Қазіргі заманғы балық шаруашылығын басқаруда су астындағы детекторлық жабдықтың рөлі

Құбылыс: Технологиялық жетекшілікпен жүргізілетін балық шаруашылығы тәжірибелеріне ынталандыру

Балық аулау саласы 2020 жылдан бастап әлдеқайда өзгеріске тікелей ұшырады. Қазіргі уақытта ірі коммерциялық балық аулайтын қайықтардың шамамен екі үштен бірі балықты тиімді аулау және экологиялық нормаларға бағыну үшін су астындағы датчиктер мен басқа да техникалық құрылғыларды пайдалануда. Неге? Соңғы 2024 жылғы зерттеулер көрсеткендей, балықшылар осы технологияларды қолданған кезде, ескі әдістерді қолданатындармен салыстырғанда 41 пайызға азырақ жас балық аулайды. Қазіргі кезде көптеген капитандар көп сәулелі гидролокатор жүйелерін және әртүрлі балық түрлерін ажыратуға мүмкіндік беретін компьютерлік бағдарламаларға сүйенеді. Бұл құралдар балық орналасқан жерді барлық бағытта көруге көмектеседі және балықты жинау алдында минималды балық өлшемдеріне сәйкестікті қамтамасыз етуге жеңілдетеді.

Принцип: Гидролокатор балық қорын бағалауды қалай жақсартады

Ең соңғы бейнелеу сонарлық технологиясы 1,8 МГц жиілікті сәулелерді шығару арқылы балықтардың қою стайының ішінен жеке балық пішіндерін анықтай алады. Калибрлеу сынақтары балықтардың ұзындығын ±7 см дәлдікпен өлшей алатынын көрсетті. Бұл жүйелердің ерекшелігі — екі осьті сканерлеу мүмкіндігі. Дәстүрлі эхо-санауыштар сияқты тек бетін ғана емес, су бағанының бойындағы көлемдік өлшеулерге негізделген биомассаны есептейді. Балықшылар мен зерттеушілер нақты тартпа торлармен салыстырып сынақ өткізді, ал нәтижелер ашық сулардағы және түбінде мекендейтін балықтардың түрлерін анықтауда 89% жағдайда сәйкес келді.

Тренд: Коммерциялық балық аулау операцияларында нақты уақыт режиміндегі деректерді интеграциялау

Балықшылар су астын сканерлегеннен шамамен 90 секунд өткеннен кейін сонарлық оқуларды өңдеуді және серіктаспанға қосылған басқару тақтасында көрсетуді алған кезде, олар ұстаған балықтарының квотасын оперативті түрде басқара алады. Жаңа жүйе қорғалатын аймақтар мен балықтар тым кішкентай болатын жерлерден қашып, тек жеткілікті мөлшерде жетілген балықтар бар аймақтарға назар аударуға мүмкіндік береді. Солтүстік Атлантида аудандарындағы сазан балық аулау нәтижелері қызықты нәрсе көрсетті. Қайықтар осы нақты уақыттағы сонарлық карталарды автоматты сұрыптау жабдықтарымен қосқан кезде, олар қажетті балық түрлерінің шамамен 23 пайызын артық сақтай алады. Бұл теңізде дұрыс емес нәрселерді қуып, уақытты көтермеуге ешкім құмар емес, сондықтан осындай нәтиже логикалық.

Суретке түсіру сонары балық ұзындығын дәл бағалауға қалай мүмкіндік береді

Бейнелеу сонар жүйелері балықтардың биомассасын бағалауда инвазиялық емес ұзындық өлшеу мүмкіндігін қамтамасыз ету арқылы революция жасады. Сигналдарды өңдеу мен трансдьюсер технологиясындағы соңғы жетістіктер бұл жүйелердің күрделі су асты жағдайларында да миллиметрлік дәлдікке жетуге мүмкіндік береді.

Бейнелеу сонарын қолданып, балықтардың ұзындығын бағалаудағы алгоритмдік тәсілдер мен калибрлеу

Бүгінгі күнгі бейнелік сонар жүйелері балықтардың жүзбе қансырларын анықтау үшін күрделі акустикалық көлеңкелерді оқу үшін шетін анықтау әдістерін машиналық оқытумен ұштастырады. Өткен жылы жасалған кейбір сынақтар бұл жүйелердің алты түрлі коммерциялық маңызы бар балықтар бойынша өлшеулерде 97% дәлдікке жететінін, бірақ белгілі ұзындықтағы стандарттық эталондық нысандарға қатысты дұрыс калибрленген кезде ғана жетістікке жететінін көрсетті. Көпшілік сарапшылар күнделікті калибрлеуді ұсынады, оған белгілі метал штангалар мен тұтқында өмір сүріп жатқан нақты тірі балықтар енеді. Бұл температураның өзгеруі уақыт өте келе сонар жабдығына әсер етуін түзетуге көмектеседі. Дұрыс калибрлеу сенімді деректерді су астында жинауды қамтамасыз етуде айтарлықтай айырмашылық жасайды.

