이미지 기반 조사 해양 환경을 점점 더 실용적이 고 비-침략 적 방법입니다. 선물이 드롭 카메라 조사는 풍부의 프로토콜 및 대서양 해 가리비 (Placopecten magellanicus)의 유통. 우리는 어떻게이 프로토콜 다른 생물이 macroinvertebrates 응용 프로그램에 대 한 일반화 될 수 있다 설명.
수 중 영상 오래 해양 생태학의 분야에서 사용 되었습니다 하지만 고해상도 카메라와 데이터 스토리지의 비용을 감소 만들었습니다 접근 방식을 보다 더 실용적인 과거에. 이미지 기반 설문 조사 초기 샘플을 다시 확인에 대 한 허용 하 고 일반적으로 그물 또는 굴 착 기를 포함 하는 전통적인 조사 방법에 비해 비-침략 적 있습니다. 이미지 기반 설문 조사에 대 한 프로토콜 크게 다를 수 있지만 대상 종 행동과 조사 목표에 의해 구동 되어야 한다. 이것을 설명 하기 위해 절차 예 및 대표적인 결과 제공 하는 대서양 바다 가리비 (Placopecten magellanicus) 드롭 카메라 조사에 대 한 우리의 가장 최근의 방법을 설명 합니다. 절차는 조사 설계, 데이터 수집 및 데이터 제품을 포함 하는 3 개의 중요 한 단계가 나뉘어져 있습니다. 가리비 동작의 영향 및 조사 절차에 미국 바다 가리비 리소스의 독립적인 평가 제공 하는 설문 조사 목표 다음 일반화 하는 방법의 맥락에서 설명 되어 있습니다. 전반적으로, 광범위 한 적응성과 유연성 매사추세츠 Dartmouth의 대학 해양 과학 및 기술 (SMAST) 드롭 카메라 설문 조사에 대 한 보여 줍니다 메서드 일반화 되 고 정착 무척 추 동물의 다양 한에 적용 될 수 또는 서식 지 연구를 집중 했다.
대서양 바다 가리비 (Placopecten magellanicus)은 해양 쌍 각 조개 연체 동물 북서부 대서양 세인트 로렌스, 캐나다의만에서 케이프 Hatteras, 북캐롤라이나1의 대륙붕에 걸쳐 분산. 미국에서 바다 가리비 어업 지난 15 년 동안 착륙 및 값에 전례 없는 증가 경험 했다 고 착륙 가치가 약 $440 백만 20152와 국가의 최고 가치 수 산 중 하나가 되고있다. 이 증가도 불구 하 고 가리비 낚시 노력 실질적으로 감소 되었습니다 청소년 가리비와 영역을 보호 하 고 높은 큰 가리비와 함께 지역에서 낚시를 집중 하는 것을 목표로 하는 지역 회전 시스템의 구현을 통해 지난 20 년 동안 밀도1. 이 관리 접근 가리비 밀도 및 크기, 여러 매사추세츠 대학교 다트머스 학교를 포함 하 여 해양 과학에 대 한 설문 조사 및 기술 (SMAST) 드롭 카메라 조사에 의해 제공 되는 공간-특정 정보가 필요 합니다.
