A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يصف لنا طريقة جديدة لعد الأسماك، وتقدير الوفرة النسبية (مازن) وكثافة الأسماك باستخدام أنظمة ستيريو-فيديو الكاميرا بالتناوب. ونحن أيضا شرح كيفية استخدام المسافة من الكاميرا (Z المسافة) لتقدير قابلية إبلاغها.
استخدام نظم كاميرا فيديو في الدراسات البيئية للأسماك تواصل اكتساب قوة دافعة كوسيلة ناجعة وغير الاستخراجية أطوال الأسماك قياس وتقدير وفرة الأسماك. نحن وضعت ونفذت أداة كاميرا ستيريو-فيديو الدورية التي تغطي كامل 360 درجة لأخذ العينات، الذي يضاعف من جهد أخذ العينات مقارنة بأدوات الكاميرا ثابتة. الحصول على مجموعة متنوعة من دراسات مفصلة قدرة نظم ثابتة، وكاميرا ستيريو للحصول على قياسات دقيقة للغاية ودقيق السمك؛ وكان التركيز هنا على تطوير الأساليب المنهجية لقياس كثافة الأسماك باستخدام أنظمة الكاميرات الدورية. وكان النهج الأول هو وضع تعديل مقياس مازن، الذي عادة ما يكون عدد المحافظين من الحد الأدنى لعدد الأسماك لوحظ في دراسة استقصائية كاميرا معينة. علينا إعادة تعريف مازن أن يكون الحد الأقصى لعدد الأسماك التي لوحظت في أي تناوب معين لنظام الكاميرا. هذا الأسلوب لمازن أكثر دقة عندما يتم اتخاذ الاحتياطات لتجنب العد المزدوج، قد يعكس وفرة حقيقية من تلك التي تم الحصول عليها من كاميرا ثابتة. وثانيا، لأنه يسمح ستيريو-فيديو الأسماك ليتم تعيينها في الفضاء ثلاثي الأبعاد، يمكن الحصول على تقديرات دقيقة للمسافة من الكاميرا لكل الأسماك. باستخدام النسبة المئوية 95% من مسافة المشاهدة من الكاميرا إنشاء إبلاغها المناطق التي شملتها الدراسة الاستقصائية، يمكننا حساب الفروق في الكشف عن الألغام بين الأنواع مع تجنب إضعاف تقديرات الكثافة باستخدام المسافة القصوى الأنواع ولاحظ. المحاسبة لهذه الطائفة من الكشف ضروري لدقة تقدير وفرة الأسماك. هذه المنهجية سيسهل إدماج أدوات ستيريو-فيديو في العلوم التطبيقية وسياقات الإدارة بالتناوب.
على طول "ساحل المحيط الهادئ في الولايات المتحدة"، العديد من الأنواع الهامة لمصائد أسماك القاع التجارية والترفيهية (مثلاً، بسمك الصخور المعقدة (Sebastes spp.) ولينجكود (الونجاتوس أوفيودون)) ترتبط بقوة مع موائل عالية-الإغاثة، والصلب أسفل1،2،3،،من45. انخفاض ستيريو-فيديو الكاميرات أداة غير الاستخراجية جذابة لاستخدام في الموائل الصخرية بسبب السهولة النسبية والبساطة في العملية. مجموعة متنوعة من نظم كاميرا ستيريو-فيديو تم تطويرها ونشرها في نصف الكرة الجنوبي، والمياه الضحلة في النظم الإيكولوجية6،،من78،9،10، و في الآونة الأخيرة، اكتسبت قطره-كاميرات الفيديو الجر كأداة إدارية للبيئات الصخرية المرجانية في المياه العميقة على طول ساحل المحيط الهادئ11،،من1213. وسعينا إلى تعديل هذه التصاميم ستيريو الكاميرا الموجودة باستخدام نظام ستيريو-فيديو كاميرا (يشار إليه فيما يلي "لاندر") لتميز التجمعات السمكية في عالية لتخفيف سيفلورس على طول ساحل المحيط الهادئ الوسطى (انظر الجدول من أكثر كفاءة المواد). أندر المستخدمة كان مختلفاً عن أنظمة الفيديو الموجودة لأن الكاميرات كانت محمولة إلى شريط الدورية مركزية، مما سمح لها كامل 360 درجة التغطية لقاع البحر في موقع قطره14. أندر إكمال استدارة كاملة واحدة في الدقيقة، التي سمحت لنا بتميز بوفرة وتكوين المجتمع لمنطقة بسرعة وتحقيق نفس المستوى من قوة إحصائية بعدد أقل من عمليات النشر لاندر. (انظر14 من ستار (2016) لمزيد من التفصيل على تفاصيل التكوين لاندر). واقترح الاختبارات الأولية في نظام الدراسة أن تناوب ثمانية من الكاميرات في استطلاعاتنا تكفي لوصف وفرة الأنواع وثراء. وأدلى هذا التصميم على ملاحظة لتناقص الغلة في وفرة الأنواع وكثافة الأسماك عبر قطرات أطول. نوصي بإجراء دراسة تجريبية، بما في ذلك أوقات أطول في نقع في أي نظام جديد لتحديد وقت نقع الأمثل لنوع معين من النظام الإيكولوجي/دراسة.