Жоғары бөлшектеуіштік сонардың өлшем бағаларының өрісте тексерілуі

Беринг теңізінде жүргізілген сынақтар NOAA-ның 2022 жылғы мәліметтері бойынша сонардың өлшеген балық ұзындықтары мен тордан алынған нақты өлшемдер арасында шамамен 92 пайыз сәйкестік бар екенін көрсетті, мұнда шамамен 15 мың жеке балық үлгісі зерттелді. Қалған 8 пайыздық айырмашылық негізінен тез қозғалатын ашық океандық балық түрлерінен туындады, себебі сондар тек секундына 30 кадр жылдамдығымен суреттерді түсіреді және кейде осы жануарлар қозғалыс кезінде толық созылған кезде оларды ұстай алмайды. Қазіргі заманғы жабдықтар балық стайының судың үстінен де, астынан да бірнеше бұрыштан суреттерін талдауға бағытталған арнайы компьютерлік бағдарламаларды қолданып, осы мәселені шешуге тырысады.

Талас талқылау: Визуалды анықтау мен сондар арқылы анықталған өлшемдер арасындағы айырмашылықтар

Бейнелеу үшін сонарды қолдану сүзгіштер енгізуі мүмкін болатын дәлсіздікті алып тастайды, бірақ көз шұбар балықтар сияқты жазық балықтар үшін оның қаншалықты жақсы жұмыс істейтіні жөнінде әлі де пікір қайшылықтары бар. Өткен жылы жасалған зерттеуде қызықты нәтиже көрсетілді — жазық денелі балықтардың өлшемдеріндегі айырмашылық шамамен 22% жуық үлкен болды, ал дөңгелектерге қарағанда бұл көрсеткіш аз болды. Мәселе сонар жабдығының бұл жазық жануарлар теңіз түбіне қалай жататынын дұрыс түсінбеуінде, олардың орналасу бұрышын нақты ұзындық өзгерісі деп қабылдап алады. Бірақ жақсы жаңалық мынада: адамдар горизонтальды және вертикальды сканерлеулер бойынша өлшемдерді тексеретін екі сәулелі жүйелерді қолдана бастағаннан бері қателік деңгейі 5%-дан төмен түсті. Кейбір уақытша ақаулар болса да, бұл технологияға барлаушылардың барынша қызығушылығының артуы түсінікті.

Күрделі Орталардағы ARIS Сонары: Балықтарды Дәл Анықтау және Өлшеп Бағалау

Ластанған Суларда Балықтарды Анықтау мен Өлшеуде ARIS Сонарының Жұмыс Ыңғайлылығы

ARIS деп аталатын бейімделушілік бейне беру сонары жақсы жұмыс істейді, әсіресе көрінетінлік нашар болғанда және дәстүрлі оптикалық әдістер енді тиімді болмаған кезде. Сонар судағы саз және шөгінділердің арқылы көре алатын 1,8 МГц жиіліктегі жоғары жиілікті сигналдарды шығарады. Ол 0,3 градус дәлдікті қамтамасыз ететін сәуле ені бойынша жеке балықтардың пішіндерін дәл анықтай алатын нақты бейнелер жасайды. Бұл барлығы бірдей көрінетін лайлы өзендердегі сом, сазан сияқты түбектегі өмір сүрушілердің өлшемдерін анықтау үшін өте маңызды. 2021 жылы Fisheries Research журналында жарияланған зерттеуде қызықты нәтиже көрсетілді. Зерттеушілер ARIS-ті бұлтылы аквариум жағдайларында сынақтан өткізді де, әртүрлі балық түрлерін 82 пайыз дұрыс анықтады. Жүйе лайлы суда түстердің жоғалуына қарамастан, балықтардың қозғалысы мен дене пішініне сүйенеді. Өрісте осы технологияны қолданған мамандар бағалауларға торлармен бірдей суларды шарлауға қарағанда шамамен 40 пайыз аз уақыт кететінін айтады, әсіресе әр минуты маңызды болатын қиын өрістік зерттеулер кезінде бұл өте маңызды.

