आधुनिक मत्स्य प्रबंधन में जलमग्न डिटेक्शन उपकरणों की भूमिका

घटना: प्रौद्योगिकी-संचालित मत्स्य पद्धतियों की ओर परिवर्तन

लगभग 2020 के बाद से मछली पकड़ने के उद्योग में काफी बदलाव आया है। अब लगभग दो तिहाई बड़ी वाणिज्यिक मछली पकड़ने वाली नावों में मछलियों को बेहतर ढंग से पकड़ने और पर्यावरणीय नियमों का पालन करने के लिए जलमग्न सेंसर और अन्य तकनीकी उपकरणों का उपयोग किया जा रहा है। क्यों? खैर, 2024 में आ रहे नए शोध में दिखाया गया है कि जब मछुआरे इन तकनीकों को अपनाते हैं, तो उन्हें पुरानी विधियों का उपयोग करने वालों की तुलना में 41 प्रतिशत कम छोटी मछलियाँ पकड़ने को मिलती हैं। आज के अधिकांश कप्तान बहु-किरण सोनार प्रणालियों के साथ-साथ ऐसे कंप्यूटर प्रोग्राम पर निर्भर करते हैं जो विभिन्न मछलियों के बीच अंतर कर सकते हैं। ये उपकरण उन्हें सभी दिशाओं में मछली के झुंडों के स्थान को देखने में मदद करते हैं, जिससे कटाई से पहले न्यूनतम मछली आकार के बारे में नियमों का पालन करना आसान हो जाता है।

सिद्धांत: सोनार मछली स्टॉक मूल्यांकन को कैसे बढ़ाता है

नवीनतम इमेजिंग सोनार तकनीक वास्तव में मछलियों के घने समूहों के भीतर एकल मछलियों के आकार को 1.8 मेगाहर्ट्ज़ आवृत्ति की किरणें भेजकर पहचान सकती है। निरीक्षण परीक्षणों से पता चलता है कि यह मछलियों की लंबाई के लगभग सटीक माप प्रदान करता है, जो लगभग प्लस या माइनस 7 सेमी है। इन प्रणालियों को विशेष बनाने वाली बात उनकी द्वि-अक्षीय स्कैनिंग क्षमता है। पारंपरिक इको साउंडर की तरह केवल सतह को देखने के बजाय, ये प्रणाली जल स्तंभ के सम्पूर्ण आयतन के आधार पर जैवभार की गणना करती हैं। मछुआरों और शोधकर्ताओं ने वास्तविक ट्रॉल पकड़ के खिलाफ इसका परीक्षण किया है, और खुले पानी और तली में रहने वाली मछलियों दोनों में मौजूद मछलियों के प्रकारों का पता लगाने में यह लगभग 89% समय तक परिणामों के अनुरूप होता है।

प्रवृत्ति: वाणिज्यिक मछली पकड़ ऑपरेशन में वास्तविक समय डेटा एकीकरण

मछुआरे अब अपने सोनार के पठन को सैटेलाइट से जुड़े डैशबोर्ड पर सिर्फ लगभग 90 सेकंड में प्रोसेस और प्रदर्शित कर सकते हैं, जो उन्हें अपने पकड़ के कोटा को वास्तविक समय में प्रबंधित करने में मदद करता है। नई प्रणाली नाव के कप्तानों को उन क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति देती है जहाँ पर्याप्त परिपक्व मछलियाँ हैं, साथ ही साथ संरक्षित क्षेत्रों और उन स्थानों से बचा जा सकता है जहाँ मछलियाँ बहुत छोटी हैं। उत्तरी अटलांटिक में हेरिंग मछली पकड़ने के क्षेत्रों से प्राप्त प्रारंभिक परिणाम भी एक दिलचस्प घटना दिखाते हैं। जब नावें इन वास्तविक समय वाले सोनार मानचित्रों को अपने स्वचालित छँटाई उपकरण के साथ जोड़ती हैं, तो वे सही तरह की मछलियों का लगभग 23 प्रतिशत अधिक रख पाती हैं। यह तर्कसंगत है क्योंकि समुद्र में गलत चीजों के पीछे समय बर्बाद करना किसी को नहीं चाहिए।

इमेजिंग सोनार मछली की लंबाई का सटीक अनुमान लगाने में कैसे सक्षम बनाता है

इमेजिंग सोनार प्रणालियों ने मछली जैव द्रव्यमान के आकलन में क्रांति ला दी है, जिससे गैर-आक्रामक लंबाई मापन की क्षमता प्रदान हुई है। संकेत प्रसंस्करण और ट्रांसड्यूसर तकनीक में हालिया प्रगति ने इन प्रणालियों को चुनौतीपूर्ण जलीय परिस्थितियों में भी मिलीमीटर-स्तर की परिशुद्धता प्राप्त करने में सक्षम बना दिया है।