SMAST 드롭 카메라 조사의 목표는 어업 자원 관리자, 해양 과학자와 낚시 커뮤니티 미국 바다 가리비 리소스 및 그 관련된 서식 지의 독립적인 평가 제공 하는 것입니다. 설문 조사 가리비 어 부와 공동으로 개발 되었다 고 다이빙 연구3,4에 따라 quadrat 샘플링 기법을 적용 합니다. 2000 년대 초반 바다 가리비 닫힌된 부분의 조르쥬 은행5로 알려진 수 산업의 생산성 영역 내에서 밀도 추정에 초점을 맞춘 초기 조사 하지만 조사 미국 및 캐나다에서 가리비 리소스의 대부분을 충당 하기 위해 확장 바다 (≈100, 000 킬로미터2)6,7. 설문 조사에서 정보 주식 평가 워크샵 과정을 통해 가리비 재고 평가에 통합 되었고 안정적으로 뉴 잉글랜드 수 산 관리 위원회 연례 가리비 수확 할당8에 도움을 제공. 또한, SMAST 드롭 카메라 조사에서 데이터 비 가리비 종7,9,10,,1112 의 생태를 이해 하는 데 여러 가지 방법으로 기여 하고있다 그리고 생물이 서식 지13,,1415의 특성. 이 광범위 한 적용이 보여줍니다 방법을 일반화 될 수 있고 잠재적으로 과학 지식과 정책을 능가 하는 무척 추 동물 수 산의 확장의 문제를 완화 하는 데 도움 정착 무척 추 동물의 다양 한 적용 성공적으로16관리 하기 위해 필요 합니다. 추가, 이미지 기반 샘플링 전통적인 인구 샘플링 방법에 비해 고해상도 카메라와 데이터 저장17,18의 비용을 감소 하는 인해 점점 저렴 한 비-침략 적 이다. 여기 조르쥬 은행의 미국 부분에 가리비 관리에 사용 되는 SMAST 드롭 카메라 조사 2017 방법 절차 예시 제공 됩니다. 우리가 논의 일반화 및 다른 정착 무척 추 동물을 응용 프로그램에이 절차 뒤에 있는 근거.
설문 조사 디자인 프로토콜은 유연 하지만 이러한 프로토콜을 일반화 하는 경우 대상 종 동작 및 조사 목적을 고려 하는 것이 중요. 문학 검토 및 예비 또는 초기 연구는 설문 조사 디자인에 대상 종 동작을 통합 하 사용할 수 있습니다. 예를 들어 1 가리비 12.5 m2 (0.08 가리비/m2)에 지속 가능한 상업 낚시 밀도23아래입니다. 따라서, 역 당 4 개의 quadrats를 샘플링 하 여 역 샘플 지역 상업 밀도에서 가리비를 감지에 연결 된다. 또한, 바다 가리비는 보통 집계 보다는 역 간격 밀도의 정밀도 미치는 영향에 영향을 미치는 바다의 바닥에 무작위로 배포 견적24. 초기 연구에서 평균 및 편차 데이터를 사용 하 여 여러 연구 정밀 검사 하 고 결정 그 5.6 km 최대 거리 역 떨어져5,,2526두어야 한다. 조사의 체계적 샘플링 디자인 조사 목적에 의해 좌우 되었다. 후 설문 조사 실시21,27SAMS 영역의 경계 자주 하 고 자주 변경 합니다. 체계적 샘플링 영향 무작위로 층 화 또는 최적 할당 된 설문 조사 디자인20공간 견적에 대 한 경계-계층의 심각한 문제를 방지 합니다. 역의 일정 한 할당 또한 새로운 가리비 모집 및 매핑 해저 퇴적 물 및 macroinvertebrate 배포판28의 탐지를 촉진 한다. 어디 그것 하지 못할 고려 대상 종 행동과 조사 목표를 한 단계는 프로토콜이이 단계로 시작 하는 이유는 조사 선박의 id입니다. 선박에서 바다 샘플링에 필수적 이며 설문 조사 디자인의 후속 단계를 지시. 우리의 프로토콜에 대 한 조사 방법에서 투명도 설문 조사 결과에 자신감을 상업 낚시 업계에 종사 하는 중요 한 했다. 상업 어 선을 사용 하 여 우리의 방법 및 크기와 필요한 타임 라인 내에서 샘플링 조사 역에 대 한 크고, 무거운 카메라 장치에 대 한 허용 하는 혈관의 기능 산업을 포함 하는 강렬한 방법 이었다. 또한, 선박 소유자 선박 사용과 관련 된 모든 비용에 대 한 책임 및 가리비 파운드 국립 해양 및 대기 관리 대서양 가리비 연구 할당 프로그램을 통해에 의해 수 여의 할당을 통해 보상 했다 29. 비록 그것은 설문 조사, 크기, 기능, 산업에 종사 하는 데 필요한 및 사용 가능한 선박의 비용 조사 디자인의 다른 측면을 개발 하기 전에 고려해 야 합니다.
