A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מתארים שיטה חדשה כולל דגים, אומדן השפע היחסי (MaxN) וצפיפות דגים באמצעות סיבוב מערכות סטריאו-וידאו מצלמה. גם נדגים כיצד להשתמש במרחק מהמצלמה (מרחק Z) כדי להעריך detectability תלויי מין.
השימוש במערכות מצלמת וידאו במחקרים אקולוגיים של דגים ימשיך לתוכניותיך כשיטה מעשית, שאינם תעשיית הכרייה של מדידה אורכים דגים ושפע דגים הערכה. אנחנו פיתח, ליישם כלי מצלמת וידאו סטריאו מסתובב מכסה מלא של 360 מעלות של הדגימה, פטנטי מאמץ הדגימה בהשוואה לכלים נייח המצלמה. מגוון רחב של מחקרים יש מפורט את היכולת של מערכות סטטיות, סטריאו-מצלמה כדי לקבל מדידות ומדויקים מאוד של דגים; במוקד הדיון כאן היה על הפיתוח של גישות מתודולוגיים לכמת צפיפות הדגים באמצעות מערכות המצלמה מסתובבת. הגישה הראשונה הייתה לפתח שינוי של מדד MaxN, אשר בדרך כלל הוא ספירה השמרני של המספר המינימלי של דגים מובחנים סקר המצלמה נתון. אנו מגדירים מחדש MaxN להיות המספר המרבי של דגים נצפו כל סיבוב נתון של מערכת המצלמה. כאשר אמצעי זהירות נלקחים כדי מנייה כפולה, שיטה זו עבור MaxN עשוי לשקף באופן מדויק יותר שפע אמיתי מזה המתקבל מצלמה קבועה. שנית, משום סטריאו-video מאפשר דגים כדי להיות ממופה במרחב תלת-ממדי, ניתן לקבל הערכות מדויקות של המרחק-מן-המצלמה עבור כל דג. באמצעות את אחוזון 95% של המרחק שנצפה מהמצלמה להקים אזורי תלויי מין שנסקרו, איננו מתחשבים ההבדלים detectability בין מינים תוך הימנעות דילול בצפיפות הערכות באמצעות המרחק המקסימלי שהיה זן נצפתה. הנהלת חשבונות עבור טווח זה של detectability הוא קריטי כדי לאמוד במדויק דגים abundances. מתודולוגיה זו יקל על השילוב של סיבוב כלי סטריאו-וידאו מדע שימושי והן ניהול הקשרים.
לאורך החוף השקט בארה ב, רבים מהמינים חשובה הדיג המסחרי ובתחום הפנאי groundfish (למשל, שם מתחם (Sebastes spp.), Lingcod (Ophiodon elongatus)) משויכים מאוד בתי גידול תבליט, קשה-למטה1,2,3,4,5. מצלמות וידאו-סטריאו טיפה הינם כלי שאינו תעשיית הכרייה אטרקטיבי לשימוש בבתי גידול סלעיים בשל בקלות יחסית הפשטות של הפעולה. מגוון רחב של מערכות סטריאו-וידאו מצלמה פיתח ופרס מערכות אקולוגיות בחצי הכדור הדרומי, במים רדודים6,7,8,9,10, ו לאחרונה, טיפה-מצלמות וידאו השיגו המתיחה ככלי ניהול לסביבות רוקי-שונית במים עמוקים לאורך החוף השקט11,12,13. חיפשנו לשנות עיצובים קיימים אלה סטריאו-המצלמה באמצעות מערכת סטריאו-וידאו מצלמה (ןלהל "לנדר") לאפיין בצורה יעילה יותר אוכלוסיות דגים בתבליט seafloors לאורך החוף השקט המרכזי (ראה טבלה של חומרים). . הנחתת בשימוש היה שונה מאשר קיימות מערכות וידאו כי מצלמות רכוב לבר מסתובב במרכז, אשר איפשרה-360 ° של כיסוי של קרקע-מיקום ירידה14. . הנחתת השלים סיבוב מלא אחת לדקה, אשר אפשרה לנו במהירות לאפיין את שפע והרכב הקהילה של אזור ולהשיג את אותה רמת עוצמה סטטיסטית עם פריסות הנחתת פחות. (ראה סטאר (2016)14 ביתר פירוט המאפיינים של תצורת לנדר). בדיקות ראשוניות במערכת המחקר הציע כי שמונה סבבים של המצלמות בסקרים שלנו היו מספיקות לאפיין מינים השפע והעושר. קביעה זו נעשתה על ידי תצפית של תפוקה שולית פוחתת ב שפע מינים וצפיפות דגים מעל עוד טיפות. אנו ממליצים כי מחקר פיילוט כולל פעמים להשרות יותר להתנהל בכל מערכת חדשה כדי לקבוע את זמן להשרות אופטימלית עבור זן האקולוגית נתון/לימוד.
