Entwicklung neuer Methoden zur Quantifizierung der Fisch-Dichte mit Unterwasser-Stereo-Video-Tools

Summary

Wir beschreiben eine neue Methode für das zählen der Fische, und relative Häufigkeit (MaxN) und Fisch-Dichte mit rotierenden Stereo-Video-Kamera-Systeme zu schätzen. Wir demonstrieren auch Abstand von der Kamera (Z-Abstand) zu verwenden, um artspezifische Nachweisbarkeit zu schätzen.

Abstract

Die Verwendung von Video-Kamerasysteme in ökologischen Studien Fische weiterhin als eine tragfähige, nicht extraktiven Methode der Messung Fische Längen und Schätzung Fisch Fülle Fuß fassen. Wir entwickelt und implementiert ein rotierendes Stereo-Video-Kamera-Werkzeug, das eine volle 360 Grad der Probenahme, abdeckt, maximiert die Probenahme Aufwand im Vergleich zu stationären Kamera-Tools. Eine Vielzahl von Studien haben detaillierte die Fähigkeit der statischen, Stereo-Kamera Systeme sehr genau und präzise Messungen von Fischen; im Vordergrund standen die Entwicklung methodischer Ansätze, Fisch-Dichte mit rotierenden Kamera-Systeme zu quantifizieren. Der erste Ansatz war es, eine Änderung der Metrik entwickeln MaxN, die in der Regel eine konservative Zählung der Mindestanzahl von Fisch auf einer Umfrage bei bestimmten Kamera beobachtet. Wir definieren MaxN um die maximale Anzahl der Fische in einer bestimmten Drehung des Kamerasystems beobachtet werden. Bei Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um Doppelzählungen zu vermeiden, kann diese Methode für MaxN wahre Fülle genauer als die von einer festen Kamera erhalten widerspiegeln. Zweitens, weil Stereo-Video Fische im dreidimensionalen Raum zugeordnet werden können, sind genaue Schätzungen über die Entfernung von der Kamera für jeden Fisch erhältlich. Mit 95 %-Perzentil der beobachteten Entfernung von Kamera um artspezifische Gebiete Befragten zu errichten, berücksichtigt Unterschiede in der Nachweisbarkeit unter Arten unter Vermeidung verdünnen Dichte Schätzungen mithilfe den maximalen Abstand war eine Art beobachtet. Buchhaltung für diesen Bereich der Nachweisbarkeit ist wichtig, genau zu schätzen, Fisch-Häufigkeiten. Diese Methode erleichtert die Integration von rotierenden Werkzeugen Stereo-Video in angewandter Wissenschaft und Verwaltung zusammenhängen.

Introduction

Entlang der Pazifikküste der USA sind viele der Arten wichtig für Gewerbe- und Freizeit Grundfisch Fischerei (z. B.die Drachenköpfe komplexe (Sebastes spp.) und Kabeljau (Ophiodon Elongatus)) stark verbunden mit Hochrelief, harten Boden Lebensräume^1,2,3,4,5. Drop-Stereo-Video-Kameras sind ein attraktives nicht extraktiven Instrument, in felsigen Lebensräumen aufgrund der relativen Leichtigkeit und Einfachheit der Bedienung zu verwenden. Eine Vielzahl von Stereo-Video-Kamera-System....

Protocol

Hinweis: Screenshots der Software Schritte sind als Ergänzende Dateienenthalten. Bitte beachten Sie, dass die unten beschriebenen Software-Schritte für die gewählte Software spezifisch sind (siehe die Tabelle der Materialien). Das Gesamtkonzept kann auf jede Stereo-Softwareplattform erweitert werden.

1. bereiten Sie Stereo-Kamera-Aufnahmen für die Analyse

Hinweis: Die Kalibrierung mit Hilfe eines Kalibrierung Cubes wird empfohlen. Ein Kalibrierung Cube ist eine dreidimensionale Aluminiumrahmen mit exakt positionierten reflektierenden Punkten auf der Oberfläche. Bei Verwendung in Ve....

Results

Zwischen 2013 und 2014 führten wir 816 Umfragen mit der rotierenden Stereo-Video-Lander (Abbildung 1) entlang der zentralen Küste von Kalifornien und MaxN und 95 % Z Abstand (Abbildung 4) Daten über mehr als 20 Arten. Es gab klare Muster in den Wirkbereich nachweisbaren Arten beobachtet, wahrscheinlich durch das Zusammenspiel der Arten Größe, Form und Färbung (Abbildung 5). Zum Beispiel hat die Flagg.......

Discussion

Die traditionelle MaxN-Metrik beruht auf der Idee des Zählens einer garantierte Mindestanzahl von Personen im Rahmen einer Umfrage. Wenn eine bestimmte Anzahl von Fischen in ein einzelnes Videobild gleichzeitig sichtbar sind, kann kein weniger vorhanden sein, aber da Fisch mobil und heterogen verteilt sind, ist die Wahrscheinlichkeit, dass alle Personen gleichzeitig zu sehen, während ein einzelnes Videobild niedrig . Es ist daher wahrscheinlich, dass traditionelle MaxN wahre Fisch Fülle^16,

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Kalibrierwürfel	SeaGIS	http://www.seagis.com.au/hardware.html	1000x1000x500 mm ist die bevorzugte Dimension. Andere Methoden der Kalibrierung stehen zur Verfügung.
CAL-Kalibrierungssoftware	SeaGIS	http://www.seagis.com.au/bundle.html
EventMeasure Stereo-Messsoftware	SeaGIS	http://www.seagis.com.au/event.html
Statistical software	R Core Team 2017 (v. 3.4.0)		Bootstrapping-Code finden Sie unter: https://github.com/rfields2017/JoVE-Bootstrap-Function
Tabellenkalkulationssoftware	Microsoft Excel
2  wasserdichte Kameras	Deep Sea Power and Light		HD-Qualität bevorzugt
2 tiefenbewertete, wasserdichte Leuchten	Deep Sea Power and Light: 3000 Lumen LED mit 5000k Farbtemperatur
DVR-Recorder	Stack LTD DVR-Standard-PC
			Windows 10 bevorzugtes Betriebssystem
rotierende Lander-Plattform	Marine Angewandte Forschung und Technik (MARE)