데이터 수집 및 처리 측면 프로토콜의 가장 큰 장점은, 하지만 또한이 방법의 제한 제시. 사용자 정의 소프트웨어 및 이미지 데이터를 계량 데이터베이스를 사용 하 여 상당한 비용에 온다. 그러나, SMAST 드롭 카메라 조사 하 여 이러한 제품의 사용은 1999 년에 시작한 프로그램의 진화 나타내고 중요 하지 않습니다. 예를 들어 프로그램 처음 시작, 가리비 카운트 펜과 종이 고 자유 소프트웨어는 이제 이미지 측정할 수 있습니다. 마찬가지로, 현재 디지털 스틸 카메라 선정 되었다 가리비의 모든 크기 클래스를 감지 할 수 하 고 (그림 3) 이미지 품질의 손실 없이 약 200% 확대에 대 한 허용 하지만 낮은 해상도, 덜 비싼 카메라 이전에 사용 조사 완전히 상업 크기30의 가리비를 감지할 수 있었다. 으로 설문 조사 디자인 프로토콜을 카메라의 종류 해야 연결할 대상 종 감지 및 조사 목표를 달성 하는 데 필요한 해상도. 이미지를 캡처하고 각 역에서 비디오 녹화 샘플을 되짚어 taxa 또는 서식 지 특성 하지 처음 추적 분석을 확장을 연속 하 여 전통적인 조사 방법에 비해 상당한 이점을 제공 또는 열거. 예를 들어 모래 달러와 다른 echinoderms로 원래 지적 이미지 제시 또는 SMAST 데이터베이스에 결 석 그들의 풍요로 움과 시간12바이오 매스 척도를 재검토 했다. 대조적으로, 굴 착 기 또는 그물 같은 전통적인 조사 방법에서 샘플 바다에 폐기 되 고 재검토 될 수 없습니다. 그러나, 대량의 이미지를 촬영 하 고 저장 허용 하는 진보는 널리 사용 되 고 단지 작은 분수와 함께 수집 되 고 이미지의 수백만에 발생할 수 있습니다. 이것은 크게 시간 및 비용 제한으로 데이터 추출에 필요한 인간과 unutilized 정보31의 다량에서 결과. 동물 및 서식 지 특성의 자동된 감지에 진보가이 수수께끼를 해결 하는 데 도움이 있습니다.
이미지 기반 조사 방법 macroinvertebrates 및 관련된 서식 지 모니터링 하는 데 필요한 데이터를 제공할 수 있지만 생물 학적 샘플을 수집 하는 다른 방법으로 여기에 설명 된 프로토콜을 보완 하는 것은 이상적 이다. 않을 반 두 기반 샘플링에서 만든 가리비 껍질-높이 고기 무게 관계 없이 바이오 매스 예상 하지 수 있습니다. 또한, 가리비 껍질-높이 고기 무게 관계 시간과 위치 일관 되 게 업데이트 방정식이이 관계를 설명 하는 데 사용 하는 것이 도움이32임을 나타내는 Georges 은행에 따라 다릅니다. 또한 편견 및 각 방법의 가정 탐험에서 에이즈 이미지와 실제 샘플 기반 기술을 결합. 가리비의 껍질 높이 측정 하는 것 드롭 캘리퍼스와 카메라 이미지 정량 연관 카메라 렌즈의 곡률 측정 바이어스 고 이미지에서 거리 센터33. 반대로, 반 두 tows와 이미지 간의 쌍된 비교에 바다 바닥 가리비의 어떤 비율은 실제로 수집 및 가리비 크기6비율을 변경 하는 방법을 정의 왔다.