באמצעות מצלמות סטריאו לזווג, שניהם סה כ סקר שטח, צפיפות הדגים מוחלט ניתן לחשב עבור כל סקר וידאו; עם זאת, השימוש של סיבוב מצלמות המתחייבות השינוי של מדדים ספירת דגים מסורתיות. מערכות וידאו נייח להשתמש לרוב "MaxN" ספירה השמרני של דגים על פריסה6,10. MaxN מסורתית מתאר את המספר המרבי של דגים-מין נתון נצפו יחד מסגרת וידאו אחת, כדי מנייה כפולה דג יש שמאל וחזרו מסגרת. MaxN לכן כבר הערכה של המספר המינימלי של דגים ידועה להיות נוכח, עלול להמעיט דג אמיתי שפע6,10. מדד MaxN הוגדר מחדש כדי לייצג את המספר הגדול ביותר של דגים אצל כל סיבוב מלא של המצלמות.
השינוי השני לשיטות הקודמות וידאו סטריאו היתה לקחת בחשבון העובדה כי מינים בגדלים שונים, צבע, ויש צורות שונות ממרחקים המרבי של זיהוי אמין. לדוגמה, מינים גדולים כגון O. elongatus יש צורה מוארכת ברורים, ניתן לזהות באופן אמין במרחקים גדולים הרבה יותר בהשוואה מינים קטן ונסתר כגון שם Squarespot (Sebastes hopkinsi). אלה שונים טווחי מרבי detectability לשנות האזור יעיל שנדגם על ידי. הנחתת עבור כל המינים. כי המצלמות סטריאו מאפשרים לנו למקם את כל דג מרחב תלת-ממדי עם רמה גבוהה של דיוק, ניתן לקבוע את המרחק מן המצלמות אשר כל דג היה נמדד (קרי, "מרחק Z," בשם "ציר z" אשר בניצב לקו ישר נמשך בין המצלמות). עבור כל המינים, המרחק שבו נצפו 95% של כל האנשים (להלן "מרחק 95% Z") נחשב הרדיוס של אזור הסקר, שימש לחישוב שטח שנסקרו. בנוסף מאפיינים תלויי מין, identifiability ייפגע על ידי תנאים סביבתיים כגון עכירות המים. כי גורמים אלה יכול להשתנות בזמן ובמרחב, חשוב להשתמש הנתון הסטטיסטי 95% Z בלבד במצטבר. בזמן זה יהיה מאוד מדויקת עבור מדגמים גדולים, סקר בודדים אחד עשוי להשתנות באזור שנסקרו.
פרוטוקול שיפורטו להלן מספק הדרכה כיצד ליצור ולהשתמש מדדים אלה. למרות שהמוקד היה לאפיין בית גידול סלעיים שמאכלסת לאורך החוף השקט, המתודולוגיה המתוארת לספירת MaxN ששונה ישימה ברצון לכל מערכת טיפה-המצלמה מסתובבת. מספר סבבים המצלמה צריכה לאפיון אוכלוסיות דגים יהיה תלוי dynamics האקולוגית המקומית, אך וימשיג MaxN ששונה יישאר זהה. באופן דומה, ואילו היינו תוכנה אורטופוטו תלת-ממד כדי לנתח וידאו סטריאו, מהטכניקות שתוארו בזאת בקלות מוחלים על פני פלטפורמות תוכנה, כל עוד המיקום המדויק. של דג בתוך מרחב תלת-ממדי אפשרית. בנוסף, הגישה של החלת ערך 95% Z מרחק יכול להיחשב בעתיד מחקרים עם סטריאו-מצלמות עבור טווחים ספציפית של detectability ו לחישוב מדויק יותר שפע דגים.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הערה: צילומי מסך של התוכנה צעדים כלולים כשפות הקבצים המשלימים. אנא שימו לב כי התוכנה השלבים המתוארים להלן ספציפי על התוכנה שבחרת (ראה את הטבלה של חומרים). הגישה הכללית ניתן להרחיב לכל פלטפורמת תוכנה סטריאו.
1. מכינים את הסטריאו ממצלמות לניתוח
הערה: מומלץ כיול באמצעות קוביה כיול. קוביה הכיול היא מסגרת אלומיניום תלת מימדי עם דיוק ממוקם נקודות רעיוני על פני השטח. בעת שימוש בשילוב עם תוכנת כיול צג, קוביה כיול מוביל דיוק ודיוק רב יותר מאשר לוח שחמט גישות9.
2. ליצור נקודת ספירות ולחשב MaxN
הערה: כל דג מסומן בתחילה עם נקודה 2D לרזולוציה בטקסונומיה הנמוך ביותר האפשרי. דגים עם מזהה לא בטוח צריך להיות מסומן לסקירה מאוחרת יותר.