इमेजिंग सोनार का उपयोग करके मछली की लंबाई के आकलन में एल्गोरिथमिक दृष्टिकोण और कैलिब्रेशन

आज की इमेजिंग सोनार प्रणालियाँ मछलियों में तैरने वाले अंग (स्विम ब्लैडर) का पता लगाने और उन जटिल ध्वनिक छायाओं को पढ़ने के लिए किनारा संसूचन तकनीकों के साथ मशीन लर्निंग को जोड़कर काम करती हैं। पिछले साल किए गए कुछ परीक्षणों में दिखाया गया कि ये प्रणालियाँ लगभग पूर्ण पठन के काफी करीब पहुँच गई हैं, छह व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण मछलियों के प्रकारों में लंबाई के मापन के लिए लगभग 97% सटीकता प्राप्त कर ली गई, लेकिन केवल तभी जब उन्हें ज्ञात लंबाई की मानक संदर्भ वस्तुओं के खिलाफ ठीक से समायोजित किया गया था। अधिकांश विशेषज्ञ सुझाव देते हैं कि प्रतिदिन समायोजन किया जाए जिसमें निश्चित धातु की छड़ों के साथ-साथ कैद में रखी गई वास्तविक जीवित मछलियों को भी शामिल किया जाए। इससे समय के साथ तापमान परिवर्तनों के कारण सोनार उपकरणों में होने वाले प्रभावों की भरपाई करने में मदद मिलती है। इन समायोजनों को सही ढंग से करने से जल के नीचे विश्वसनीय डेटा संग्रह सुनिश्चित करने में बहुत अंतर आता है।

उच्च-रिज़ॉल्यूशन सोनार आकार अनुमानों का क्षेत्र में सत्यापन

बेरिंग सागर में परीक्षण के दौरान पाया गया कि मछलियों की लंबाई के लिए सोनार द्वारा मापे गए आंकड़ों और जाल से ली गई वास्तविक मापों के बीच लगभग 92 प्रतिशत मिलान था (जैसा कि NOAA द्वारा 2022 में बताया गया था), जिसमें लगभग 15 हजार अलग-अलग मछली नमूनों का अध्ययन शामिल था। शेष 8 प्रतिशत अंतर मुख्य रूप से तेजी से गति करने वाली खुले समुद्र की मछलियों के कारण था, क्योंकि सोनार केवल 30 फ्रेम प्रति सेकंड पर छवियां लेता है और कभी-कभी इन जीवों के गति के दौरान पूरी तरह से फैल जाने पर उन्हें यह छवि नहीं पकड़ पाता। आधुनिक उपकरण इस समस्या को हल करने के लिए विशेष कंप्यूटर प्रोग्राम चलाते हैं जो मछली के झुंडों के ऊपर और पानी की सतह के नीचे दोनों ओर से कई अलग-अलग कोणों पर विश्लेषण करके समग्र रूप से बेहतर अनुमान प्राप्त करने का प्रयास करते हैं।

विवाद विश्लेषण: दृश्य पहचान और सोनार-प्राप्त माप के बीच अंतर

इमेजिंग सोनार निश्चित रूप से उन झंझट भरी माप की पूर्वाग्रहों को दूर करता है जो गोताखोर पेश कर सकते हैं, लेकिन फिर भी मछलियों के लिए इसकी प्रभावशीलता पर कुछ असहमति है जो फ्लाउंडर की तरह चपटी होती हैं। पिछले साल के एक अध्ययन में एक दिलचस्प बात सामने आई: चपटी मछलियों में मापी गई लंबाई में लगभग 22% अधिक अंतर आया, गोल मछलियों की तुलना में। समस्या यह प्रतीत होती है कि सोनार उपकरण इन चपटे जीवों के समुद्र तल के साथ झूठी स्थिति के कारण भ्रमित हो जाता है, और उनके कोण को वास्तविक लंबाई में परिवर्तन समझ लेता है। लेकिन यहाँ अच्छी खबर है: जब लोगों ने क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों स्कैन में माप की जाँच करने वाली उन आकर्षक ड्यूल बीम प्रणालियों का उपयोग करना शुरू किया, तो त्रुटि दर 5% से नीचे चली गई। यही कारण है कि अधिक शोधकर्ता इस तकनीक के साथ जुड़ रहे हैं, भले ही कभी-कभी तकनीकी खामियाँ आएँ।