باستخدام الكاميرات ستيريو المزدوجة، سواء مسح المساحة الكلية ويمكن حساب كثافة الأسماك المطلق لمسح كل الفيديو؛ ومع ذلك، استلزم استخدام الكاميرات بالتناوب تعديل المقاييس عدد الأسماك التقليدية. استخدام أنظمة الفيديو ثابتة في أغلب الأحيان "مازن" كحساب محافظة من الأسماك في6،نشر10. مازن التقليدية يصف الحد الأقصى لعدد أسماك نوع معين لاحظ معا في إطار فيديو واحد، بغية تجنب العد المزدوج من أسماك التي قد غادر وعاد إلى الإطار. ولذلك كان تقدير الحد الأدنى لعدد الأسماك المعروفة بحضور مازن وقد يقلل من وفرة الأسماك الحقيقية6،10. تم إعادة تعريف متري مازن لتمثيل أكبر عدد من الأسماك في كل استدارة كاملة من الكاميرات.
التعديل الثاني للأساليب السابقة فيديو ستيريو لمراعاة الحقيقة أن الأنواع من مختلف الأحجام، الألوان، والأشكال بمسافات مختلفة كحد أقصى لتحديد موثوق بها. على سبيل المثال، الأنواع الكبيرة مثل O. الونجاتوس شكل ممدود متميزة وموثوق يمكن التعرف على مسافات أكبر بكثير بالمقارنة مع الأنواع الصغيرة وخفي مثل سمك الصخور سكواريسبوت (هوبكينسي Sebastes). هذه نطاقات مختلفة الحد الأقصى من إمكانية الكشف تغيير منطقة فعالة عينات باندر لكل نوع من الأنواع. لأن الكاميرات ستيريو تسمح لنا بوضع كل الأسماك في الفضاء ثلاثي الأبعاد بدرجة عالية من الدقة، واحد يمكن تحديد المسافة من الكاميرات التي كانت كل الأسماك قياسه (أيالمسافة "Z"، اسمه "محور ع" خط عمودي على خط مستقيم بين الكاميرات). لكل نوع من هذه الأنواع، المسافة التي لوحظت 95 في المائة من جميع الأفراد (يشار إليها فيما بعد "المسافة 95% Z") كان يعتبر نصف قطر منطقة المسح، واستخدمت لحساب إجمالي المساحة التي شملتها الدراسة الاستقصائية. بالإضافة إلى الخصائص إبلاغها، إيدينتيفيابيليتي سوف تتأثر بالظروف البيئية مثل تعكر المياه. لأنه يمكن أن تختلف هذه العوامل في الزمان والمكان، من المهم استخدام إحصائية 95% Z فقط في مجموعها. في حين أنه سيكون من درجة عالية من الدقة لعينات كبيرة، قد تختلف أي دراسة استقصائية فردية واحدة في المنطقة التي شملتها الدراسة الاستقصائية.
