SUPERB UNDERVATTENSINVENTERING I FINLAND FRÅN BÅT OCH HELIKOPTER UMF Workshop: Ny teknik inom marin miljöövervakning & kartering 2012.12.03-04 Michael Haldin Naturtjänster (Finland)
TEKNIKEN = SVAR, INTE UTGÅNGSPUNKT Målsättning: Noggrannhet (artnivå, individnivå, tid & rum) Täckningsgrad Skala ( hela kusten < > muddringsansökan) Upprepning (monitoring engångsinventering) Ramar (N2000, HELCOM, CBD, hotade arter, MSFD, nationella program, MKB, forskning) Resurskrav: Utrustning (egen, samarbete, upphandling) Kunnande (planering, utförande, upphandling) Tidsramar (ett år några år fortlöpande) Utnyttjande ( bara eget allmänt tillgängligt)
DATANOGRANNEHT DEN MARINA METODIK-RYMDEN EXAKTA VIDEO LUDDIGA SMÅ/GLESA YTA & TÄCKNINGSGRAD STORA/TÄTA
NATIONELL VIDEOINVENTERING (FIN) Standardiserad metod (VELMU): Omgivningsmodellerade samplingspunkter 60 sekunders videosnutt Substrat enligt kornstorlek (täckningsgrad) Växtlighet enligt art/grupp (höjd & täckningsgrad) Praktiskt utförande: Kostnad: 2012/2013 ca. 11000 videopunkter årligen Totalt ca. 60000 videopunkter (2005-2012) VELMU aktivt till 2015 (tot. ca. 100000 punkter) Kostar ca. 120000 per fältteam (1000 punkter) + ev. investeringar & styrning
VELMU EXEMPEL FRÅN KVARKEN (FIN) Tre olika samplingsregimer: totalt ca. 6000 punkter (pseudo)random 100 m grid 1000 m grid Målsättning: att skapa heltäckande kartor över marina landskap VASA 20 km
30 km DAGSSCHEMA FÖR VIDEOINVENTERING 08:00 08:30 30 km 09:15 Ankomst till arbetsplatsen Utrustningen klar & packad i bilen Båten tankad & lastad, avfärd från hamnen 30 km 15:00 10:30 10:15 Inventeringen avslutas EFFEKTIV INVENTERINGSTID = 4,5 h Inventeringen påbörjas Ankomst till inventeringsområdet 16:00 30 km 16:45 18:00 Ankomst till hamnen Ankomst till kontoret, urlastning Service, datalagring, epost, rapportering, rese-räkningar etc. avklarade = hem
PROBLEM MED VIDEOINVENTERING Spatiell positionering: Provtagning var? Var var provtagningen egentligen? Temporal positionering: Provtagning när? Korrelation enligt årstid (hur?). Bildkvaliteten: HD-kvalitet ca. 6X mer information än PAL, stillbilder 10X mer info än HD-video (per bild)... Färgkalibrering? Grumliga vatten dåligt siktdjup
MERA PROBLEM MED VIDEOINVENTERING Klassning av arter & substrat: Många arter oklassningsbara från video Kvalitet: täckningsgrad & höjd svåra att bestämma Fina substrat svåra att klassa (sandy mud, muddy sand, gravelly sandy mud etc.) Lösa sediment & påväxt svårt att klassa Upprepbarhet: Hur göra om samma videopunkt/transekt på nytt? Hur filma från samma flyghöjd varje gång? Effektivitet: Hur få mera och bättre data för mindre pengar? Vem klassar tiotusentals minuter undervattensvideo?
ÄNNU MERA PROBLEM... Videoprovtagningens egen täckning : 2005 2015: 100 000 punkter En punkt = 10 x 2 m = ca. 20 m 2 Finlands territorialvatten = 24 350 km 2 Totalt täckning = 0.0008 % Användningsändamål ännu luddigt : 2012/2013 ca. 11000 videopunkter årligen Totalt ca. 60000 videopunkter (2005-2012) VELMU aktivt till 2015 (tot. ca. 100000 punkter) Problem med djupa eller grunda områden: Alternativa metoder?
NYTT HD-SYSTEM (2012) Övergång till HD-video (1080p) : Nytt heldigitalt HD-dropkamerasystem: prototyp färdig 2012 (Superb/VelmuTek & FIN/SWE) Baserad på digital industrikamera-teknik Modulär design från början
DROP, DRIVE OR ROV... Kompletterande videometoder: Drop-video: snabb, billig punktsampling Drive-video: mera material, liten prisökning, ger mått på komplexitet & mosaik, punkter kan klippas lös ur videodatat ROV: överlägsen vid manuell kartläggning/sökning DROP-VIDEO DRIVE-VIDEO ROV
DRIVE -VIDEO (2013) Generation II av HD-dropkameran: 2012/2013 friflygande videokamera (Superb) Samma kamerateknik Håller aktivt höjd från botten Nedåtriktad stillkamera Mätning av omgivningsvariabler samt djup & höjd Kombinerad med mikro-sidescan sonar (2 mm 2 )
BÄTTRE VIDEOKVALITET (2012-2014) Digital efterbehandling: Färgkorrektion & färgdjup Polariseringsbehandling Skärpning & kontrast Överkorrektion
MACHINE VISION (2013-) Datorbaserad klassning av video: Genetiska algoritmer ( machine learning ) Kombination mellan video & andra sensorer Automatisk klassning av substrat Artklassning enligt struktur och färg Artklassning med reflektans/fluorecens Mått på biomassa per art/artgrupp Steinvall et al 2012:
HELHETSÖVERSIKT (FIN) 2004 Första dropvideosystemet i bruk (PAL) 2013 Ny drive-video utg. från samma plattform. 2014-2016 Nya ROV- och AUVversioner. 2007-2011 Standardiserade dropvideo-inventeringar 2013-2014 Inkoppling av olika sensorer (djup, CTD etc.) 2015-2016 Sammanlänka sensorer med styrautomatik 2012 Övergång till nytt HDkamerasystem. 2013-2014 Bildbehandling & maskinell analys 2015-2017 Sammanlänka sensorer med automatisk analys 2012-2013 Fördubbling av antal videopunkter/år. 2013-2015 Fortsatt videosampling + habitatmodellering 2016-2020 MSFD-baserad videoinventering.
DATANOGRANNEHT DEN MARINA METODIK-RYMDEN EXAKTA VIDEO MIKROHELIKOPTER (UAV) LUDDIGA SMÅ/GLESA YTA & TÄCKNINGSGRAD STORA/TÄTA
UAV-HELIKOPTER Metod: Fördelar: Producera noggranna (pixel < 1 cm 2 ) heltäckande flygbildsmosaiker lätt och billigt Korrelera strukturerna i bilden med arter/artgrupper via snorkling/dyk Fri flyghöjd 2-250 m (= ställbar noggrannhet) Ruttplanering på kontoret Upprepbarhet (samma rutt X gånger/år, Y år) Personalutbildning = 1 dag + 4 dagar träning Noggranna bildmosaiker utan gräns
UAV-FLYGBILDSMOSAIK
TACK!