Зерттеу жағдайы: Миссисипи өзеніндегі масқара балықтарды зерттеуде ARIS-ті пайдалану

2022 жылы ғалымдар Миссисипи өзеніне құятын 15 мильдік өте лайлы су арнасы бойына жасанды ARIS 3000 жүйесін орнатты. Олар тапқан нәтиже шынымен таң қалдырды. Сонарлық құрылғылар бір топ болып тығыз орналасқан кезде де, масқара балықтардың жеке дара өлшемдерін 2 сантиметрге дейін ажыратып тани алды. Шынында да, онда шамамен 18 700 ересек балық шабақтап отырғаны анықталды — бұл бұрын кімнің де болжамынан анағұрлым көп. Кейін олар санды тексеру үшін таңдамалы торлармен аулау жүргізді. Ең жақсысы — бұл әдіс шабақтану аймақтарына мүлдем әсер етпеді, бұл табиғатты қорғау жұмыстары үшін өте маңызды. Сонымен қатар, балықтардың нақты санын анықтау үшін апталар бойы күту қажет болмайтын, балық шаруашылығы қызметкерлеріне дер кезінде мәлімет берді.

Тактика: Трансдьюсерлерді орналастыруды және кадрлар жиілігін мектептерді ажырату үшін оптимизациялау

Ең жақсы нәтижеге қол жеткізу үшін ARIS трансдьюсерлерін су бетінің астында шамамен 1,2 — 1,5 метр тереңдікте орнату керек. Бұл тереңдік жүйенің объектілерді (максимум шамамен 40 метрге дейін) қанша қашықтыққа дейін анықтай алатыны мен пиксельге шаққанда шамамен 2 мм дәлдіктегі сапалы кескінді алу мүмкіндігін теңестіруге көмектеседі. Күшті су ағыны болған кезде кадрлар жиілігін секундына 15 кадрге дейін көтеру елеулі айырмашылық жасайды. Біз судың жылдам ағып жатқан жерінде балықтардың ұзындығын есептеу кезінде қозғалыс бұрылтылысы нәтижесінде басқаша да анық болатын оқылулар бұрмаланып кететінін байқадық. Сондай-ақ, өзіміздің тәжірибеміз қызықты бір нәрсені көрсетті. Эхолоттың юнитін төмен қарай шамамен 30 градус бұрышпен орналастыру біздің балықтар тобында жеке балықтарды ажырату қабілетімізді белсенді түрде арттырады. Бұл топырақ деңгейі жоғары болатын лайлы суларда ерекше жақсы жұмыс істейді және біздің сынақ нәтижелеріміз бойынша біз ажырату қабілетін шамамен үштен бір бөлікке жақсартамыз.

Жоғары жиілікті сонардың дәлдігі бойынша техникалық шектеулер мен жетістіктер

Жоғары жиілікті сонарлық өлшеулердегі толқын ұзындығы мен мақсаттың анықтылығының арасындағы қатынас

1 МГц-тен жоғары жиілікте жұмыс істейтін су астындағы детекторлар миллиметрлік масштабтағы анықтылыққа ие болады, бірақ жиілік пен тиімді қашықтық арасында кері қатынас байқалады. Қысқа толқындар (1,6 МГц-те 2,3 мм) балық омыртқасының дәл өлшемдерін мүмкіндік береді, ал 500 кГц-тен төменгі жүйелер тереңдікке 30% артық өту үшін нақтылықтан бас тартады. Балық шаруашылықтары 1,2–2 МГц жүйелерін 25 метрден төменгі тереңдіктерде 0,5 см мақсат анықтылығын 85% сигнал сақталуымен тепе-теңдестіру үшін пайдаланады. Соңғы алгоритмдік жетістіктер фазалық айырмашылық тізбегін талдау арқылы ластанған судың кедергісін еңсереді.

Мәлімет нүктесі: торлы үлгілеу мен 1,6 МГц сонарлық оқылулары арасындағы 92% байланыс (NOAA, 2022)

Чесапик шоғынының естуарияларындағы NOAA-ның салыстырмалы зерттеуі 12 түр бойынша тралдық ұстауларға қарсы сонар арқылы анықталған балықтардың ұзындықтарын растады. 1,6 МГц жүйелері мынадай нәтижелерге қол жеткізді: - шерлан (35–80 см аралық) үшін орташа абсолюттік қате 2,8% - өлшемдік таралу гистограммаларында 91,7% сәйкестік 18 м-ден терең суда өлшеулердің тұрақтылығы 14% төмендеген кезде негізгі айырмашылықтар пайда болды.

