Ein Überwachungstool zur Verfolgung des Überlebens von Korallenkolonien

Die Untergrundkartierung ist der Fernerkundungsansatz mit dem kleinsten Kartierungs-Footprint, bietet jedoch die höchste räumliche Auflösung. Es verwendet Unterwasserfotografie, die normalerweise von Schnorchlern oder Tauchern betrieben wird, und konzentriert sich auf einen sehr kleinen Bereich des Riffs. Der Ansatz zur Aufnahme von Fotos ist der gleiche wie bei der Kartierung mit Luftdrohnen. Die Nahbereichsphotogrammetrie kann sehr subtile Veränderungen des Korallenwachstums und -verlusts (z. B. Millimeterskala) aufzeichnen, was ein leistungsstarkes Werkzeug zur Überwachung von Auspflanzungsstandorten ist. 

Die Nahbereichsphotogrammetrie wird in Kombination mit einer Technik namens Structure-from-Motion (SfM) verwendet, um sehr hochauflösende dreidimensionale Modelle der Struktur des Riffs zu erstellen. 3D-Modelle der Riffstruktur können verwendet werden, um Veränderungen der Rauhigkeit zu überwachen, ein wichtiges Merkmal von Korallenriffen für korallenabhängige Fische und andere Riff-assoziierte Organismen. Neben der Struktur können auch Veränderungen in lebenden Korallen, Biodiversität, Krankheiten und Auswirkungen invasiver Arten überwacht werden.

3D-Punktwolke von Elkhorn Coral (Acropora palmata), erstellt aus Hunderten von Stereofotos. Bild © Steve Schill

Die Nature Conservancy (TNC) leitet diese Arbeit auf den Amerikanischen Jungferninseln (USVI), wo sie das Wachstum von transplantierten Korallenkolonien überwachen. Lesen Sie die unten stehende Fallstudie.

Fallstudie: Photogrammetrie zur Überwachung der Korallenrestaurierung im USVI

Karte der Inselkaribik mit Hervorhebung der Amerikanischen Jungferninseln. Bild © The Nature Conservancy

Das USVI Coral Innovation Hub, ein Zentrum zur Förderung von Innovation und Wissenschaft bei der Korallenrestaurierung in St. Croix, ist Teil der Caribbean Coral Strategy von TNC mit dem übergeordneten Ziel, skalierbare Lösungen zu entwickeln und bereitzustellen, um die Gesundheit von Korallenriffen zu verbessern und die Vorteile der Riffe zu maximieren für Mensch und Natur in einem sich wandelnden Klima. Der USVI Coral Innovation Hub umfasst eine landgestützte Korallengärtnerei und ein Forschungslabor sowie mehrere Korallengärtnereien im Wasser, in denen sexuelle und asexuelle Korallenvermehrungsansätze angewendet und für eine groß angelegte Korallenwiederherstellung getestet werden. Mit dem Ziel, neuartige Technologien und Überwachungsprotokolle zu entwickeln, um die Auswirkungen von Riffschutzbemühungen genau und effizient zu quantifizieren, wendet das USVI Coral Innovation Hub photogrammetrische Techniken an, um Korallenrestaurierungsprojekte in diesem Gebiet zu überwachen.

Durch Probennahmen zu Zeitpunkten vor, während und nach der Restaurierung kombinieren TNC-Korallenwissenschaftler im USVI konventionelle Riffüberwachungsuntersuchungen (z (dh Struktur-aus-Bewegung). Ziel ist es, regelmäßig orthomosaische und digitale Oberflächenmodellprodukte zu sammeln und zu analysieren, um Veränderungen in der Korallenrestaurierung zu überwachen und (nicht restaurierte) Standorte zu kontrollieren. Die digitalen Oberflächenmodelle, die aus Stereofotos generiert werden, ermöglichen die Überwachung kleiner Veränderungen des Korallenwachstums und -verlusts im Millimeterbereich, basierend auf Veränderungen der dreidimensionalen Struktur.

Emmanuel Irizarry-Soto beobachtet in der Baumschule mikrofragmentierte Bouldersternkorallen. Foto © The Nature Conservancy

Mit diesen Informationen können die Korallenforscher von TNC Veränderungen im Riff überwachen, wie z. B. Rauhigkeit (die dreidimensionale Anordnung der Riffstruktur), Krankheiten, Korallenwachstum und -verlust. Diese Daten sind unerlässlich, um die Auswirkungen der Wiederherstellung von Korallenriff-Lebensräumen in Zeit und Raum zu quantifizieren und um einen Vergleich der Veränderungen der Riffstruktur an restaurierten und unrestaurierten Standorten zu ermöglichen. Die Analyse der Auswirkungen der Renaturierung auf strukturelle Komplexität und Rauhigkeit ist besonders relevant für Korallenrestaurierungsprojekte, die darauf abzielen, Riffe für den Küstenschutz und einen wesentlichen Lebensraum für Fische und andere Riff-assoziierte Organismen zu erhalten oder zu verbessern.

Ein Beispiel aus Cane Bay, St. Croix, Amerikanische Jungferninseln, wie Structure-from-Motion-Daten, die zu verschiedenen Zeitpunkten (von links nach rechts: April bis August 2019) gesammelt wurden, es Betreibern ermöglichen, starke Wachstums- und Erosionsänderungen sowohl mit dem Fotomosaik als auch mit digitale Oberflächenmodelle. Links: Vorauspflanzen. Mitte: nach der Auspflanzung. Rechts: Veränderungsdetektion, die Akkretion/Wachstum (gelb) und Erosion (rot) nach dem Auspflanzen von Korallen zeigt. Bilder © The Nature Conservancy

In der USVI werden dieser Überwachungsansatz und diese Technologie weiterentwickelt, um den Anforderungen verschiedener Restaurierungsprojekte gerecht zu werden. Zum Beispiel werden Fotosammlungsmethoden an die Parameter eines bestimmten Standorts angepasst (flache vs.