Développement de nouvelles méthodes de quantification de la densité des poissons à l’aide d’outils de stéréo-vidéo sous-marine

Le long de la côte Pacifique des États-Unis, plusieurs espèces importantes pour la pêche commerciale et récréative du poisson de fond (par exemple, le complexe de sébastes (Sebastes spp.) et la morue-lingue (Ophiodon elongatus)) sont fortement associées les habitats de haut-relief, fond dur^1,2,3,4,5. Chute de stéréo-vidéo caméras est un outil non extractives intéressant à utiliser dans les habitats rocheux en raison de la relative facilité et la simplicité de fonctionnement. Une variété de systèmes de caméras stéréo-vidéo ont été développés et déployés dans l’hémisphère Sud, les eaux peu profondes des écosystèmes^6,7,8,9,10, et récemment, goutte-caméras vidéo ont gagné traction comme un outil de gestion pour les environnements des récifs rocheux des eaux profondes le long de la côte du Pacifique^11,12,13. Nous avons cherché à modifier ces conceptions existantes de la stéréo-appareil photo en utilisant un système de caméra stéréo-vidéo (ci-après dénommé « Lander ») pour mieux caractériser les populations de poissons en haut-relief dannées le long de la côte centrale du Pacifique (voir Table de Matériaux). L’atterrisseur utilisée était différente de celle des systèmes vidéo existants parce que les caméras ont été montés sur une barre centrale tournante, permettant un plein 360° de la couverture du plancher océanique à la goutte emplacement¹⁴. L’atterrisseur a effectué un tour complet par minute, ce qui nous a permis de caractériser l’abondance et la composition de la communauté d’un espace et atteindre le même niveau de puissance statistique avec des déploiements de Lander moins rapidement. (Voir Starr (2016)¹⁴ pour plus de précisions sur les détails de la configuration de l’atterrisseur). Des essais préliminaires dans le système d’étude a suggéré que huit rotations des caméras dans nos enquêtes ne suffisaient pas à caractériser la richesse et l’abondance des espèces. Cette détermination était effectuée par une observation de la Loi des rendements décroissants dans l’abondance des espèces et de la densité des poissons plus de gouttes plus longtemps. Il est recommandé qu’une étude pilote dont le temps de trempage plus long se dérouleraient dans tout nouveau système afin de déterminer le temps de trempage optimale pour une espèce donnée ou l’étude de l’écosystème.

À l’aide de caméras stéréo appariés, les deux enquête sur la superficie et densité de poissons absolue peut être calculée pour chaque enquête vidéo ; Cependant, l’utilisation des caméras en rotation a nécessité la modification des métriques de comte de poisson traditionnel. Systèmes vidéo fixes utilisent le plus souvent « MaxN » en tant que conservateur nombre de poissons sur un déploiement^6,10. MaxN traditionnelle décrit le nombre maximal de poissons d’une espèce donnée observée ensemble dans une seule trame vidéo, afin d’éviter les doubles comptages un poisson qui a quitte et rentre en trame. MaxN a donc fait une estimation du nombre minimal des poissons connus pour être présents et peuvent sous-estimer le vrai poisson abondance^6,10. La métrique MaxN a été redéfinie pour représenter le plus grand nombre de poissons dans chaque rotation complète des caméras.

La deuxième modification aux précédentes méthodes vidéo stéréo devait tenir compte du fait que les espèces de différentes tailles, couleurs, et formes qui présentent différentes distances maximales d’identification fiable. Par exemple, les grandes espèces comme o. elongatus ont une forme allongée distincte et fiable peuvent être identifiés à une distance beaucoup plus grande par rapport aux espèces petites et cryptiques comme le Squarespot sébaste (Sebastes hopkinsi). Ces différentes gammes maximales de détectabilité modifier la zone efficace échantillonnée par l’atterrisseur pour chaque espèce. Parce que les caméras stéréo permettent de placer chaque poisson dans un espace tridimensionnel avec un degré élevé de précision, on peut déterminer la distance entre les caméras que chaque poisson a été mesuré (c’est-à-direla « distance Z », le nom de l’axe des « z » qui est perpendiculaire à la ligne droite tirée entre les caméras). Pour chaque espèce, la distance au sein de laquelle 95 % de tous les individus ont été observés (ci-après « distance 95 % Z ») était censée être le rayon de la zone étudiée et a servi à calculer l’aire totale étudiée. Outre les caractéristiques propres à chaque espèce, identifiabilité est touchée par des facteurs environnementaux tels que la turbidité de l’eau. Parce que ces facteurs peuvent varier dans le temps et l’espace, il est important d’utiliser la statistique de 95 % Z uniquement dans son ensemble. Alors qu’il sera très précis pour les grands échantillons, toute une enquête individuelle peut varier dans la zone étudiée.

Le protocole détaillé ci-dessous fournit des indications sur comment créer et utiliser ces paramètres. Bien que l’objectif était de caractériser l’habitat rocheux en eaux profondes le long de la côte du Pacifique, la méthode décrite pour mis à jour le comte MaxN est facilement applicable à n’importe quel système de goutte-caméra rotative. Le nombre de rotations de caméra nécessaires pour caractériser les populations de poissons dépendra de la dynamique de l’écosystème local, mais la conceptualisation de la mis à jour le MaxN restera le même. De même, tandis que nous avons utilisé 3D logiciel photogrammétrique pour analyser la vidéo stéréo, les techniques décrites dans les présentes sont facilement appliqués dans l’ensemble des plates-formes logicielles, tant que la localisation précise des poissons dans un espace tridimensionnel est possible. En outre, l’approche de l’application d’une valeur de 95 % Z distance sont envisageables à l’avenir études avec stéréo-caméras pour tenir compte des gammes spécifiques à chaque espèce de détectabilité et de calculer plus précisément abondance de poisson.