Method Article

Opracowanie nowych metod ilościowego określania zagęszczenia ryb za pomocą podwodnych narzędzi stereo-wideo

DOI:

10.3791/56635

⸱

November 20th, 2017

 ,  ,  , 
1Moss Landing Marine Laboratories, 2The Nature Conservancy

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Opisujemy nową metodę liczenia ryb oraz szacowania względnej obfitości (MaxN) i gęstości ryb za pomocą obrotowych systemów kamer stereo-video. Pokazujemy również, jak wykorzystać odległość od kamery (odległość Z) do oszacowania wykrywalności specyficznej dla gatunku.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wykorzystanie systemów kamer wideo w badaniach ekologicznych ryb nadal zyskuje na popularności jako opłacalna, nieekstrakcyjna metoda pomiaru długości ryb i szacowania obfitości ryb. Opracowaliśmy i wdrożyliśmy narzędzie do obrotowej kamery stereo-wideo, które obejmuje pełne próbkowanie 360 stopni, co maksymalizuje wysiłek związany z próbkowaniem w porównaniu ze stacjonarnymi narzędziami kamery. Różnorodne badania szczegółowo opisały zdolność statycznych systemów kamer stereoskopowych do uzyskiwania bardzo dokładnych i precyzyjnych pomiarów ryb; Skoncentrowano się na opracowaniu podejść metodologicznych do ilościowego określania zagęszczenia ryb za pomocą systemów kamer obrotowych. Pierwszym podejściem było opracowanie modyfikacji metryki MaxN, która zazwyczaj jest konserwatywnym zliczaniem minimalnej liczby ryb zaobserwowanych podczas danego badania kamerą. Na nowo definiujemy MaxN jako maksymalną liczbę ryb obserwowanych w dowolnym obrocie systemu kamer. Gdy podejmowane są środki ostrożności w celu uniknięcia podwójnego liczenia, ta metoda dla MaxN może dokładniej odzwierciedlać rzeczywistą obfitość niż ta uzyskana z kamery stałopozycyjnej. Po drugie, ponieważ stereowideo pozwala na mapowanie ryb w przestrzeni trójwymiarowej, dla każdej ryby można uzyskać dokładne oszacowania odległości od kamery. Wykorzystując 95% percentyl obserwowanej odległości od kamery do ustalenia badanych obszarów specyficznych dla danego gatunku, uwzględniamy różnice w wykrywalności między gatunkami, unikając jednocześnie rozcieńczania szacunków gęstości poprzez użycie maksymalnej odległości, w jakiej zaobserwowano gatunek. Uwzględnienie tego zakresu wykrywalności ma kluczowe znaczenie dla dokładnego oszacowania liczebności ryb. Metodologia ta ułatwi integrację rotacyjnych narzędzi stereo-wideo zarówno w kontekście nauk stosowanych, jak i zarządzania.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wzdłuż amerykańskiego wybrzeża Pacyfiku, wiele gatunków ważnych dla komercyjnego i rekreacyjnego połowu ryb dennych (np. kompleks ryb skalnych (Sebastes spp.) i Lingcod (Ophiodon elongatus)) są silnie związane z siedliskami o twardym dnie1,2,3,4,5. Stereofoniczne kamery zrzutowe są atrakcyjnym narzędziem nieekstrakcyjnym do stosowania w skalistych siedliskach ze względu na względną łatwość i prostotę obsługi. Na półkuli południowej, w ekosystemach płytkiej wody, na półkuli południ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

UWAGA: Zrzuty ekranu z kroków oprogramowania są dołączone jako pliki uzupełniające. Należy pamiętać, że opisane poniżej kroki oprogramowania są specyficzne dla wybranego oprogramowania (patrz Tabela materiałów). Ogólne podejście można rozszerzyć na dowolną platformę oprogramowania stereo.

