Wykorzystanie sonaru DIDSON do zliczania łososi wędrujących w górę rzeki na tarło
Ed Belcher, Sound Metrics Corp.

Wprowadzenie

Departament Ryb i Dzikich Zwierząt na Alasce (ADF&G) zakupił pięć sonarów DIDSON pracujących na dwóch częstotliwościach i zainstalował je na pięciu różnych rzekach podczas migracji łososia. Debbie Burwen i Suzanne Maxwell (ADF&G), wykonali prezentację w PP z doświadczeń z sonarem DIDSON na rzekach Wood, Anchor oraz Kenai. W dalszej części podsumowanie ich prezentacji.

Rzeka Wood

Rzeka Wood jest zaliczana do systemu czystych wód na Alasce. ADF&G posiada zestaw na wieży do wizualnego zliczania wykorzystując „metodę ogłuszającą” co 15 minut. Ta rzeka charakteryzuje się jednym z najliczniejszych ilościowo przejść ryb na godzinę – do 40,000 ryb/godzinę. Pani Maxwell przetestowała dokładność urządzenia DIDSON poprzez umieszczenie sonaru na dole wieży wraz z urządzeniem Bendix oraz systemem echosondy splitbeam. Technik z wieży zastosował „złotą regułę” aby porównać wyniki z trzech systemów oraz z taśmy magnetowidowej z wynikiem zliczania wizualnego.

Ilości ryb zliczone sonarem DIDSON są na osi Y, natomiast ilości ryb zliczone z wieży są na osi X. Ilość przepływających ryb jest czterokrotnie większa niż podane liczby. na osiach. Maksymalna ilość ryb /godzinę wynosi 6400. Wszystkie cztery metody: DIDSON, echosonda splitbeam, system Bendix oraz system zliczania z taśmy video wypadły korzystniej niż zliczanie z wieży. (na rysunku pokazane są rezultaty tylko z wieży).

Rzeka Anchor

Rzeka Anchor jest małą rzeką (węższą niż 50 m, o głębokości nie większej niż 2 stopy). Skalista, bardzo płytka rzeka nie pozwalała na oszacowania systemami akustycznymi przed pojawieniem się na rynku sonaru DIDSON. W latach 2000 – 2002 oszacowano z powietrza ilość łososia królewskiego pochodzącego z Pacyfiku na mniej niż 700 sztuk rocznie przez okres 3 lat. Pani Burwen zrealizowała nowy projekt na tej rzece w 2003 roku zliczając łososia pacyficznego i używając do tego celu sonaru DIDSON. Wnioski pani Burwen były następujące:

• DIDSON pozwolił ADF&G wybrać najlepsze miejsce pod względem biologicznym oraz politycznym. Inne systemy akustyczne nie sprawdziły się w tej rzece.
• Projekt został zrealizowany szybko w krótkim okresie czasu. Podczas powodzi DIDSON został zalany, a następnie w szybko wykorzystany ponownie w nowym środowisku.
• Obsługa została przeszkolona w krótkim okresie czasu.
• ADF&G otrzymało znacznie bardziej dokładne oszacowania migracji łososia – ponad 7000 ryb zliczonych sonarem DIDSON w porównaniu do tylko 700 ryb policzonych z powietrza.
• ADF&G nie odnotowało ani jednej awarii sprzętowej w ciągu sześciotygodniowej pracy.
• Projekt z sonarem DIDSON okazał się programem ekonomicznym.

Rzeka Kenai

Kenai jest rzeką o szerokości ponad 100 m zasilaną z lodowca. Rzeka ta podtrzymuje duże stado łososia pacyficznego i jest najważniejszą rzeką dla rybołówstwa komercyjnego oraz wędkarstwa sportowego. Jest to współdziałanie w mniejszym stopniu (50,000 ryb) z populacją łososia królewskiego. Ogólnie łosoś królewski jest większy i woli pływać w głębszych wodach i głębiej w ląd, podczas gdy łosoś pacyficzny bardziej kieruje się w stronę brzegu w odległości w granicach do 5 m. Rzeka unosi zawiesinę ciężkiego mułu lodowcowego. Podstawowym problemem było znaczące tłumienie dźwięku oraz generowanie rozproszenia wstecznego powodującego powstawanie silnych zakłóceń na echogramie.

