使用水下立体视频工具量化鱼类密度新方法的开发

本视频分析技术的总体目标是更准确地估算深水岩石栖息地中鱼类的密度、平均长度和物种组成。该方法有助于回答渔业管理领域的一些关键问题，例如深水岩礁栖息的物种数量及其体长分布情况。该技术的主要优势在于，无需将鱼类从其生存环境中捕捞出来，即可获得更为准确的密度估算结果。

在进行此操作之前，需按照文本方案中所述收集野外数据。在立体摄影测量中，了解相机之间精确的相对位置对于获得准确测量结果至关重要。正确的校准是该过程中的重要步骤。

野外研究完成后，创建一个新的项目文件夹，其中包含视频文件和校准文件。在立体测量软件中，进入“测量”菜单，新建测量文件。通过进入“图像”选项来设置图像目录。

设置图片目录，然后选择包含所有项目文件的文件夹。依次导航至 Stereo、Cameras、Left，然后点击 Load camera file 以选择并加载相应的左相机文件。重复此过程，选择 Right 以加载右相机文件。

接下来，导航至“图像”菜单，定义视频序列。选择左侧相机的视频文件，以定义左侧视频的序列。点击“图像”菜单中的“加载图像”，将左侧视频文件载入测量软件中。

此后，单击立体图（Stereo）、图片（Picture）、定义电影序列（Define movie sequence），以定义右侧视频的电影序列。通过选择立体图（Stereo）、图片（Picture），然后加载视频来载入视频文件。依次进入测量（Measurement）、属性（Attributes）、编辑并加载物种文件（Edit load species file），以加载物种列表。

单击“测量”，进入“信息字段”，编辑字段值以打开信息字段值表格。输入调查 ID 信息并保存文件，以创建事件测量观测项目。如果使用 UTC 时间戳，请在左侧视频中逐帧向前推进，直到时间戳进入新的秒数，或直到出现闪光或拍手声为止。

逐帧向前播放右侧视频，直到时间戳处的闪光或拍手声与左侧视频完全同步。然后，单击“锁定”按钮，以确保两个视频同步播放并保持同步状态。一旦着陆器开始第一次旋转，立即右键单击并选择“周期定义”，然后选择“添加新的起始周期”以定义一个新的采样周期。

输入“零一”作为第一个时段的名称，然后点击“确定”。在着陆器旋转过程中，通过右键单击对进入画面的每条鱼标记一个二维点，选择“添加点”并选择正确的物种名称。应标记至可能的最低分类学层级，然后点击“确定”。持续标记每一条新出现的鱼，直至旋转完成。为获得准确的 MaxN 估计值，识别并计数每条鱼至关重要。

重复此过程，完成另一次着陆器旋转，确保每次旋转开始时均定义一个新的周期。完成所有旋转的编号后，进入“测量”、“测量汇总”、“点测量”，并将二维点保存为 TXT 文件。将该文件作为电子表格打开。

转到“插入”选项，选择“数据透视表”以创建数据透视表。将“属”和“种”选为行标签，将“时期”选为列标签。针对每个物种，选择个体数量最多的相机旋转位置，以确定该物种的最大个体数（MaxN）。

对于仅鉴定到属的鱼类，根据该属中鉴定到种的个体数量最多的轮次，选择一个属级的 MaxN。接着，利用保存的二维点定位到同一条鱼，以进行三维测量。至少放大四次，以便更准确地识别鱼吻的尖端以及尾鳍的边缘。

在左侧摄像头画面中，手动点击吻部尖端，然后点击尾部边缘。在右侧视频中按相同顺序重复此选择。然后右键单击，选择“添加长度”（Add length），并选择正确的物种鉴定。

如果无法进行三维长度测量，请在两条视频中鱼的相同位置单击鼠标左键，以标记一个三维点。填写信息字段，并在备注中注明“排除在长度测量之外”。完成所有鱼的三维测量后，转到“测量”、“测量汇总”以及“三维点和长度测量”。

将数据保存为 TXT 文件，以便导出进行进一步分析。然后，根据文本方案中所述内容，确定是否已获得足够的样本。在本研究中，采用水下立体视频工具来量化鱼类密度。

在可检测到的观测物种范围中存在明显的规律，这可能是由于每个物种的体型、形状和体色相互作用所致。随后针对两个特定物种进行95%Z距离的计算。对于Sebastes wilsoni和Ophiodon elongatus，Sebastes wilsoni的95%Z距离为2.65米，Ophiodon elongatus为3.96米，分别对应的有效调查面积为18.6平方米和46平方米。

简单的自举分析证实，当抽样调查数量超过50次时，两个样本的95%Z距离估计值趋于稳定，表明已获得足够的样本量。随后将每次调查的最大计数（MaxN）转换为密度值。对于这两个物种，其密度在高和中等起伏生境中均显著高于低起伏生境。

伪静止着陆器的密度估算值通过覆盖面积的折算进行标准化。旋转相机获得的平均密度比固定相机高18%。此外，使用固定相机时，变异系数高出1.8倍。

一旦掌握，若操作得当，该技术可在短短几分钟内完成鱼类的计数与测量。实施该程序时，需牢记95%Z值与所用工具及调查方式密切相关，特定数值不可普遍适用。

采用此方法后，可进行多种多变量或排序统计分析，以回答关于不同生境类型中物种组成方面的进一步问题。该技术的意义在于有助于加深对深水岩礁物种生态学的理解，因为目前的调查手段仅能对鱼类体长和丰度提供有限的认识。尽管该技术可为深水海洋生境提供重要信息，但也可应用于其他生态系统，如珊瑚礁和海藻林。

通常，初次接触该方法的人员会遇到困难，因为该方法需要理解立体相机系统的几何结构。对该技术进行可视化演示有助于理解，因为 MaxN 的计算基于多种数据，因此在软件中需要执行多个步骤。