跟踪珊瑚群生存的監測工具

地下測繪是具有最小測繪足蹟的遙感方法，但它提供了最高的空間分辨率。 它使用水下攝影，通常由浮潛者或潛水員操作，並專注於珊瑚礁的一個非常小的區域。 獲取照片的方法與使用空中無人機測繪時使用的方法相同。 近距離攝影測量可以記錄珊瑚生長和損失的非常細微的變化（例如，毫米尺度），這是監測外植點的有力工具。 

近距離攝影測量與稱為結構自運動 (SfM) 的技術結合使用，以創建珊瑚礁結構的高分辨率三維模型。 珊瑚礁結構的 3D 模型可用於監測粗糙度的變化，這是珊瑚礁對依賴珊瑚的魚類和其他珊瑚礁相關生物的重要特徵。 除了結構之外，還可以監測活珊瑚、生物多樣性、疾病和入侵物種影響的變化。

由數百張立體照片創建的 Elkhorn Coral (Acropora palmata) 的 3D 點雲。 圖片 © Steve Schill

大自然保護協會 (TNC) 在美屬維爾京群島 (USVI) 領導這項工作，他們正在調查移植珊瑚群落的生長情況。 閱讀下面的案例研究。

案例研究：用於監測 USVI 珊瑚恢復的攝影測量

突出美屬維爾京群島的加勒比海島地圖。 圖片 © 大自然保護協會

USVI 珊瑚創新中心是推進珊瑚恢復創新和科學的中心，位於聖克羅伊島，是 TNC 加勒比珊瑚戰略的一部分，其總體目標是開發和部署可擴展的解決方案，以改善珊瑚礁健康並最大限度地利用珊瑚礁提供的利益氣候變化中的人和自然。 USVI 珊瑚創新中心包括一個陸基珊瑚苗圃和研究實驗室，以及幾個水下珊瑚苗圃，在那裡應用和測試有性和無性珊瑚繁殖方法以進行大規模珊瑚恢復。 為了開發新技術和監測協議以準確有效地量化珊瑚礁保護工作的影響，USVI 珊瑚創新中心正在應用攝影測量技術來監測該領土的珊瑚恢復項目。

通過在恢復活動之前、期間和之後的時間點進行採樣，USVI 的 TNC 珊瑚科學家正在將傳統的珊瑚礁監測調查（例如，大西洋和海灣對底棲動物和魚類的快速珊瑚礁評估潛水員調查）與標準化的近距離攝影測量技術相結合（即，來自運動的結構）。 目的是定期收集和分析正射鑲嵌和數字表面模型產品，以監測珊瑚恢復和控制（未恢復）地點的變化。 由立體照片生成的數字表面模型能夠根據三維結構的變化，以毫米為單位監測珊瑚生長和損失的微小變化。

Emmanuel Irizarry-Soto 觀察苗圃中微碎的巨石星珊瑚。 照片 © 大自然保護協會

有了這些信息，TNC 珊瑚科學家可以監測珊瑚礁的變化，例如粗糙度（珊瑚礁結構的三維排列）、疾病、珊瑚生長和損失。 這些數據對於量化珊瑚礁棲息地恢復在時間和空間上的影響以及比較恢復和未恢復地點的珊瑚礁結構變化至關重要。 分析恢復對結構複雜性和粗糙度的影響對於旨在維持或加強珊瑚礁以保護海岸以及魚類和其他珊瑚礁相關生物的基本棲息地的珊瑚恢復項目尤其重要。

來自美屬維爾京群島聖克羅伊島 Cane Bay 的一個示例說明瞭如何在不同時間點（從左到右：2019 年 XNUMX 月至 XNUMX 月）收集的結構-運動數據使操作員能夠使用馬賽克和數字表面模型。 左圖：外植前。 中心：外植後。 右：變化檢測顯示珊瑚外植後的增生/生長（黃色）和侵蝕（紅色）。 圖片 © 大自然保護協會

在 USVI，這種監測方法和技術不斷發展，以滿足不同恢復項目的需求。 例如，照片收集方法適用於給定地點的參數（淺與深，橫斷面與地塊），並且正在迭代算法以推導出對測量變化最有用的指標。