Maxwell wykonała tę obserwację po umieszczeniu sonaru DIDSON na Rzece Kenai. DIDSON monitorował ryby przepływające ponad skałami i nierównym dnem w odległości do 20 m od sonaru. Była duża gęstość przpływających ryb (do 5000 ryb/godziny) i prawie wszystkie z nich były w odległości w granicach 5 metrowego pasa (1 – 5 metrów) od sonaru. Burwen i Maxwell zrobiły następujące obserwacje dotyczące działania sonaru DIDSON na różnych rzekach Alaski :

Korzyści z wykorzystania sonaru DIDSON:

• Wiązki sonaru DIDSON obejmują większą pionową toń wodną i realizują to szybciej niż konwencjonalne sonary do szacowania ryb. To oznacza, że ryby w celu ich policzenia nie muszą być zmuszane aby płynąć w kierunku jazów. Mniejsze oddziaływanie na zachowanie ryb jest cechą pozytywną.
• DIDSON jest urządzeniem solidnym i łatwym w użyciu. To pozwala na dużą elastyczność w sposobie rozmieszczania urządzeń w wodzie i nie wymaga od personelu większego doświadczenia ani szkolenia w zakresie obsługi.
• Dane wyjściowe z sonaru DIDSON są dużo bardziej intuicyjne i zrozumiałe. W rezultacie ADF&G obserwuje większą akceptację i zaufanie do danych uzyskanych w wyniku zastosowania sonaru DIDSON wśród biologów, kierowników projektów i ogólnie w społeczeństwie. To spowodowało, że praca zespołów ADF&G związana z szacowaniem zasobów ryb stała się dużo łatwiejsza.
• Muł rzeczny tłumił sygnały ech sonarowych i generował trochę rozproszenia wstecznego. Jednak skutki tego nie były znaczące. Sonar zebrał bardzo dobre dane w tym środowisku.

Wady sonaru DIDSON:

• Standardowa wersja ma zasięg praktycznie ograniczony do 20 m. Na dużych rzekach, gdzie ryby nie pływają blisko brzegu, to ograniczenie zakresu jest znaczące. Firma Sound Metrics produkuje sonary DIDSON LR, które posiadają mniejszą rozdzielczość, ale większy zasięg (60 m – 80 m) do wykrywania ryby. ADF&G nabył jeden z tych systemów w celu przetestowania.
• Obrazy wysokiej rozdzielczości z częstotliwościami odświeżania 6 klatek na sekundę generują 1 GB danych w ciągu każdej godziny. ADF&G stwierdził, że jak dotychczas zewnętrzne dyski twarde i DVD zaspokajają ich potrzeby magazynowania danych. Jedną z metod zmniejszenia wymogu dużej pamięci danych jest pobieranie próbek co 10 albo co 15 minut w ciągu każdej godziny. Sound Metrics oraz inni badacze mają opracowane algorytmy kompresji danych.

Wnioski

Decydenci od rybołówstwa mają teraz wiarygodną technologię zliczania ryb w płytkich rzekach ze skalistym i nierównym dnem. Sonar DIDSON zapewnia ten proces. Dane z sonaru DIDSON są dokładne i łatwe w zrozumieniu. Zapamiętanie danych wymaga dużych pamięci. Dostępne są metody automatycznego zliczania i określania rozmiarów. Obrazy o jakości porównywalnej z obrazami wideo pozwalają na obserwację ryb przepływających w polu widzenia wiązek sonarowych.

Na witrynie www.soundmetrics.com można obserwować przepływanie ryb i inne obiekty, które mogą być przedmiotem Państwa zainteresowania.