जटिल वातावरण में ARIS सोनार: सटीक मछली का पता लगाना और आकार निर्धारण

मटमैले जल में मछली का पता लगाने और आकार निर्धारण के लिए ARIS सोनार के संचालन लाभ

अनुकूली रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग सोनार प्रणाली, जिसे ARIS के नाम से जाना जाता है, तब बहुत अच्छा काम करती है जब दृश्यता कम होती है और सामान्य ऑप्टिकल तकनीकें अब काम नहीं करतीं। यह सोनार लगभग 1.8 मेगाहर्ट्ज़ की उच्च आवृत्ति वाले संकेत भेजता है जो पानी में मिट्टी और गाद के माध्यम से भी देख सकते हैं। यह इतनी विस्तृत छवियाँ बनाता है कि यह मछलियों के आकार को अलग-अलग पहचान सकता है, जिसमें बीम चौड़ाई पर लगभग 0.3 डिग्री की सटीकता होती है। यह उन धुंधली नदियों में तलधारी मछलियों जैसे कटफ़िश और कार्प के आकार का पता लगाने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है जहाँ सब कुछ एक जैसा दिखता है। 2021 में Fisheries Research में प्रकाशित एक अध्ययन ने एक दिलचस्प बात भी दिखाई। उन्होंने मंद प्रकाश वाली मछलीघर की स्थितियों में ARIS का परीक्षण किया और विभिन्न मछली प्रजातियों की लगभग 82 प्रतिशत सही पहचान प्राप्त की। गंदे पानी में रंग धुंधले हो जाते हैं, इसलिए इस प्रणाली में मछलियों की गति और उनके शरीर के आकार को देखा जाता है। इस तकनीक का उपयोग करने वाले क्षेत्र कार्यकर्ताओं का कहना है कि उन्हीं जलाशयों में जाल खींचने की तुलना में आकलन में लगभग 40 प्रतिशत कम समय लगता है, जो उन कठिन क्षेत्र सर्वेक्षणों के दौरान विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहाँ हर मिनट मायने रखता है।

केस अध्ययन: मिसिसिपी नदी कैटफ़िश सर्वेक्षण में ARIS तैनाती

2022 में, वैज्ञानिकों ने मिसिसिपी नदी में जाने वाले लगभग 15 मील लंबे बहुत गंदे जलमार्गों के साथ-साथ उन आकर्षक ARIS 3000 सिस्टम को तैनात किया। जो उन्होंने पाया वह वास्तव में काफी आश्चर्यजनक था। उनके सोनार उपकरण पूरे स्कूलों में एक साथ घने रूप से भरे होने पर भी लगभग 2 सेंटीमीटर तक के व्यक्तिगत कैटफ़िश आकार के बीच अंतर बता सकते थे। पता चला कि वहाँ लगभग 18,700 प्रजनन करने वाली परिपक्व मछलियाँ थीं, जो किसी के द्वारा पहले अनुमानित से काफी अधिक थीं। उन्होंने बाद में कुछ चुनिंदा जालबंदी संक्रियाओं के द्वारा इन संख्याओं की जाँच भी की। सबसे अच्छी बात? यह विधि प्रजनन क्षेत्रों में से किसी में भी हस्तक्षेप नहीं करती थी, जो संरक्षण प्रयासों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, इसने मत्स्यपालन अधिकारियों को पारंपरिक सर्वेक्षणों के लिए सप्ताहों तक प्रतीक्षा किए बिना वास्तविक समय में उपलब्ध मछलियों की संख्या के बारे में त्वरित डेटा प्रदान किया।

