車、機械、建筑等領(lǐng)域，假如你正在使用手機瀏覽這篇文章，那么你的手中就有一個加速度計。

　　ACC數(shù)據(jù)（Accelerometer Data）是指通過三軸加速度計測量的原始加速度值。它提供了物體在不同時間點上在三個軸（如X、Y和Z軸）上的加速度變化信息。
　　ODBA（Overall Dynamic Body Acceleration）是動物的整體動態(tài)加速度，是通過對ACC數(shù)據(jù)進行處理和計算得出的一個指標。

　　通過獲取運動加速度原始數(shù)據(jù)，并從中獲取特征數(shù)據(jù)，可以對動物個體運動模式、行為活動和姿態(tài)等進行識別分析。這種方式獲取數(shù)據(jù)便利、不易受到環(huán)境干擾，正廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)研究以及動物行為模式分析等領(lǐng)域。

　　一、ACC傳感器賦能野生動物監(jiān)測
　　（1）動物行為模式分析：通過分析ACC數(shù)據(jù)和ODBA，可以重建和描述動物的運動和行為模式，除了常規(guī)的位置數(shù)據(jù)外，還可以收集連續(xù)行為數(shù)據(jù)。這可以幫助了解動物的活動范圍、運動方式和行為特征。

　　（2）能量消耗和運動強度評估：ODBA可以作為衡量動物能量消耗和運動強度的指標。通過分析ODBA數(shù)據(jù)，可以評估動物的能量需求、行為活動水平和運動強度。

　　（3）生態(tài)學(xué)研究：ACC數(shù)據(jù)和ODBA可以用于生態(tài)學(xué)研究中，例如了解動物的行為模式、行為節(jié)律。通過分析動物的加速度模式和整體動態(tài)加速度，可以揭示動物對環(huán)境變化的響應(yīng)和適應(yīng)策略。
　?。?）動物行為與健康狀況關(guān)聯(lián)分析：ACC數(shù)據(jù)和ODBA還可以用于研究動物行為與其健康狀況之間的關(guān)聯(lián)。通過相關(guān)數(shù)據(jù)，可以檢測動物的異常行為模式、應(yīng)激水平和疾病狀態(tài)。
　?。?）動物的環(huán)境需求評估：在大多數(shù)研究中，家域通常是根據(jù)動物隨時間推移的地理位置來估計的。而ACC數(shù)據(jù)能為動物的環(huán)境需求評估提供更多潛在指標，比如能量消耗、競爭的潛力等，說明動物如何利用它們的棲息地來滿足需求。
　　二、基于加速度傳感器的野生動物監(jiān)測解決方案

　　環(huán)球信士提供的基于加速度傳感器的野生動物監(jiān)測解決方案，包括搭載加速度傳感器的衛(wèi)星追蹤器、數(shù)據(jù)中心及數(shù)據(jù)服務(wù)平臺三個部分。通過北斗衛(wèi)星定位及加速度傳感器實現(xiàn)對動物個體位置與活動的實時監(jiān)測，為動物行為模式分析、能量消耗和運動強度評估等提供技術(shù)支撐。

　?。ㄒ唬┐钶d加速度傳感器的衛(wèi)星追蹤器
　　追蹤器采用北斗衛(wèi)星全球定位，精度最高可達1米。VHF數(shù)據(jù)回傳設(shè)備重量低至1.2g；2G/4G/5G數(shù)據(jù)回傳設(shè)備重量最輕2.5g，支持國際漫游，適應(yīng)全球范圍工作。設(shè)備可采集多維數(shù)據(jù)，包括經(jīng)度、緯度、高度、速度、ACC（三軸原始加速度）、ODBA、航向、溫度、運動量、水平精度因子（HDOP）、垂直精度因子（VDOP）等。
　　搭載加速度傳感器后，可根據(jù)用戶需求設(shè)置采集頻率，為用戶提供ACC數(shù)據(jù)（三軸原始加速度），連續(xù)監(jiān)測4S（20Hz）或8S（10Hz），采集間隔低至十分鐘，賦能野生動物行為監(jiān)測。
　　（二）數(shù)據(jù)中心
　　環(huán)球信士數(shù)據(jù)機房達到電信安全級別，全天候?qū)崟r監(jiān)控。數(shù)據(jù)中心采用嚴格的訪問控制，確保只有經(jīng)過授權(quán)的用戶才能夠訪問數(shù)據(jù)；采用冗余服務(wù)器架構(gòu)和磁盤熱備技術(shù)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)永久存儲。保證數(shù)據(jù)安全、用戶無憂。
　?。ㄈ?shù)據(jù)服務(wù)平臺

