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研究团队运用全自动无人机系统及人工智能技术，于下白泥泥滩进行马蹄蟹普查。 （左起）香港中文大学机械及自动化工程学系博士后研究员张积晗博士、香港中文大学机械及自动化工程学系系主任陈本美教授、香港海洋公园保育基金保育及社区合作经理温翰芝博士、香港城市大学化学系副教授张肇坚教授，以及世界自然保护联盟鲎专家组项目干事兼指导委员会成员Kevin Laurie先生。
（香港，2025年6月19日） 6月20日是第六届国际马蹄蟹日。马蹄蟹又名鲎，在地球生存了超过四亿七千万年，是现存最古老的物种之一，在进化史及生物学上均有极高的研究价值。香港海洋公园保育基金（保育基金）自2014年开始在本港进行马蹄蟹种群普查，涵盖各个马蹄蟹产卵和育幼的泥滩，去年更与香港中文大学（中大）机械及自动化工程学系及香港城市大学（城大）化学系合作，运用全自动无人机系统及人工智能技术，于下白泥泥滩进行为期两年的马蹄蟹普查先导计划。经过不断测试和改进，目前系统对马蹄蟹幼体的识别精准度已逹至90% 以上，有助提升日后马蹄蟹种群普查的成效。团队并计划将系统引进至其他马蹄蟹栖息的泥滩，如大屿山水口湾等。
香港海洋公园保育基金总监祝效忠指出：「2021年，世界自然保护联盟（IUCN）指导委员会辖下鲎专家组启动成立「亚太区鲎观测站网络」。来自中国内地和香港的保育机构及科研团队联手为25个监测站进行普查，保育基金负责其中下白泥、沙头角、鹿颈及东涌湾的监测站，以协助收集有关马蹄蟹的数据。通过与中大及城大合作进行这个先导计划，团队除了获得更准确的马蹄蟹种群数据外，更制定了系统化的影像标注流程及精密的人工智能演算法。我们计划将有关科技推展至更多地点，包括大屿山水口湾。水口湾拥有多样化的生境，亦被认定为中国鲎及圆尾鲎的繁殖和育幼地。通过对当地的马蹄蟹种群进行系统化的研究，我们希望提供更多数据，协助制定更具针对性的保育措施，守护濒危马蹄蟹。 」
以科技解决马蹄蟹普查痛点
一直以来，马蹄蟹种群的普查主要由调查人员在泥滩上以目测记录可见的马蹄蟹个体。然而，这种方式往往受制于有限的潮汐涨退时间、地理环境等自然因素，加上马蹄蟹本身的保护色及年幼马蹄蟹不稳定的作息，调查结果及分布范围可能会受到影响。同时，研究人员在泥滩上来回行走，也会对栖息地及当中的生态造成一定的干扰。
先导计划采用全自动无人机收集野外数据，并具备创新的影像资料标注及形态学特征提取技术。在保育专家的引导下，研究团队开发了一个专门为马蹄蟹幼体的细微行为和形态设计的系统化资料标注流程，并针对无人机收集到的影像，建立及训练人工智能演算法侦测及识别马蹄蟹。研究团队亦透过先进的图像分割基础模型，按照马蹄蟹的形态学特征，如爬行轨迹的长度、阔度和连续性等资料，将收集所得的影像进行更微细的调整和分类，同时让人工智能系统学习排除自然环境中的各种干扰因素，大幅提高了辨别马蹄蟹的效率，识别精准度亦提升至90%以上。
调查人员亦可预设无人机系统的侦测范围及路径，并同步操作多部无人机，除可节省人力及时间外，更可扩大调查点数目。以下白泥泥滩为例，普查的范围约为150米乘1,000米，以往需要将泥滩分为不同区域，由一组不少于四人的研究人员同时记录马蹄蟹的数目，每次普查约需一至两小时。采用无人机系统后，每次只需一位人员，约30分钟即可完成实时数据采集。此外，无人机更可覆盖沿海岸的红树林等较难抵达的位置，为本地马蹄蟹种群的分布情况提供更多研究数据。