수 중 영상 해양 생태학의 분야에서 수십 년간17,34에 대 한 사용 되었습니다. 그러나, 고해상도 카메라와 데이터 저장의 감소 비용 만들었습니다 접근 방식을 보다 더 실용적인 과거에. 이 문서에 설명 된 방법을 일반화 될 수 있고 광범위 한 적용, 더 많은 이미지 기반 설문 조사의 개발을 촉진 하는 데 도움. 좀 더 구체적으로, 절차의 결과 사용 하 여 정착 무척 추 동물 (표 1-2)를 관리 하 고 해양 환경7,9,10의 광범위 한 이해에 기여할 수 있도록 데이터를 생산 하는 방법을 보여. ,11,12,13,,1415.
The authors have nothing to disclose.
학생, 교직원, 함장, 및 이러한 연구 여행 및 그들의 배를 제공 하는 소유자에 항해 대원에 감사. 감사 토니 Jaffarian 실험실 데이터 수집 프로그램 개발 분야 소프트웨어 및 장비, Electromechanica, i n c.를 개발 하 고 CVision 이미지 주석 프로그램 개발을 위한 컨설팅. 자금 제공 했다 NOAA 어워드 NA17NMF4540043, NA17NMF4540034, NA17NMF4540028에 의해. 언급 된 이들 작가 전망과 NOAA의 의견을 반드시 반영 하지 않습니다.
Bobcat, 43.3mm, F-Mount, 6600×4400, 1.9/2.4 fps, Color, GigE Vision | Imperx | PoE-B6620C-TF00 | Digital Still Camera |
Ace – EV76C560, 1/1.8", C-Mount, 1280×1024, 60fps, Color, CMOS, GigE | Basler | acA1300-60g | HD video camera |
Stock MV 40-25 Housing. Black Anodized Aluminum, 5.3" standard dome port, DBCR2008M connector | Sexton | MV 40-25 | Underwater housing for digital still camera |
Stock MV 25-25 Housing. Black Anodized Aluminum, 3.4" standard dome port, DBCR2008M connector | Sexton | MV 25-25 | Underwater housing for HD video camera |
Optical Slip Ring | MOOG | 180-2714-00 | Transmission of power and electrical signals to rotating cable on winch |
Fiber Optic Cable | Cortland | OCG0010 | Transmission of power and electrical signals from junction box to vessel deck/wheelhouse |
Wheelhouse Run | Electromechanica | EM0117-02 | Segment of fiber optic wire adapted to plug into optical slip ring on one end and light power and computer on the other |
Underwater Junction Box | Electromechanica | EM0117-01 | Connection of power and electrical signals from camera and lights to hybrid cable |
Camera Cable | SubConn | DIL8F/LS2000/10FT/LS2000/DIL8M | Transmission of power and electrical signals from camera to junction box |
Light Cable | SEACON | HRN-S0484 | Transmission of power and electrical signals from lights to junction box |
Desktop Computer | Various | Custom | Windows based operating system with fiber optic interface |
Hydraulic Winch | Diversified Marine | Custom | Tension sensitive winch for deployment and retrieval of fiber optic cable |
Steel Pyramid | Blue Fleet Welding | Custom | Apparatus for deploying cameras and lights |
Steel Davit | Blue Fleet Welding | Custom | Suspends fiber optic cable over the side of the vessel |
Fiberglass sheave in metal housing | Diversified Marine | Custom | Attaches to davit, guides fiber optic cable over the side of the vessel and into the water |
Sealight Sphere 6500, Day Light White, Flood | DeepSea Power & Light | 712-045-201-0A-01 | Underwater LED light |
GPSMAP 78 | Garmin | 01-00864-00 | Global Positioing System device |
ArcPad 10.2 | ESRI | N/A | Mobile field mapping program |
Undersea Vision Acquisition System | Electromechanica | UVAS | Field data collection program |
Digitzer | University of Massachusetts, Dartmouth | N/A | Lab data collection program |
FishAnnotator | Cvision Consulting | 0.3.0 | Image annotator program |
ArcMap 10.4 | ESRI | N/A | Mapping software |