เครื่องมือตรวจสอบเพื่อติดตามการอยู่รอดของอาณานิคมปะการัง

การทำแผนที่ใต้ผิวดินเป็นวิธีการสำรวจระยะไกลด้วยรอยเท้าของการทำแผนที่ที่เล็กที่สุด แต่ให้ความละเอียดเชิงพื้นที่สูงสุด ใช้การถ่ายภาพใต้น้ำ ซึ่งมักดำเนินการโดยนักดำน้ำตื้นหรือนักดำน้ำ และมุ่งเน้นไปที่พื้นที่เล็กๆ ของแนวปะการัง แนวทางในการรับภาพถ่ายนั้นเหมือนกับที่ใช้ในการทำแผนที่ด้วยโดรนทางอากาศ photogrammetry ระยะใกล้สามารถบันทึกการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการเจริญเติบโตและการสูญเสียของปะการัง (เช่น มาตราส่วนมิลลิเมตร) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการตรวจสอบพื้นที่นอกพืช 

โฟโตแกรมเมทรีระยะใกล้ใช้ร่วมกับเทคนิคที่เรียกว่า Structure-from-Motion (SfM) เพื่อสร้างแบบจำลองสามมิติที่มีความละเอียดสูงมากของโครงสร้างของแนวปะการัง แบบจำลอง 3 มิติของโครงสร้างแนวปะการังสามารถใช้เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความหยาบ ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของแนวปะการังสำหรับปลาที่อาศัยปะการังและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับแนวปะการัง นอกจากโครงสร้างแล้ว ยังสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของปะการังที่มีชีวิต ความหลากหลายทางชีวภาพ โรค และผลกระทบจากสิ่งมีชีวิตที่รุกรานได้

3D point cloud ของ Elkhorn Coral (Acropora palmata) ที่สร้างขึ้นจากภาพถ่ายสเตอริโอหลายร้อยภาพ รูปภาพ© Steve Schill

The Nature Conservancy (TNC) เป็นผู้นำงานนี้ในหมู่เกาะเวอร์จินของสหรัฐอเมริกา (USVI) ซึ่งพวกเขากำลังสำรวจการเติบโตของอาณานิคมปะการังที่ปลูกถ่าย อ่านกรณีศึกษาด้านล่าง

กรณีศึกษา: Photogrammetry เพื่อตรวจสอบการฟื้นฟูปะการังใน USVI

แผนที่ของหมู่เกาะแคริบเบียนโดดเดี่ยวที่เน้นหมู่เกาะเวอร์จินของสหรัฐอเมริกา รูปภาพ© The Nature Conservancy

USVI Coral Innovation Hub ซึ่งเป็นศูนย์กลางในการพัฒนานวัตกรรมและวิทยาศาสตร์การฟื้นฟูปะการัง ซึ่งตั้งอยู่ในเมือง St. Croix เป็นส่วนหนึ่งของแผนกลยุทธ์ Coral Coral ของ TNC โดยมีวัตถุประสงค์หลักในการพัฒนาและปรับใช้โซลูชันที่ปรับขนาดได้เพื่อปรับปรุงสุขภาพแนวปะการังและเพิ่มประโยชน์สูงสุดที่แนวปะการังมอบให้ ต่อผู้คนและธรรมชาติในสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง ศูนย์นวัตกรรมปะการัง USVI ประกอบด้วยสถานรับเลี้ยงเด็กและห้องปฏิบัติการวิจัยเกี่ยวกับปะการังบนบก ตลอดจนสถานเพาะเลี้ยงปะการังในน้ำหลายแห่ง ซึ่งมีการนำวิธีการขยายพันธุ์ปะการังแบบอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศมาใช้และทดสอบเพื่อการฟื้นฟูปะการังขนาดใหญ่ ด้วยเป้าหมายในการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่และโปรโตคอลการตรวจสอบเพื่อวัดผลกระทบของความพยายามในการอนุรักษ์แนวปะการังอย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ ศูนย์นวัตกรรมปะการัง USVI กำลังใช้เทคนิคโฟโตแกรมเมทริกเพื่อตรวจสอบโครงการฟื้นฟูปะการังในอาณาเขต

