イメージ ベースの調査は、海洋環境をサンプルにますます実用的な非侵襲的方法です。豊かさを推定するドロップ カメラ調査のプロトコルや大西洋の海ホタテ (Placopecten magellanicus) の分布を紹介しています。我々 は他の水生への適用のこのプロトコルを一般化できる方法について説明します。
水中映像は長い海洋の生態学の分野で使用されていますが、高解像度カメラとデータ ストレージのコスト アプローチより実用的な過去に。イメージ ベースの調査許可再訪する初期サンプルのと非侵襲的な通常ネットまたは浚渫を含む従来の調査方法と比較してです。イメージ ベースの調査のためのプロトコルが大きく異なるが、種行動と調査目標によって駆動する必要があります。これを示すためには、手順の例と代表的な結果を提供する大西洋の海ホタテ (Placopecten magellanicus) のドロップ カメラの調査のための私たちの最も最近の方法をについて説明します。プロシージャは調査の設計、データ収集、データ製品は、3 つの重要なステップに分かれています。ホタテ挙動の影響および調査手続に関する米国海ホタテ リソースの独立した評価を提供する調査の目標は、メソッドを一般化のコンテキスト、説明します。全体的にみて、幅広い適用性と柔軟性のマサチューセッツ州ダートマス大学海洋科学と技術 (スマステ) ドロップ カメラ調査を示しますメソッドを一般化し、無柄の無脊椎動物の様々 な適用可能性がありますか生息地では、研究を焦点を当てた。
大西洋の海ほたて (Placopecten magellanicus) は、ハッテラス岬、ノースカロライナ1カナダ、セント ・ ローレンス湾から北西部の大西洋の大陸棚全体に分散海洋二枚貝の軟体動物です。アメリカ合衆国海ホタテガイ漁業過去の 15 年にわたって着陸と値の前例のない増加を経験している、国の最高の値を持つ漁業価値約 $ 4 億 4000 万 2015年2の着陸との 1 つになりました。ホタテ漁獲努力量この増加にもかかわらず少年スカラップを有する区域を保護し、高の大きなホタテとエリアの釣りを集中を目的と領域の回転システムの実装により過去 20 年間で大幅に削減されています密度1。この管理方法は、帆立貝の密度とサイズ、いくつかの海洋科学のマサチューセッツ大学ダートマス校を含む調査および技術 (スマステ) ドロップ カメラ調査によって提供される空間的に固有の情報を必要とします。
スマステ ドロップ カメラ調査の目的は、漁業資源、海洋科学者と漁村米国海ホタテ リソースとその関連する生息地の独立した評価を提供することです。調査はホタテ漁師と共同開発された、ダイビング研究3,4方形サンプリング手法を適用します。米国およびカナダでホタテのリソースの大部分をカバーするジョルジュ銀行5、として知られている漁業の生産領域の閉じた部分内の海のホタテ貝の密度推定に焦点を当てた 2000 年代初頭の初期調査、調査拡大水 (≈100, 000 km2)6,7。調査からの情報は、株式評価ワーク ショップ プロセスをホタテの株式評価に組み込むし、確実にニュー イングランド漁業管理協議会年間ホタテ収穫割り当て8を支援するために提供されています。加えて、スマステ ドロップ カメラ調査からのデータは、ノンスカ種7,9,10、11,12の生態を理解するためのさまざまな方法で貢献していますそして底生息地13,14,15の性格描写。この幅広い適用性を示しますメソッドを一般化し、さまざまな科学的知見と政策を上回っている無脊椎動物の漁業の拡大の問題を軽減するために潜在的に助ける無柄の無脊椎動物に適用できます。16正常に管理するために必要な。さらに、イメージ ・ ベースのサンプリングは、従来人口サンプリング方法と高解像度カメラとデータ ストレージ17,18のコストを減少させることによりますます手頃な価格比較して非侵襲的です。ここで手順を例示する 2017 Georges 銀行の米国の部分に貝柱の管理に使用されるスマステ ドロップ カメラ調査法が掲載されています。その汎化とその他の付着の無脊椎動物への応用を支援するこの手順の背後にある理論的根拠について論じる。
調査設計プロトコルは、柔軟なしかし、これらのプロトコルを一般化するとき、ターゲット種行動と調査目的を考慮することが重要。文献レビューと予備または初期の研究は、調査設計にターゲット種の動作を組み込む使用できます。たとえば、12.5 m2 (0.08 ホタテ/m2) で 1 未満のホタテは、持続可能な漁業密度23以下です。したがって、駅ごと草藪をサンプリングすることによってサンプル駅は商業密度でホタテの検出にリンクされます。さらに、海のホタテは駅間隔が密度の精度に影響を与える影響を及ぼす海底にランダムに分散のではなく、通常の集計は24を見積もっています。初期の研究から平均と分散のデータを使用していくつかの研究は、精度を検討し、その 5.6 km が最大距離の駅が離れて5,25,26をされるべきであるかを判断します。アンケートの全身サンプリング デザインは、調査の目的によって影響されました。SAM ゾーンの境界は、後調査実施21,27に、頻繁かつ頻繁に変化します。全身サンプリングの影響はランダムに成層し、最適な割り当てられた調査設計20空間の見積もりのための境界の後の成層の深刻な問題を回避できます。