Индустриялық парадокс: Жиілік жоғары – Әрқашан жақсы – Терең судағы сигналдың өшуі

2,4 МГц жүйелері 0,3 см элементтерін ажыратса да, сфера тәрізді таралу жоғалтуына байланысты әрбір 10 м тереңдіктің өсуіне қарай олардың тиімді қашықтығы 48% құлдилайды. 40 м тереңдікте жоғары жиілікті құрылғылардың 29% дәлдігіне қарсы 400–700 кГц альтернативалары мақсатты танудың 72% дәлдігін сақтайды. Суық су термоклиналдары жоғары жиілікті сигналдарды одан әрі нашарлатады – 2023 жылғы жергілікті сынақтар 10°C қабаттарының төменгі жағында 1,8 МГц сәулелердің өшу деңгейі үш есе өсетінін көрсетті.

Жергілікті және дәстүрлі балық өлшемдерін өлшеу: Практикалық салыстыру

Су астында балық өлшемін өлшеудің өрісте жүргізілетін әдістерінің тасымалдануы мен жылдамдығының артықшылықтары

Зерттеушілер балықтарды санау үшін 4 кг-нан кем салмақты, қолда тасымалдауға ыңғайлы сонар құрылғыларын пайдаланады. Бұл құрылғылар кішкентай қайықтардан немесе жерден лақтырылуы мүмкін, бұл ескі әдістермен салыстырғанда үлкен жетістік болып табылады, онда үлкен топтар бүкіл күні суға торларды созып, одан кейін ауланғандарды сұрыптап отырды. Жаңа өрістік жүйелер балықтар тобының өлшемі туралы дер кезінде нәтиже береді, жиі 10 минут ішінде ғана. Сынақтар көрсеткендей, көру қабілеті нашар болған кезде де осындай тасымалданатын бейнелеу сонары шамамен 89% дәлдікке ие болды және зертханалық үлгілерді зертханаға жіберіп, күндер бойы нәтижелерді күтудің орнына қымбат зертханалық құралдармен бірдей нәтиже берді.

Сонардың дәстүрлі балық өлшеу әдістерімен салыстырылуы: Аулау негізіндегі сынамалау мен инвазивті емес бейнелеу

Ғалымдар зерттеу мақсатында балық аулап алған кезде, олар нақты экожүйеге араласып, өлшем туралы кейбір маңызды мәліметтерді жоғалтады. Стерео-сонарлық технологияны қолданатын зерттеулерге сәйкес, риф популяцияларын өлшеу кезінде сүңгуірлер үлкен балықтарды қарап қалып, ұзындықты шамамен 12% дәлсіз бағалайды. Емтияжық немесе теңіз тіршілігіне зиян келтірмейтін емес-инвазивті бейнелеу әдістері одан да жақсы нәтиже береді. «Fisheries Research» журналында жарияланған жұмысты мысал ретінде алуға болады, онда сом дабидағы популяциялар үшін сондарлық оқылулар сүңгуірлердің су астында визуалды санауына қарағанда шамамен 5% дәлірек болып шықты. Дегенмен, сондар әлі де қуып жете алмайтын биологиялық ақпарат түрлері үшін қажет болғандықтан, ескі мектеп әдістері қолданыста қалуда, мысалы балық сүйектеріндегі өмір саны мен өсу моделі туралы көп нәрсе айтып беретін бағалы жас сақиналар.

Стратегия: Сонар мен физикалық тартпаларды қосатын гибридті мониторинг бағдарламалары

Балық шаруашылығын басқару топтары күніне шамамен 2-ден 5 шаршы километрге дейінгі ауданды қамтитын әдеттегі дабдыл сканерлеуін және әдеттегі интенсивтіліктің шамамен 10% құрайтын таңдамалы траулингпен қоса бастап жатыр. Бұл комбинация теңіз орнына зиянды әсерді шамамен 40-60 пайызға қысқартады, сонымен қатар зерттеушілерге дабдыл экранында көрінетіндерді торға түскен нақты балықтармен тексеруге мүмкіндік береді. Өткен жылы NOAA өткізген сынақ нәтижесі бойынша, бұл аралас әдіс дәстүрлі траулдық бақылауға қарағанда океанға кері лақтырылатын өлі балықтар санын шамамен 18 пайызға азайтты. Сонымен, әртүрлі әдістерді қосу экожүйелерді қорғау мен балық популяциялары туралы дәл ақпарат алу үшін екеуіне де тиімді болып шықты.