　　環(huán)球信士數(shù)據(jù)服務(wù)平臺是獲取、管理和分析動物個體監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合性平臺，支持Windows、Android、IOS等操作系統(tǒng)，包括桌面端、Web端和移動端3種類型，為客戶深入了解動物的地理位置、行為習(xí)性、棲息環(huán)境及相關(guān)生態(tài)學(xué)分析提供數(shù)據(jù)支持。

　　圖4-移動端數(shù)據(jù)平臺登錄界面

　　圖5-桌面端數(shù)據(jù)平臺登錄界面

　　移動端數(shù)據(jù)平臺具有行為監(jiān)測功能，為用戶進行野外觀測提供輔助工具，記錄動物個體行為，并將觀測到的個體行為與原始ACC數(shù)據(jù)進行匹配，用于后續(xù)研究分析。

　　此外，環(huán)球信士數(shù)據(jù)服務(wù)平臺不斷優(yōu)化，根據(jù)用戶的需求和反饋，定期更新和升級性能，為科學(xué)研究提供優(yōu)質(zhì)技術(shù)支撐。
　　三、相關(guān)研究

　　澳大利亞阿德萊德大學(xué)入侵科學(xué)與野生動物生態(tài)學(xué)實驗室Jack Tatler研究組在《Movement Ecology》發(fā)表文章（Tatler et al.2021），該篇文章利用三軸加速度計（ACC）和GPS數(shù)據(jù)，對澳大利亞中部自由放養(yǎng)的野狗的能量消耗和活動模式進行時空分析。通過模擬ODBA作為晝夜環(huán)境溫度的函數(shù)來測試野狗是否在行為上進行體溫調(diào)節(jié)。

　　研究于2016年4月至2018年5月在卡拉穆里納野生動物保護區(qū)開展。該地區(qū)氣候干旱，年降雨量中位數(shù)為133.5毫米，夏季非常炎熱，冬季溫和，日平均氣溫在最熱月份為23°C-38°C，最冷月份為6°C-20°C（下午三點左右是一天中最熱的時候）。研究組為19只澳洲野狗安裝了ACC-GPS項圈追蹤器，這些項圈配備了三軸加速度計。最終六個項圈通過觸發(fā)掉落機制回收，一個項圈通過重新誘捕回收。對于從七只野狗身上找回的ACC和GPS數(shù)據(jù)，研究組將原始ACC數(shù)據(jù)從最高和最低強度的進行行為分組，將野狗的ACC數(shù)據(jù)分類為五種行為，并將躺著、站立和坐著的行為重新標記為“靜止”，因為這些行為十分相似，它們不太可能在能量消耗上不同。（見表1）

　　對于靜息代謝率（適用于所有靜止行為），研究組使用Shield收集的澳洲野狗的耗氧量數(shù)據(jù)，并

　　推出Eq.1公式。對于步行和跑步行為，使用Bryce和Williams的公式（Eq.2）計算能量消耗，假設(shè)平均速度為步行1.985ms-1，跑步為4.96ms-1。并據(jù)此得出表2。

　　表2-在卡拉穆里納配備ACC-GPS項圈的7只野狗的屬性

　　為了研究卡拉穆里納野狗的日?；顒幽Ｊ剑芯拷M使用R軟件包“mgcv”構(gòu)建了兩個廣義加性模型（GAMs）。第一個活動模型評估了移動距離（連續(xù)15分鐘GPS位置之間）作為一天中小時（0-23）的函數(shù)。類似地，第二個活動模型將ODBA（在距離測量的相同15分鐘期間的平均值）作為小時的函數(shù)進行評估。在進行統(tǒng)計分析之前，對兩個反應(yīng)變量進行了標準化。GAMs采用循環(huán)三次回歸樣條和20節(jié)擬合。除此之外還進行了皮爾遜相關(guān)性檢驗，以檢驗響應(yīng)變量之間相關(guān)性的強度和方向。

　　研究結(jié)果表明，環(huán)境溫度可能會影響野狗的行為，白天野狗活動(ODBA)與環(huán)境溫度呈負相關(guān)，這意味著太陽輻射的高熱量增益可能是限制干旱環(huán)境中野狗白天活動的一個因素。（見圖10）

　?。?5%置信區(qū)間用灰色陰影表示）

　　參考文獻
　　Tatler,J.,Currie,S.E.,Cassey,P.et al.Accelerometer informed time-energy budgets reveal the importance of temperature to the activity of a wild,arid zone canid.Mov Ecol 9,11(2021).