Въздушно проследяване на изобилието и поведението на морските плитчини (Mallotus villosus)

Тази статия е представена в програмата на Alaska Sea Grant College: Международен симпозиум по фуражни рибни училища, AK-SG-97-O1, 1997 г.

Брайън С. Накашима
Департамент по рибарство и океанография.
Център за риболов в северозападната част на Атлантическия океан. Сейнт Джонс, Нюфаундленд, Канада

Гари А. Борстад
Г.А. Borstad Associates Ltd., Сидни, Британска Колумбия, Канада

Мойвата (Mallotus villosus) е вид пелагичен вид, който съставлява основната диета на важни видове риби, морски бозайници и морски птици (напр., Winters and Carscadden 1978) в северозападната част на Атлантическия океан, основен търговски риболовен пазар за крайбрежни видове започна през 70-те години на миналия век, за да достави японското търсене на замразени жени с игла.

Плитките плитчини от мойва се разпознават лесно в близост до бреговата ивица по синьо-сивия си цвят, добре дефинираните форми и движения. Първите проучвания, базирани на въздушна фотография, са проведени през 1982 г. с помощта на прецизна въздушна камера от височина 454 м по заливите на Консепсион и Тринидад в Теранова (Фигура 1) върху определени трансекти (Nakashima 1985). Трансектите са проектирани въз основа на близостта им до летище Сейнт Джон, като повечето находки от мойва съответстват на тези два залива. Полетите бяха изчислени така, че да съответстват на пристигането, събирането и хвърлянето на хайвера на зряла мойва на пладовете за хвърляне на хайвера през юни. Полетите бяха предназначени да снимат банките възможно най-често по време на 20-дневен интервал, който беше избран 6-8 седмици предварително, за да се улесни мисията. Времето определя честотата на покритието и често е ограничаващ фактор. Например, през юни 1986 г. трансектът на залива Тринидад е бил покрит само веднъж поради метеорологичните условия, докато през 1984 г. същият трансект е летял седем пъти.

Mallotus villosus

Фигура 1. Трансекти, установени за въздушно наблюдение на заливите на Консепсион и Тринидад, Теранова.

По време на експерименталните полети, извършени през 1988-1989 г., е използван прототип на VECA (компактен въздушен спектрографски дисплей) и е проверено, че могилите и морските херинга могат да бъдат открити между дължините на вълните 440-540 нм (Накашима и др. 1989, Борстад и др. 1992). Оценките на площите на 20 училища (обхват = 100-23 000 м) с въздушна фотография и цифрови техники за изобразяване бяха значителни (r2 = 0,98; Nakashima и Borstad 1993). Отрицателните и положителните страни имат ограничен динамичен обхват, така че цветната фотография изисква ясно небе, за да се получат ясни снимки. По-скоро цифровите изображения могат да бъдат манипулирани по време на обработката, за да се улесни разпознаването на ята риби, като по този начин се получават изображения, дори когато небето е облачно, което е често срещано през юни, когато мойвата има тенденция да хвърля хайвера си (Templeman 1948). Поради тези и други причини цифровите изображения са заменили въздушната фотография като основен метод за преброяване на банки и оценка на площ от 1991 г. насам.

VECA е образен спектрометър, произведен от Third Instruments Inc., работещ в спектралната област на 423-946 нм (Borstad et al. 1992). Веднъж инсталиран в малък самолет, той заема мястото на въздушна камера в нашите текущи операции. Придобитите цифрови изображения са с ширина 512 пиксела и до 15 програмируеми спектрални канала. Тези изображения се калибрират в лабораторията по сияние и се коригират за вариации в движенията на самолета. Сензорът е конфигуриран между полетите, за да оптимизира нивата на сигнала в зависимост от нивата на околната светлина, скоростта и височината на полета, броя на използваните ленти и честотната лента. Типичните експлоатационни параметри са: наземна скорост 140-220 км/ч, надморска височина 1050-1,350 м, време на интегриране 35-50 мсек и четири спектрални канала.

Фигура 2. Сияние на моешко училище (фина линия) и това на околния океан (дебела линия);
сенчестите области маркират спектралните ленти, избрани за откриване на тези разлики.

След като изображенията са калибрирани и коригирани за изкривявания в резултат на търкаляне на самолета и терена, те се изследват в обработващите станции и се изчисляват зоните на банките. В това състояние човешкото око и автоматизираната обработка отново се комбинират. Анализаторът визуално идентифицира всяко училище и поставя курсора върху избраната област. Програмата сравнява цифровите стойности на избрания пиксел със съседните, разширявайки се към краищата и създавайки цифрова маска, докато не открие внезапна промяна в хистограмата на натрупаните точки, което се случва, когато програмата открие пиксели, граничещи с плитчината . В процесор 80486 тази операция отнема няколко секунди за всяко училище. Разширяването на тази графична маска предоставя на анализатора визуална информация за автоматизираното откриване, която може да бъде модифицирана ръчно в случаите, когато алгоритмите имат затруднения да покрият определени области. На практика операторът идентифицира и контролира графиките в поредица от изображения, които се използват от програма

На практика операторът идентифицира училищата и изчислява графиките в поредица от изображения, след което се изпълнява програма, която изчислява статистиката и създава текстов файл, който може да бъде импортиран в електронна таблица. Текстовите файлове са Те кодират според файл с изображения и съдържа информация за всяко училище: координати, площ, периметър, "индекс на закръгленост" (коефициент на периметъра на училище в сравнение с периметъра на кръгло училище от подобна област).

