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研究人员用激光雷达定位入侵鱼类保护自有珍稀品种【188体育官网】

2020-10-13 07:34:02

【188体育在线网投】据麦姆斯咨询报导,几十年来,美国国家公园管理局仍然被被困一场与湖鳟鱼(又名湖红点鲑)的斗争中,这是一种食欲十分反感的侵略鱼类,它早已毁坏和政治宣传了黄石湖以前兴旺的生态系统。根据近期的研究,利用一款装载在飞机上的仪器,可以趁非本地鱼类回到浅水区繁殖的短短几周内,获取更慢的方式来定位和捕猎它们。从飞机上“扫瞄”黄石湖,搜寻侵略的湖鳟鱼该仪器用于基于光光学技术的激光雷达(LiDAR),可以协助湖泊管理人员以较低的成本在大范围的区域内捕鱼侵略鱼类,从而更加有效地利用每年花费在湖鳟鱼掌控上的大约200万美元经费。在光学协会(OSA)杂志AppliedOptics上公开发表的近期研究中,研究人员报告了一系列飞行中测试的结果,顺利地定位湖鳟鱼群的方位并辨识以前不得而知的繁殖区。

他们展出了这项技术需要寻找潜游在水面以下15米深处的两个或以上的湖鳟鱼群。“我们研究所要解决问题的关键问题,是寻找一种方法来确认侵略湖鳟鱼的繁殖方位,这样渔业生物学家就可以应用于各种方法来增加鱼群地后代,”蒙大拿州而立大学的JosephA.Shaw说道,“还有其他几种方法来跟踪这些鱼类,比如声波传感,但飞机可以比船只在更加较短的时间内覆盖面积更大面积的湖泊水域。”在湖泊中搜索的新方法激光雷达(LiDAR)已被用来追踪海洋生态系统中的鱼类,但这是第一次被用来研究湖泊中的鱼,湖泊里的水更加混浊。此外,虽然其他激光雷达应用于必须便宜、简单的设备,但蒙大拿州而立大学工程师研发的新仪器将近10万美元,并且经过优化可以在单引擎飞机上运营,每天的飞行中成本只需花费500美元,使其沦为生态学家和当地渔业和水资源管理者的一种简单的解决方案。

“我们这款比较低成本、小尺寸的激光雷达系统可用作其他类型的生态研究,如浮游生物层测绘和来自水下通风口的羽流,”Shaw说道,“本来很难从地面转入的很远的湖泊,现在可以很更容易的在一天之内展开测绘和研究。”管理不受威胁的生态系统黄石湖坐落于黄石公园的中心,仍然颇受捕捞者的青睐,特别是在是灰熊、秃鹰、水獭和其他野生动物的青睐。

自从20世纪90年代引进非本土湖鳟鱼,该地区错综复杂的生态平衡遭了很大地毁坏。湖鳟鱼猎食湖中本土的切喉鳟鱼,切喉鳟鱼历史上仍然是许多顶级食肉动物的最重要食物来源。随着湖鳟鱼种群数量的减少,切喉鳟鱼的数量急遽增加,2000至2005年间上升了90%。

这大大减少了熊、鸟和其他动物的食物供应。这些动物并无法猎食侵略的湖鳟鱼,因为湖鳟鱼大部分时间都生活在深水中,不像托喉鳟鱼。

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为了救火湖鳟鱼的数量,并给与切喉鳟鱼一个完全恢复的机会,除其他方法外,湖泊管理者还利用刺网在湖鳟鱼繁殖季节展开捕鱼。虽然这种方法十分有效地,但更加最重要的是,必须告诉什么时候湖鳟鱼在繁殖。为了定位鱼的方位,生物学家目前在个体鱼中植入声波发射器,然后利用在湖里和船上的接收器跟踪它们,这是一个耗时和劳动密集的过程,而且并无法几乎覆盖面积侵略鱼类的方位。南北空中,覆盖面积更加甚广的区域研究小组企图研发一种更加有效地的方法来较慢定位大群的湖鳟鱼而不必须标记。

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他们的解决方案是,将一个激光雷达仪器相同相连到一个小飞机上,使他们需要以每小时80公里的速度覆盖面积5米长的水域展开鱼类观测。该装置通过将较短脉冲激光从飞机升空到空中再行转入水中而工作。激光雷达接收器对偏移散射光展开测量,使研究人员从周围的水域中挑选出目标鱼类。为了优化在湖面上的用于设置,他们用于了绿光激光器,它比其他地面激光雷达应用于的激光具备更佳地击穿水能力。

同时,使激光光束向后弯曲,使得激光在水面上的光线被转动而会使接收器饱和状态。系统测试该研究小组首先在2004年用于NOAA(美国国家海洋和大气管理局)鱼激光雷达在黄石湖测试了激光雷达技术的用于。在这些飞行中测试期间搜集的数据协助国家公园管理局的工作人员寻找以前不得而知的繁殖区,然后在地面展开有效地的刺网捕鱼。

然后,团队人员设计并创建了自己的系统,以尽量较低的成本反对充足的激光功率。在2015和2016年的新设备测试中,顺利地对众多的鳟鱼群展开了识别。Shaw说道,该系统可以更进一步改良,通过一项称作扫帚式扫瞄的技术,其激光束被扫瞄成一条线,可覆盖面积更加长的区域。

这将容许对整个湖区展开扫瞄,比在当前设置中用于的单个相同角度激光器更加慢。研究人员还致力于研发额外的工具,以协助用户较慢地将激光雷达分解的数据转化成为可操作者的信息,并使系统适应环境其他类型的淡水生态系统。“我们感兴趣的是研发自动化的鱼类观测算法,后用这种方法作为一种常规的工具来协助渔业生物学家对付侵略的湖鳟鱼,”Shaw说道,“我们也正在探寻用于这种激光雷达,融合多光谱和低光谱光学系统,以监测河流健康状况。

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