香港城市大学化学系副教授张肇坚教授是海洋生态及保育，以及海洋环境研究专家，长期参与本地马蹄蟹的研究工作。作为是次计划的专家顾问及合作研究者，他表示：「通过这个先导计划，我们将长期累积的知识与人工智能深度学习技术结合，透过收集的数据，如高程资讯、温度变化及叶绿素浓度等，实现马蹄蟹栖息地地图参数化，从而建立起栖息地宜居性与各种环境因素之间的关联，有助我们针对性地改善或修复栖息地的环境，令生境更适合马蹄蟹生长和繁殖，主动促进种群的扩张。我们将继续进行长期调研，透过野外实境学习提升人工智能系统的辨识度及精准度，并扩大马蹄蟹的影像数据库，让我们能从多维度分析本地马蹄蟹的生存状况，包括季节性种群趋势、长期栖息地利用模式等，以提升保育工作的成效。 」
先导计划由环保及自然保育基金拨款资助，当中所采用的无人机系统及人工智能技术，由香港中文大学机械及自动化工程学系研发，技术团队由系主任陈本美教授及研究助理教授陈曦教授带领。陈本美教授指出：「这个跨学科保育项目极具挑战性，因为我们的无人机地面环境测绘方案主要在约60米的高度进行，但由于幼年马蹄蟹非常细小，在目标搜索任务中要将侦测高度降低至4米左右，在一定程度上牺牲了覆盖效率。为解决这个问题，我们成功将栖息地宜居性地图与优先飞行路径规划相结合，以优化无人机的使用安排，并在数据解析度和测量规模之间取得平衡，从而实现可持续的大范围监测。通过环境及自然保育基金拨款支持，经过一年的测试及改良，我们相信这个系统亦可广泛应用于陆地和海洋的大规模生态监测，如森林及珊瑚礁等，让本地研发的科技能为环境保育创造更大影响力。 」
凝聚力量 守护濒危马蹄蟹
除了进行马蹄蟹普查外，保育基金亦积极与社会各界合作，构建完整的马蹄蟹保育网络。在大屿山保育基金的资助下，保育基金与大屿山的居民和社区团体合作，于2024年7月开始展开名为「同心保育大屿山泥滩生物多样性」的计划，希望透过教育和社区参与，提高市民特别是大屿山的居民、渔民和旅游业者，对具有重要生态价值的潮间带泥滩生态系统的关注。项目招募了当地居民成为「大屿山泥滩守护者」，并提供培训。他们会定期巡逻，针对「鬼网」、缠绕海洋生物及海洋垃圾等问题进行记录，并与保育基金合作采取清除行动，合力守护大屿山的天然资源。保育基金亦与明爱陈震夏郊野学园合作，推出一本为小学生而设计的图文书《老鲎讲故事 延续马蹄蟹的生命奇迹》，介绍马蹄蟹的重要性及价值。
此外，保育基金长期与城大合作推行的「马蹄蟹校园保母计划」已踏入第16年，鼓励中学生及企业参与照顾人工繁殖的年幼马蹄蟹。自2009年至今，已有超过370间学校及企业支持计划，参与人数超过7,000人次，并成功将2,000只马蹄蟹放归大自然，为保育这个珍贵物种作出贡献。此外，保育基金定期举办泥滩清洁活动，清除可能缠绕马蹄蟹的海洋垃圾，减低栖息地污染，凝聚公众力量，为保育工作出一分力。
为支持本地马蹄蟹的存续，保育基金呼吁市民在日常生活中身体力行参与保育，包括清除泥滩垃圾，减低环境污染对马蹄蟹栖息地的影响，同时避免捕捉、骚扰或购买野生马蹄蟹，减少人类活动对自然生态的干扰，共同守护「活化石」马蹄蟹。
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