Ежедневната прогнозна площ се основава на общата площ на всички морски банки, открити по трансекта за един ден. Годишният индекс е сумата от максималните оценки за всеки трансект. Този метод предполага, че плътността на рибата във всяко училище е еднакво пространствено и във времето. Предполага се също така, че риболовните площи достигат максималната обща площ по време на кулминацията на хвърлянето на хайвера и всички училища, наблюдавани преди или след това време, се приемат за даденост.

По-долу са дадени други фигури и таблици, свързани с изследването. Ако искате превод на останалата част от документа, моля свържете се .

Фигура 3. Връзка между скоростта на улавяне на мойва и зоните на плитчините, получени от въздушни проучвания между 1982 и 1993 г., с изключение на 1991 г.

Фигура 4. Годишни оценки на общите площи на наблюдаваните училища, симулиращи един хвърлят хайвер () и два ().

Фигура 5. Връзка между плитчината () по трансекта на Тринити Бей и хвърлянето на хайвера ()
на плажа Bellevue, Тринити Бей (непублични данни, Nakashima и Winters).

Фигура 6. Кумулативна площ на плитчината за 9 юли (), 13 юли (), 15 юли (), 17 юли () и 19 юли (), 1994, в Тринити Бей.

маса 1. Брой и площ на моите училища в Тринити Бей, Нюфаундленд, получени от въздушни мисии през юли 1994 г.

Дата Общ брой училища Обща площ на училищата (м2) Брой на най-големите училища, допринасящи за 75% от общата площ
9 39 65 180 13
13 79 522 965 6
петнадесет 77 539 210 6
17 66 377 255 17
19. 57 296 030 3

Анонимен. 1996. Мойва в SA2 + Div. 3KL. DFO Atl. Риба. Рез. Док. 96/90, 269 стр.

Борстад, Г.А., Д.А. Hill, R.C. Кер и Б. Накашима. 1992. Директно цифрово дистанционно наблюдение на училища за херинга. Международно J. Дистанционно наблюдение 13: 2191-2198.

Carscadden, J. и B.S. Накашима. 1997 г. Изобилие и промени в разпространението, биологията и поведението на мойвата в отговор на по-студените води от 90-те години. В: Хранителни риби в морските екосистеми. Програма на колежа за морски грант в Аляска, Университет на Аляска Феърбанкс, AK-SG-97-01 (този том).

Carscadden, J., B. Nakashima и D.S. Милър. 1994. Оценка на тенденциите в изобилието на мойва (Mallotus villosus) от акустика, въздушни проучвания и нива на улов в NAFO Division 3L, 1982-89. J. Northw. Atl. Риба. Sci. 17: 45-57.

Фънк, Ф.Ц., Г.А. Борстад и С.А. Akenhead. 1995. Образният спектрометър открива и измерва площта на тихоокеанските училища за херинга в Берингово море. В: Сборник от Третата конференция за дистанционно засичане на морска и крайбрежна среда, Сиатъл, 18-20 септември 1995 г. Том 2, стр. . 833-844.

Хара, И. 1985. Форма и размер на японските училища по сардина във водите край югоизточния Хокайдо въз основа на акустични и въздушни изследвания. Бик. Jpn. Soc. Sci. Fish. 51: 41-46.

Lo, N.C.H., l.D. Jacobson и J.L. Скуайъри. 1992. Индекси на относително изобилие от данни за риболовни петна, базирани на делта-логармални модели. Куче. J. Fish. Акват. Sci. 49: 2515-2526.

Накашима, B.S. 1985. Проектирането и прилагането на въздушни изследвания за оценка на бреговото разпространение и относителното изобилие на мойва. NAFO SCR Doc. 85/84, Ser. No. N1058, 11 стр.

Накашима, B.S. 1996. Връзката между океанографските условия през 90-те години и промените в хвърлянето на хайвера, растежа и ранната история на живота на мойвата (Mallotus villosus). NAFO Sci. Coun. Студ 24: 55-68.

Nakashima, B.S. и G.A. Борстад. 1993. Откриване и измерване на пелагични рибни ясла с помощта на техники за дистанционно наблюдение. ICES C.M. 1993/B: 7, 18 стр.

Nakashima, B.S., G.A. Борстад, Д.А. Хил и Р.К. Кер. 1989. Дистанционно засичане на рибни ясла: ранни резултати от дигитален образен спектрометър. В: IGARSS '89, 12-ти канадски симпозиум по дистанционно засичане, Ванкувър, BC, 10-14 юли 1989 г., стр. 2044-2047.

Темпълман, У. 1948. Историята на живота на мойвата (Mallotus villosus 0. F Muller) във водите на Нюфаундленд. Бик. Губернатор на Нюфаундленд Лаборатория 17, 151 стр.

Winters, CH, и J.E. Carscadden. 1978. Преглед на екологията на мойвата и оценка на излишния добив от динамиката на хищниците. ICNAF Res. Bull. 13: 21-30.