रणनीति: स्कूल भेदभाव के लिए ट्रांसड्यूसर स्थान और फ्रेम दर का अनुकूलन

सर्वोत्तम परिणामों के लिए, जल सतह के लगभग 1.2 से 1.5 मीटर नीचे ARIS ट्रांसड्यूसर लगाएं। यह गहराई सिस्टम की वस्तुओं का पता लगाने की सीमा (अधिकतम लगभग 40 मीटर) और लगभग 2 मिमी प्रति पिक्सेल संकल्प तक विस्तृत छवियां प्राप्त करने के बीच एक अच्छा संतुलन बनाने में मदद करती है। तेज पानी की धारा के साथ काम करते समय, फ्रेम दर को 15 फ्रेम प्रति सेकंड तक बढ़ाने से बहुत अंतर पड़ता है। हमने देखा है कि तेज बहते पानी में मछलियों की लंबाई की गणना करते समय गति के कारण धुंधलापन उत्पन्न होता है, जिससे स्पष्ट पठन भी खराब हो जाते हैं। हमारे क्षेत्र अनुभव ने एक दिलचस्प बात और दिखाई है। धारा की दिशा में लगभग 30 डिग्री के कोण पर सोनार इकाई को स्थापित करने से झुंड के भीतर अलग-अलग मछलियों को पहचानने की हमारी क्षमता में काफी वृद्धि होती है। यह विशेष रूप से मैले पानी में अच्छी तरह काम करता है जहां अवसाद का स्तर अधिक होता है, जिससे हमारे परीक्षण के अनुसार भेदभाव क्षमता लगभग एक तिहाई तक बेहतर हो जाती है।

उच्च-आवृत्ति सोनार सटीकता में तकनीकी सीमाएं और उन्नति

उच्च-आवृत्ति सोनार मापन में तरंगदैर्घ्य बनाम लक्ष्य संकल्प के बीच समझौता

1 मेगाहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति पर संचालित जल के नीचे का पता लगाने वाला उपकरण मिलीमीटर स्तर का संकल्प प्राप्त करता है, लेकिन आवृत्ति और प्रभावी सीमा के बीच व्युत्क्रम संबंध का सामना करता है। छोटे तरंगदैर्घ्य (1.6 मेगाहर्ट्ज़ पर 2.3 मिमी) मछली की रीढ़ की हड्डी के सटीक माप को सक्षम करते हैं, जबकि उप-500 किलोहर्ट्ज़ प्रणालियाँ विस्तृत विवरण का त्याग 30% अधिक गहराई तक पहुँच प्राप्त करने के लिए करती हैं। मत्स्य पालन अब 1.2–2 मेगाहर्ट्ज़ प्रणालियों को तैनात कर रहे हैं जहाँ <25 मीटर की गहराई 0.5 सेमी लक्ष्य संकल्प को 85% संकेत संधारण के साथ संतुलित करने की अनुमति देती है। हाल के एल्गोरिदम उन्नयन चरण-अंतर अनुक्रम विश्लेषण के माध्यम से तन्द्रता हस्तक्षेप पर काबू पाते हैं।

डेटा बिंदु: 1.6 मेगाहर्ट्ज़ सोनार रीडिंग के साथ जाल सैंपलिंग के बीच 92% सहसंबंध (NOAA, 2022)

चेसापीक बे के नदीमुखों में एनओएए के तुलनात्मक अध्ययन ने 12 प्रजातियों के लिए ट्रॉल पकड़ के आधार पर सोनार-प्राप्त मछली की लंबाई की पुष्टि की। 1.6 मेगाहर्ट्ज प्रणालियों ने प्राप्त किया: - धारीदार बास (35–80 सेमी सीमा) के लिए 2.8% माध्य निरपेक्ष त्रुटि - आकार-वितरण हिस्टोग्राम में 91.7% ओवरलैप विसंगतियाँ मुख्य रूप से 18 मीटर से अधिक गहराई के पानी में हुईं, जहाँ ध्वनिक छाया से माप की निरंतरता में 14% की कमी आई।

उद्योग का विरोधाभास: उच्च आवृत्ति – हमेशा बेहतर – गहरे पानी में संकेत अस्त-व्यस्तता

जबकि 2.4 मेगाहर्ट्ज प्रणालियाँ 0.3 सेमी की विशेषताओं को संकल्पित करती हैं, गोलाकार प्रसार हानि के कारण उनकी प्रभावी सीमा प्रति 10 मीटर गहराई वृद्धि पर 48% तक घट जाती है। 40 मीटर की गहराई पर, 400–700 किलोहर्ट्ज विकल्प उच्च आवृत्ति इकाइयों की तुलना में 72% लक्ष्य पहचान सटीकता बनाए रखते हैं, जो केवल 29% है। ठंडे पानी के थर्मोक्लाइन उच्च आवृत्ति संकेतों को और खराब कर देते हैं—2023 के क्षेत्र परीक्षणों में 10°C परतों के नीचे 1.8 मेगाहर्ट्ज बीम अस्त-व्यस्तता दर तीन गुना बढ़ गई।

