基于图像的底栖大型无脊椎动物及其生境调查方法——以大西洋海扇贝落放式摄像调查为例

水下成像技术长期以来一直应用于海洋生态学领域。随着高分辨率相机和数据存储成本的降低，该方法比过去更加实用。基于图像的调查允许对初始样本进行重复检视，且与传统调查方法相比具有非侵入性的优势。

然而，具体方案取决于目标物种的行为特征和调查目的。该方法有助于回答目标物种的关键生态学问题，例如其种群数量、分布范围以及与栖息地的关联性。在渔船“Liberty”号上示范部分操作步骤的是本实验室的研究生 Craig Lego。

在船载甲板上安装设备时，按照文本方案所述布置棱锥装置。该棱锥是一种带有光纤电缆的压力敏感扳手，光纤电缆缠绕在卷筒上，并连接至滑环。将接线盒连接到棱锥上。

接下来，将摄像头和照明灯安装到井架上，然后使用摄像头电缆和照明灯电缆将其连接到接线盒。将光纤电缆穿过滑轮并固定到吊臂上。将船用液压扳手电缆连接到井架上。

在船舱驾驶室内设置设备。为连接驾驶室的甲板端，将光纤电缆连接至压力敏感扳手上的光学滑环。按照文本方案中所述设置计算机后，将摄像头和照明设备连接到船舱驾驶室内。

要安装驾驶室的一端，请将光纤电缆穿入驾驶室内，并将其连接到台式计算机的光纤接口和电源插头上。从台式计算机启动野外数据采集程序。确保安装在金字塔结构上并插入接线盒的所有摄像头均自动显示为已连接状态。

为了在每个站点采集图像并记录数据，请从笔记本电脑启动移动野外测绘程序，选择标记工具，并将目标图标拖动到站点上，以提供指向该站点的方位。缓慢将采样金字塔降至海底。当到达站点且船只停止后，使用船舶的液压扳手。

当金字塔形采样器被下放至海底时，双击区域简称输入框，并为该区域输入一个名称。单击“启动船长摄像头”按钮，以在液压扳手控制装置附近的显示器上显示摄像头画面及其他信息。打开灯光电源后，在采样金字塔着陆海底后立即采集样方数据。

在野外数据采集程序中，单击“start station”以开始视频录制。当海底清晰可见时，单击“take snapshots”，然后单击“save all”以同时从所有相机视角捕获一幅静态图像。随后单击“write to database”按钮。

在扇贝计数框中输入数字静态相机图像中看到的扇贝数量，并将任何备注信息输入备注框。单击“写入数据库”按钮，将该样方的数据作为一行记录写入野外数据库。按照文本方案中的详细说明，提起金字塔采样框，然后在野外数据采集程序中单击“结束站点”，以结束视频录制并推进程序至下一个站点。

单击“退出程序”按钮以关闭程序。最后，在移动野外制图程序中单击“捕获站点”，以像之前一样标记该站点。按照文本方案中所述 retrieving 图像后，进入基质部分，勾选存在的基质类型对应的复选框。

为了量化大型底栖动物，请在“无脊椎动物存在”部分点击存在的动物对应的复选框。在“无脊椎动物计数”部分输入每种动物的观察数量。点击红色的 SC 按钮，并在图像中标记每一个扇贝。

单击“提交”按钮，将图像数据作为一行写入实验室数据库，并创建一份带有标记动物点的图像副本。然后在实验室数据采集程序中更改配置文件至图像核查，检查条目准确性并进行必要的修改。选择“提交”按钮以覆盖由数字化用户提交的图像数据，随后在实验室数据库中标记该图像为已质量控制。

为了测量图像中观察到的扇贝，选择图像标注程序中的直线标注工具，然后从扇贝的壳顶画一条线至壳的顶端。对图像中所有可测量的扇贝重复此步骤。选择“文件”，然后选择“保存标注”，以生成测量数据的电子表格，再按照文本方案中所述进行数据分析。

此处展示了一幅完全标注的调查图像的代表性结果。标注程序会统计图像中每种颜色的点，从而量化图像中这些动物的数量。每只扇贝上的线条由壳顶延伸至壳的前端，程序通过测量这些线条来估算扇贝的壳高。

在美国大西洋海扇贝渔业中，扇贝区域管理模拟模型被用于预测海扇贝的丰度和捕捞量。该模型在乔治亚浅滩的每个区域均为关注区域。在对每张图像中的扇贝完成计数和测量后，将针对每个关注区域进行密度和体型估算。

此外，针对所有扇贝、幼年扇贝以及可捕捞规格的扇贝，为每个区域绘制分布图。根据调查估算结果以及扇贝壳高与肉重之间的关系，生成各扇贝管理模拟模型区域的总生物量和可利用扇贝生物量的估算值。表格中包含扇贝平均肉重（单位：克）、扇贝总重量（单位：公吨）以及标准误差（单位：公吨）。

该技术问世后，为渔业科学领域的研究人员与渔业行业合作探索美国大陆架扇贝的丰度与分布奠定了基础。观看本视频后，您应能充分掌握如何在海上采集图像、量化图像中的数据，并生成支持渔业管理的数据产品。通过该流程，还可收集有关底质及其他非扇贝动物的数据，用于回答诸如栖息地偏好、捕食者与猎物关系等其他科学问题。

请务必注意，在海上作业可能具有极高的危险性，因此在进行此操作时，应始终采取必要的预防措施，例如接受海上安全培训，并与有经验的船员共同工作。