ステーションの均一配分も新しいホタテ募集とマッピングの海底堆積物と昆虫分布28の検出を容易にします。対象種の行動と調査目的を考慮できないこと場合があります 1 つのステップは、プロトコルがこの手順で始まる理由は調査船の id です。船は海でのサンプリングに不可欠で、調査設計の後続の手順を指示します。私達のプロトコルの調査方法の透明性と調査結果への信頼を促進する商業漁業に従事することが重要だった。商業漁船を使用しては、業界は、私たちの方法、サイズ、大型で重いカメラ装置と必要なタイムライン内でサンプリング調査局許可船の機能をインパクトのある方法でした。さらに、船主の船舶の使用に伴うすべての費用に責任があったし、ホタテ ポンド、国立海洋大気局大西洋ホタテ研究縮小されたことプログラムを通じて授与の配分を通じて補償されました。29. 調査、サイズ、機能、業界に従事する必要はありませんが、船舶のコストは、調査設計の他の側面を開発する前に考慮する必要があります。
プロトコルのデータのコレクションおよび処理の側面は、最大の利点だけでなく、このメソッドの制限を提示します。カスタム ソフトウェアおよびイメージ内のデータを数値化するデータベースの使用は相当なコストがかかります。しかし、スマステ ドロップ カメラ調査によるこれらの製品の使用は 1999 年に開始したプログラムの進化を表す、必須ではありません。たとえば、プログラムが初めて起動したときホタテ カウントは、ペンと紙で作られた、無料ソフト、画像内で測定します。同様に、現在のデジタル スチル カメラとして選ばれたホタテのすべてのサイズのクラスを検出できるされ損失なしの画質 (図 3)、約 200% の倍率の低い解像度より高価なカメラが以前の使用調査された商業サイズ30のホタテを完全に検出することができます。として、調査設計プロトコルをカメラの種類必要がありますにリンク対象種を検出し、調査の目的を達成するために必要な解像度。イメージをキャプチャし、各ステーションのビデオ録画サンプルを再検討し、分類する最初に追跡された生息地の特徴分析を展開する連続機能を提供することによって従来の調査方法上の重要な利点を提供しますまたは。列挙。たとえば、砂ドルと、もともと他の棘皮動物画像の提示やスマステ データベースには存在しない彼らの豊かさと時間12によるバイオマスの定量化が見直されました。対照的に、浚渫やネットなどの従来の調査方法からサンプルは破棄された海で、再訪することはできません。ただし、膨大な量の画像を撮影し、保存を可能にする進歩は、利用されているごく一部の収集されている画像の数百万につながります。これは、主に時間とコストの制約のため未利用情報31大量になりデータの抽出に必要な人間。動物と生息環境の自動検出の進歩は、この難問に対処を助けるかもしれない。
イメージ ベース調査方法は大型無脊椎動物と関連付けられた生息地の監視に必要なデータを提供できますが、理想的な生体試料を収集する他の方法とここで説明したプロトコルを補うことです。浚渫機ベースのサンプリングから作成されたホタテ シェル高さ肉重量関係なくバイオマス推定不可能でした。さらに、ホタテ貝殻高さ肉重量関係はこの関係を記述するための方程式を一貫して更新が有益な32であることを示す Georges 銀行の場所と時間によって異なります。イメージと身体のサンプル ベースの技法を組み合わせることは、先入観と各メソッドの前提条件の探索にもつながります。ホタテの殻の高さの計測ドロップでノギスでカメラ画像は、関連付けられているカメラのレンズの曲率測定バイアスを定量化し、センター33の画像からの距離。逆に、画像と浚渫トウの間の一対比較は海の底にホタテの割合は実際に収集され、ホタテ サイズ6の割合がどのように変化を定義を助けた。
水中映像は、何十年も17,34海洋生態学の分野で使用されています。ただし、高解像度カメラとデータ ストレージのコスト アプローチより実用的にした過去。本稿で説明する方法は一般化することができ、幅広い適用性より多くのイメージ ベースの調査の開発を促進することがあります。具体的には、手順表示結果を使用して、付着無脊椎動物 (表 1-2) を管理し、海洋環境7,9,10 の広範な理解に貢献するためのデータを作成する方法 ,11,12,13,14,15。
The authors have nothing to disclose.
学生、スタッフ、キャプテン、およびこれらの研究旅行とその船舶を提供する所有者の航海の乗組員に感謝します。T. Jaffarian 研究室データ収集プログラム、Electromechanica、株式会社フィールド ソフトウェアおよび機器を開発するための開発のためと CVision コンサルティング画像 annotator プログラムを開発するためにありがとう。資金は提供された NOAA 賞 NA17NMF4540043、NA17NMF4540034、および NA17NMF4540028 によって。表明ビューは、これらの者は、および NOAA の見解を必ずしも反映されません。
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 |