โดยการสุ่มตัวอย่างที่จุดเวลาก่อน ระหว่าง และหลังกิจกรรมการฟื้นฟู นักวิทยาศาสตร์ด้านปะการังของ TNC ใน USVI กำลังรวมการสำรวจการตรวจสอบแนวปะการังแบบเดิม (เช่น การสำรวจนักประดาน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกและอ่าวกัลฟ์ Rapid Reef Assessment ของสัตว์หน้าดินและปลา) ด้วยเทคนิคโฟโตแกรมเมทริกที่ได้มาตรฐาน (เช่น โครงสร้างจากการเคลื่อนไหว) จุดมุ่งหมายคือการรวบรวมและวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์แบบจำลองพื้นผิวออร์โธโมซาอิกและดิจิทัลอย่างสม่ำเสมอเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงในการฟื้นฟูและควบคุมพื้นที่ (ที่ไม่ได้รับการฟื้นฟู) ของปะการัง แบบจำลองพื้นผิวดิจิทัลที่สร้างจากภาพถ่ายสเตอริโอ ช่วยให้สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในการเติบโตและการสูญเสียของปะการังได้ในระดับมิลลิเมตร โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างสามมิติ

Emmanuel Irizarry-Soto สังเกตปะการังหินก้อนเล็กชิ้นน้อยในเรือนเพาะชำ ภาพถ่าย©การอนุรักษ์ธรรมชาติ

ด้วยข้อมูลนี้ นักวิทยาศาสตร์ด้านปะการังของ TNC สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในแนวปะการังได้ เช่น ความหยาบ (การจัดเรียงสามมิติของโครงสร้างแนวปะการัง) โรค การเติบโตของปะการัง และการสูญเสีย ข้อมูลเหล่านี้จำเป็นสำหรับการวัดปริมาณผลกระทบของการฟื้นฟูแหล่งที่อยู่อาศัยของแนวปะการังในเวลาและพื้นที่ และเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงกับโครงสร้างแนวปะการังในไซต์ที่ได้รับการฟื้นฟูและไม่ได้รับการฟื้นฟู การวิเคราะห์ผลกระทบของการฟื้นฟูต่อความซับซ้อนของโครงสร้างและความขรุขระนั้นมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการฟื้นฟูปะการังที่มุ่งรักษาหรือปรับปรุงแนวปะการังเพื่อการปกป้องชายฝั่งและแหล่งที่อยู่อาศัยที่จำเป็นสำหรับปลาและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับแนวปะการัง

ตัวอย่างจาก Cane Bay, St. Croix, หมู่เกาะเวอร์จินของสหรัฐอเมริกา ว่าข้อมูลโครงสร้างจากการเคลื่อนไหวที่รวบรวม ณ จุดเวลาที่ต่างกันอย่างไร (ซ้ายไปขวา: เมษายนถึงสิงหาคม 2019) ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจจับการเติบโตและการเปลี่ยนแปลงการกัดเซาะที่ทรงพลังโดยใช้ทั้งโฟโตโมเสกและ โมเดลพื้นผิวดิจิตอล ซ้าย: ก่อนปลูก ศูนย์: หลังปลูก. ขวา: เปลี่ยนการตรวจจับที่แสดงการเพิ่ม/การเจริญเติบโต (สีเหลือง) และการกัดเซาะ (สีแดง) หลังการปลูกปะการัง รูปภาพ© The Nature Conservancy

ใน USVI วิธีการตรวจสอบและเทคโนโลยียังคงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการของโครงการฟื้นฟูต่างๆ ตัวอย่างเช่น วิธีการรวบรวมภาพถ่ายได้รับการปรับให้เข้ากับพารามิเตอร์ของไซต์ที่กำหนด (แบบตื้นกับแบบลึก ตัดกับแผนผัง) และอัลกอริธึมกำลังถูกทำซ้ำเพื่อให้ได้มาซึ่งเมตริกที่มีประโยชน์ที่สุดสำหรับการวัดการเปลี่ยนแปลง