1. Przygotuj materiał z kamery stereo do analizy

UWAGA: Zalecana jest kalibracja za pomocą kostki kalibracyjnej. Kostka kalibracyjna to trójwymiarowa aluminiowa rama z precyzyjnie rozmieszczonymi odblaskowymi kropkami na powierzchni. W połączeniu z oprogramowaniem do kalibracji, kostka kalibracyjn....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Między 2013 a 2014 rokiem przeprowadziliśmy 816 badań z obrotowym lądownikiem stereo-video (Rysunek 1) wzdłuż środkowego wybrzeża Kalifornii i zebraliśmy dane dotyczące odległości MaxN i 95% Z (Rysunek 4) na ponad 20 gatunkach. Stwierdzono wyraźne wzorce w efektywnym wykrywalnym zakresie obserwowanych gatunków, prawdopodobnie ze względu na interakcję wielkości, kształtu i ubarwienia gatunków (Ryc. 5). Na przykład skalni.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tradycyjna metryka MaxN opiera się na idei liczenia gwarantowanej minimalnej liczby osób obecnych podczas ankiety. Jeśli pewna liczba ryb jest jednocześnie widoczna w jednej klatce wideo, nie może być ich mniej, ale ponieważ ryby są mobilne i niejednorodnie rozmieszczone, prawdopodobieństwo zobaczenia wszystkich osobników jednocześnie w jednej klatce wideo jest niskie. Jest zatem prawdopodobne, że tradycyjny MaxN zaniża rzeczywistą liczebność ryb16,17. Ponadto wy.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca została sfinansowana przez The Nature Conservancy i prywatnych darczyńców, Resources Legacy Fund Foundation, Gordon and Betty Moore Foundation, Environmental Defense Fund, California Sea Grant Program, NMFS National Cooperative Research Program, oraz NOAA Saltonstall-Kennedy Grant #13-SWR-008. Marine Applied Research and Exploration (Dirk Rosen, Rick Botman, Andy Lauerman i David Jefferies) opracowało, zbudowało i utrzymywało narzędzie wideo Lander. Dziękujemy Jimowi Sagerowi i oprogramowaniu SeaGIS™ za wsparcie techniczne. Kapitan i rybak komercyjny Tim Maricich oraz załoga na pokładzie F/V Donna Kathleen zapewniali wsparcie w rozmieszczeniu lądowni....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
kostka kalibracyjnaSeaGIShttp://www.seagis.com.au/hardware.html1000x1000x500 mm to preferowane wymiary. Dostępne są inne metody kalibracji.
Oprogramowanie do kalibracji CALSeaGIShttp://www.seagis.com.au/bundle.html
EventMeasureSeaGIShttp://www.seagis.com.au/event.html
RCore Team 2017 (v. 3.4.0)Kod startowy można znaleźć: https://github.com/rfields2017/JoVE-Bootstrap-Function
Arkusz kalkulacyjnyMicrosoft Excel
2  wodoodporne kameryDeep Sea Power i LightPreferowana jakość HD
2 wodoodporne światła o głębokościDeep Sea Power and Light: 3000 lumenów LED z temperaturą barwową
Rejestrator DVRStack LTD DVR
standard PC10 preferowany system operacyjny
obrotowa platformalądownikaMorskie Badania Stosowane i Inżynieria (MARE)
Oprogramowanie do pomiaru stereo Oprogramowanie statystyczne 5000k Windows

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Love, M. S., Yoklavich, M. M., Thorsteinson, L. K. The Rockfishes of the Northeast Pacific. , University of California Press. Berkley. (2002).
  2. Laidig, T. E., Watters, D. L., Yoklavich, M. M. Demersal fish and habitat associations from visual surveys on the central California shelf. Estuar. Coast. Shelf Sci. 83 (4), 629-637 (2009).
  3. Anderson, T. J., Yoklavich, M. M.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Underwater Stereo videoFish Density QuantificationMaxN ModificationStereo photogrammetry3D Fish Measurement95 Z Distance CalculationRotating Camera SystemFish Abundance EstimationSpecies specific Survey AreaDeep water Rocky Reefs

Related Articles