3. 95% Z מרחק נוהל סקר תלויי מין אזורים
הערה: המרחק 95% Z הוא הערכה של המרחק הממוצע של שזן באופן אמין יכול להיות מזוהה במחקר נתון שיתופם של מקרים של מצבים יוצאי דופן של מים בהירות או תאורה. חישוב זה לוקח בחשבון את התנאים חקר הממוצע עבור מחקר נתון ולא יהיה צורך מחושב מחדש עבור כל מחקר חדש.
טבלה 1: טבלת סיכום דוגמה MaxN. הבחירה של MaxN עבור כל המינים הוא הפגין בטקסט מודגש ואדום. הערה MaxN השמרני עבור spp. Sebastes לא מזוהה נקבע על ידי הסיבוב עם רוב Sebastes לזהות מינים (סיבוב 3). בנוסף, בעוד מחקר זה נעשה שימוש שמונה סיבובים מצלמה, רק ארבעה סבבים מוצגים טבלה 1 לפשטות. התהליך לבחירת MaxN הוא זהה ללא קשר למספר סבבים.
איור 1: הנחתת וידאו סטריאו. חומרה מפתח ממוספרות (1) הטבור, 300 מ' (2) שני מקליטי וידאו דיגיטליים (DVR) עם כרטיסי אחסון נשלף של 32 ג'יגה-בתים בתוך הבקבוק עמיד למים, (3) נורית שני אורות שימוש בפלטי 3,000 lumens בטמפרטורה צבע של 5,000 K, ו- (4). שתי מצלמות ברזולוציה של קו (TVL) טלוויזיה 620. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: כיול קוביה (500 מ מ x 500 מ"מ x 300 מ"מ). דוגמה של כיול באמצעות 'כיול קוביה' שמוצג שתי נטיות שונות: (א) בצד ימין של הקוביה נדחף לכיוון מצלמות, (ב') הפנים של הקוביה הוא מקביל פניו של המצלמות. הנקודות האדומות מציינות את נקודות ההתייחסות בשימוש בשיטה זו כיול מסוים, תמיד חייב להיות מזוהה לפי הסדר ממוספרות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3: תלת ממדית מניחים על Sebastes miniatus. קצה החוטם ובסוף הזנב אותרו בכל מסגרת המצלמה כדי לאפשר מדידה סטריאו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4: אזור שנסקרו על ידי הכלי הנחתת. שטח אפקטיבי שנסקרו על ידי הכלי הנחתת היה מוגבל על-ידי המינימום Z מרחק, ואת המרחק 95% Z עבור כל המינים. שימו לב כי אזור זה ליצור אמצעי אחסון 'סופגנייה"בצורת סקר מסביב. הנחתת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
בין 2013-2014, ערכנו סקרי 816 עם הנחתת סטריאו-וידאו (איור 1) מסתובב לאורך חוף קליפורניה המרכזי, MaxN ו- 95% Z מרחק (איור 4) נתונים שנאספו על יותר מ-20 מינים. נמצאו דפוסים ברורים יעיל לזיהוי מגוון מינים שנצפו, ככל הנראה בשל האינטראקציה של מינים גודל, צורה, צ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
מדד MaxN מסורתיים המרקסיסטי מבוסס על הרעיון של ספירת מספר מינימלי מובטח של אנשים נוכחים במהלך סקר. אם מספר מסוים של דגים גלויים בו-זמנית בתוך מסגרת וידאו אחד, לא יכול להיות מתנה בכל פחות, אבל בגלל הדגים סלולרי והופץ heterogeneously, הסיכוי לראות את כל האנשים בו זמנית במהלך מסגרת וידאו אחת הוא נמוך . ל?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים אין לחשוף
עבודה זו מומן על ידי מוסד הטבע, תורמים פרטיים, קרן קרן המורשת משאבים, גורדון, קרן מור בטי, קרן הגנה סביבתית, קליפורניה ים גרנט תוכנית, התכנית המחקר NMFS קואופרטיב הלאומית של NOAA Saltonstall-קנדי גרנט #13-SWR-008 ימית למחקר יישומי וחקירה (רוזן דירק, ריק Botman, אנדי Lauerman, דוד Jefferies) שפותח, נבנה ומתוחזק הכלי הנחתת וידאו. אנו מודים ג'ים סיגר ותוכנות SeaGIS™ לקבלת תמיכה טכנית. קפטן, דייג מסחרי טים Maricich, צוות על הסיפון את התמיכה F/V דונה קתלין סיפק בפריסת את. הנחתת מ- 2012-2015. תודה לכל מי השתתף איסוף נתוני וידאו או ניתוח (אן Tagini, דונה קליין, סגן אמבר פיין, Bryon דאוני, מריסה פונטה, רבקה מילר, מאט מריפילד במרחק, וולטר Heady, סטיב Rienecke, EJ דיק ו ג'ון פילד).
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