LTSER Indigenous 陸域聲學-聲音指數

本資料集為原住民族地區長期社會生態觀測站在嘉義阿里山地區所收集之聲景資料分析結果。本計畫由國家科學及技術委員會所支持，陸域聲景資料分析由中央研究院生物多樣性研究中心生態聲學與空間生態研究室執行

進一步了解 原住民族地區長期社會生態觀測站 或 陸域聲景監測

調查位置與方法

八處森林生態系監測樣點

• 鹿林天文台 (N23.4707°, E120.874°)
• 中山村 (N23.4685°, E120.847°)
• 里佳村 (N23.4147°, E120.739°)
• 特富野古道南端 (N23.4703°, E120.79°)
• 達邦村 (N23.454°, E120.757°)
• 樂野村 (N23.4435°, E120.708°)
• 新美村 (N23.3314°, E120.6856°)
• 來吉村 (N23.5301°, E120.8174°)

錄音機型與取樣頻率

目前僅針對可聽域頻率範圍之錄音進行分析，收音器材使用美國Wildlife Acoustics 公司所製造之 Song Meter SM4 與 Build-in 可聽域麥克風，取樣頻率為 44.1 千赫茲

調查頻度

可聽音錄音監測全天24小時進行排程錄音，每15分鐘錄製一分鐘的可聽音錄音檔案

聲音指數分析

為初步了解錄音檔案內容及聲景組成變化，國際間目前已建立超過60項聲音指數，以數學公式為基礎量化錄音檔案內時間、頻率及能量的變化特徵

1. 熵值

熵值可依維度細分為頻譜熵值（Spectral entropy, SH）、時間熵值（Temporal entropy, TH） 及綜合兩者量化頻率及能量隨時間變化的聲音熵值（Acoustic entropy index, H），以上三項指數分別描述能量在時間與頻率兩個面向上的分散程度，數值越高表示越分散

2. 聲音複雜度指數（Acoustic complexity index, ACI）

量化頻率和能量在微細時間的變化，可以反映出聲景的複雜程度，如鳥音的變化或一地鳥類的多樣性，數值越高表示錄音內容中微細時間的變化越複雜

3. 聲音多樣性指數（Acoustic diversity index, ADI）

採用生態學上常用來量化物種多樣性的香儂多樣性指數（Shannon-Wiener diversity index），來量化聲音內容的多樣性，計算方式是將錄音內容以1千赫茲為單位進行劃分，每單位中音量大於-50dBFS（Decibel full digital scale）聲音所佔的能量比例視為聲音物種的相對數量，以計算香儂多樣性指數

4. 聲音均勻度指數（Acoustic evenness index, AEI）

聲音均勻度指數和聲音多樣性指數較為類似，將頻率帶視為物種，相對能量視為相對豐度，以計算吉尼係數（Gini coefficient）。將物種數累積百分比當x值，物種個體數量（abundance）累積百分比當y值，劃出曲線Lorenz curve，曲線下面積為B，而曲線與x-y均等線之間的面積為A，A與A+B的比值即為吉尼係數

5. 生物聲音指數（Bioacoustic index, BI）

用以描述環境中生物聲音的多寡，此指數計算2-8千赫茲內所有聲音的能量總和，並以頻率為x值、各頻率聲音能量總和為y值，繪製出生物聲音頻譜（bioacoustic spectra），再計算生物聲音頻譜曲線下的面積即為生物聲音指數數值

6. 標準化聲景指數（Normalized Difference Soundscape Index, NDSI）

量化聲景中生物聲音和人造聲音相對的貢獻量。根據研究發現環境中人造聲音如機械或引擎聲，頻率普遍介於1至2千赫茲之間（以A表示1-2千赫的聲音能量總和），而生物聲音（biophony）則多介於2-8千赫茲（以B表示2-8千赫的聲音能量總和），標準化聲景指數即計算生物聲音能量與人造聲音能量間的差值（B-A），再除以兩者能量總和（B+A），以量化生物聲音和人造聲音相對的貢獻量

參數設定

目前僅針對可聽音錄音檔案進行分析，使用R 語言 seewave 及 soundecology 兩套件進行聲音指數的計算，每項指數FFT 皆設定為44100，其他設定參數如下:

SH index : spec, alpha="shannon"

TH index : msmooth = c(512,90)

H index : wl = 512, envt="hil", msmooth = NULL, ksmooth = NULL

ACI index : min_freq = NA, max_freq =NA, j = 5, fft_w = 512

ADI index : max_freq = 10000, db_threshold = -50, freq_step = 1000

AEI index : max_freq = 10000, db_threshold = -50, freq_step = 1000

BI index : min_freq = 2000, max_freq =8000, fft_w = 512

NDSI index : fft_w = 512, anthro_min = 1000, anthro_max = 2000, bio_min = 2000, bio_max = 11000

資料欄位說明