ينص البروتوكول على المفصلة أدناه إرشادات حول كيفية إنشاء واستخدام هذه المقاييس. ولو كان التركيز على تميز الموئل الصخرية العميقة على طول ساحل المحيط الهادئ، المنهجية المشروحة لتعديل مازن العد سهولة ينطبق على أي نظام إسقاط الكاميرا الدورية. عدد عمليات التناوب الكاميرا المطلوبة لتميز التجمعات السمكية سيتوقف على ديناميات النظم الإيكولوجية المحلية، ولكن وضع تصور لمازن معدلة سوف تبقى هي نفسها. وبالمثل، حين استخدمنا البرامج الطبغرافية ثلاثي الأبعاد لتحليل الفيديو ستيريو، التقنيات الموضحة هنا يتم تطبيقها بسهولة عبر منصات البرمجيات، طالما يتوفر الموقع الدقيق للأسماك في الفضاء ثلاثي الأبعاد. بالإضافة إلى ذلك، نهج تطبيق قيمة مسافة 95% Z يمكن النظر في المستقبل دراسات مع ستيريو-كاميرات لحساب النطاقات إبلاغها للكشف عن الألغام وحساب وفرة الأسماك أكثر دقة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ملاحظة: الصور خطوات البرامج مدرجة ملفات تكميلية. يرجى ملاحظة أن البرنامج الخطوات الموضحة أدناه محددة للبرمجيات المختارة (انظر الجدول للمواد). يمكن توسيع النهج الشامل لأي منصة برمجيات ستيريو.
1. إعداد لقطات كاميرا ستيريو للتحليل
ملاحظة: ينصح المعايرة باستخدام مكعب معايرة. مكعب معايرة إطار ألومنيوم ثلاثي الأبعاد مع دقة وضع النقاط العاكسة على السطح. عندما تستخدم بالاقتران مع برنامج المعايرة، مكعب معايرة ويؤدي إلى المزيد من الدقة ودقة من رقعة الداما النهج9.
2. إنشاء نقطة التهم وحساب مازن
ملاحظة: يتميز كل الأسماك في البداية مع نقطة 2D للقرار التصنيفية أدنى حد ممكن. يجب وضع علامة الأسماك مع معرف غير مؤكد لاستعراض لاحق.
3-95% Z المسافة الداخلي لمجالات الدراسة الاستقصائية إبلاغها
ملاحظة: المسافة 95% Z هو تقدير لمتوسط المسافة التي يمكن تحديدها أنواع موثوق بها في دراسة معينة مع استبعاد حالات من ظروف استثنائية من الوضوح المياه أو الإضاءة. هذا الحساب يأخذ في الاعتبار الظروف الأوقيانوغرافية متوسط لدراسة معينة، وستكون هناك حاجة إلى إعادة المحسوبة لكل دراسة جديدة.
الجدول 1: جدول ملخص مازن المثال. ويظهر اختيار مازن لكل نوع من الأنواع مع نص غامق وأحمر. علما بأن مازن محافظ لمجهولين Sebastes spp. مصممة بالتناوب مع معظم Sebastes المحددة للأنواع (التناوب 3). أيضا، في حين استخدمت هذه الدراسة ثمانية كاميرا التناوب، يتم عرض تناوب أربعة فقط في الجدول 1 للبساطة. عملية اختيار مازن مماثل بغض النظر عن عدد عمليات التناوب.