क्षेत्र-आधारित और पारंपरिक मछली आकार माप: एक व्यावहारिक तुलना

फील्ड-आधारित मछली आकार मापन तकनीकों के पोर्टेबिलिटी और गति लाभ

अब शोधकर्ताओं के पास कुछ काफी उल्लेखनीय अंडरवाटर उपकरण हैं जो उन्हें 4 किलो से कम वजन वाले इन छोटे हैंडहेल्ड सोनार उपकरणों का उपयोग करके मछलियों की गणना करने की अनुमति देते हैं। इन उपकरणों को छोटी नावों या यहां तक कि स्थल से भी फेंका जा सकता है, जो पुराने तरीकों की तुलना में एक बड़ा सुधार है जहां बड़ी टीमों को पूरे दिन जाल खींचने में और फिर पकड़ी गई चीजों को छांटने में घंटों लग जाते थे। नए फील्ड सिस्टम पूरे झुंड के आकार के बारे में तुरंत पढ़ने का परिणाम देते हैं, अक्सर केवल 10 मिनट में। परीक्षणों में दिखाया गया है कि दृश्यता बहुत खराब होने पर भी ये पोर्टेबल इमेजिंग सोनार लगभग 89% सटीकता प्राप्त करते हैं, महंगे प्रयोगशाला उपकरणों के समकक्ष प्रदर्शन करते हैं, लेकिन प्रतिदर्शों को प्रयोगशाला में भेजने के बाद दिनों तक परिणाम की प्रतीक्षा किए बिना।

सोनार की तुलना पारंपरिक मछली मापन विधियों से: पकड़-आधारित नमूनाकरण बनाम गैर-आक्रामक इमेजिंग

जब वैज्ञानिक मछलियों का अध्ययन करने के लिए उन्हें पकड़ते हैं, तो वे वास्तव में पारिस्थितिकी तंत्र में बाधा डालते हैं और आकार के बारे में कुछ महत्वपूर्ण जानकारी से चूक जाते हैं। प्रवाल भित्ति की मछली आबादी को मापते समय गोताखोर अक्सर बड़ी मछलियों को याद कर देते हैं, जिससे लंबाई का अंदाजा लगभग 12% तक कम हो जाता है, जैसा कि स्टीरियो-सोनार तकनीक के अध्ययनों द्वारा पाया गया है। गैर-आक्रामक इमेजिंग तकनीकें समुद्री जीवन को मारे या नुकसान पहुँचाए बिना बेहतर परिणाम प्रदान करती हैं। मत्स्य पालन अनुसंधान में प्रकाशित एक अध्ययन को उदाहरण के रूप में लें, जहाँ यह पाया गया कि सोनार द्वारा स्नैपर मछली की आबादी के लिए पढ़ने के परिणाम गोताखोरों द्वारा जल के भीतर दृश्य रूप से गिने जाने की तुलना में लगभग 5% अधिक सटीक थे। फिर भी, पुरानी विधियाँ अभी भी प्रचलित हैं क्योंकि वे कुछ प्रकार की जैविक जानकारी के लिए आवश्यक हैं जो सोनार अभी तक प्राप्त नहीं कर सकता, जैसे मछली की हड्डियों के भीतर के वे मूल्यवान आयु वलय जो हमें उनके इतिहास और वृद्धि प्रतिरूपों के बारे में बहुत कुछ बताते हैं।

रणनीति: सोनार और शारीरिक ट्रॉल्स के संयोजन वाले संकर निगरानी कार्यक्रम

मत्स्य प्रबंधन समूह नियमित सोनार स्कैन को जो प्रतिदिन लगभग 2 से 5 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र कवर करते हैं, के साथ-साथ चयनात्मक ट्रॉलिंग जो सामान्य तीव्रता के लगभग 10% पर की जाती है, के संयोजन का उपयोग बढ़ा रहे हैं। इस संयोजन से समुद्री आवासों को होने वाले नुकसान में लगभग 40 से 60 प्रतिशत की कमी आती है, और यह शोधकर्ताओं को सोनार स्क्रीन पर देखी गई छवियों की तुलना जाल में पकड़ी गई वास्तविक मछलियों से करने की अनुमति देता है। पिछले वर्ष NOAA के परीक्षण संचालन के परिणामों के अनुसार, पारंपरिक ट्रॉलिंग सर्वेक्षणों की तुलना में इस मिश्रित विधि से समुद्र में वापस फेंकी जाने वाली मृत मछलियों में लगभग 18% की कमी आई। तो मूल रूप से, मछली की आबादी के बारे में सटीक जानकारी प्राप्त करने और पारिस्थितिक तंत्र की सुरक्षा दोनों के लिए विभिन्न तकनीकों का मिश्रण बेहतर तरीके से काम करता प्रतीत होता है।