الشكل 1: أندر فيديو ستيريو. الأجهزة الرئيسية المرقمة (1) 300 متر الحبل السري، (2) اثنين مسجلات الفيديو الرقمي (DVR) مع بطاقات التخزين 32 جيجابايت قابلة للإزالة داخل زجاجة ماء، وأضواء LED اثنين (3) إخراج لومن 3,000 عند درجة حرارة لون 5,000 K، و (4). اثنين من كاميرات التلفزيون 620 خط (TVL) القرار. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2: معايرة المكعب (500 مم × 500 مم × 300 مم). مثال لمعايرة مع 'مكعب معايرة' هو مبين في توجهات مختلفة اثنين: (أ) الجانب الأيمن من المكعب هو دفعت بها نحو الكاميرات، و (ب) وجه المكعب موازية لمواجهة الكاميرات. النقاط الحمراء تدل على النقاط المرجعية المستخدمة في هذا الأسلوب المعايرة خاصة ويجب دائماً تحديد الترتيب مرقمة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: قياس ثلاثي الأبعاد على كاهل Sebastes مينياتوس. وحددت في كل إطار الكاميرا للسماح لقياس ستيريو غيض من الآنف ونهاية الذيل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: المنطقة التي شملتها الدراسة الاستقصائية بواسطة الأداة لاندر. المنطقة الفعالة التي شملتها الدراسة الاستقصائية بواسطة الأداة لاندر كان يحدها الحد الأدنى Z المسافة، والمسافة 95% Z لكل نوع من الأنواع. لاحظ أن هذا المجال إنشاء وحدة تخزين 'دونات' على شكل الدراسة استقصائية حول أندر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
بين 2013 و 2014، أجرينا استقصاءات 816 مع أندر ستيريو-فيديو الدورية (الشكل 1) على طول ساحل كاليفورنيا الوسطى والبيانات التي تم جمعها ماكسن و 95% Z المسافة (الشكل 4) على أكثر من 20 نوعا. وهناك أنماط واضحة في النطاق الفعال يمكن كشفها من الأنواع، ويرجح أن ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
متري مازن التقليدية يقوم على فكرة عد عدد الحد أدنى مضمون من الأفراد حاضرا أثناء دراسة استقصائية. إذا كان عدد معين من الأسماك مرئية في أن واحد في إطار فيديو واحد، لا يمكن أن يكون هناك أي أقل من الوقت الحاضر، ولكن نظراً للأسماك المتنقلة والموزعة بين، احتمال رؤية جميع الأفراد في وقت واحد من خل...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
الكتاب لا تمت بصلة إلى الكشف عن
تم تمويل هذا العمل من الطبيعة والمانحين من القطاع الخاص ومؤسسة صندوق تراث الموارد، غوردون وبيتي مور مؤسسة، صندوق الدفاع البيئي، برنامج منح البحر كاليفورنيا، البرنامج الوطني للبحوث التعاونية مصائد ونوا سالتونستال--كينيدي منحة #13-الفرعية-008. البحوث التطبيقية والتنقيب البحري (ديرك روزين، ريك بوتمان واندي لاويرمان، وديفيد جيفريز) المتقدمة، وشيدت والإبقاء على أداة لاندر فيديو. ونحن نشكر سيجر جيم و SeaGIS™ برامج للدعم التقني. الكابتن والصياد التجارية تيم ماريسيتش والطاقم على متن الطائرة F/V كاثلين دونا قدمت الدعم في نشر أندر من الفترة 2015-2012. شكرا لجميع الذين شاركوا في جمع بيانات الفيديو أو التحليل (تاجيني Anne ودونا كلاين، الملازم العنبر باين، داوني بريون، بونتي ماريسا، ريبيكا ميلر، ميريفيلد مات، والتر مندفع، رينيكي ستيف، ديك اكساجولا، وحقل جون).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
calibration cube | SeaGIS | http://www.seagis.com.au/hardware.html | 1000x1000x500 mm is the preferred dimensions. Other methods of calibration are available. |
CAL calibration software | SeaGIS | http://www.seagis.com.au/bundle.html | |
EventMeasure stereo measurement software | SeaGIS | http://www.seagis.com.au/event.html | |
Statistical software | R Core Team 2017 (v. 3.4.0) | Bootstrapping code can be found: https://github.com/rfields2017/JoVE-Bootstrap-Function | |
Spreadsheet Software | Microsoft Excel | ||
2 waterproof cameras | Deep Sea Power and Light | HD quality preferred | |
2 depth rated, waterproof lights | Deep Sea Power and Light : 3000 lumen LED with 5000k color temperature | ||
DVR recorder | Stack LTD DVR | ||
standard PC | Windows 10 preferred OS | ||
rotating Lander platform | Marine Applied Research and Engineering (MARE) |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved