Tælling har en tendens til at være basen i enhver økologisk undersøgelse. At vide, hvor mange dyr og af hvilke slags, der bor i et bestemt levested, er vigtigt for at forstå forholdet mellem dem. Denne viden gør det også muligt for forskere at kvantificere, hvordan bestemte artsbestande ændrer sig gennem tiden og at ekstrapolere, hvordan et miljø og arten deri kan ændre sig i fremtiden. Dette er især vigtigt for at bestemme, om ledelses- eller konserveringsindsats skal tilpasses.
Relateret indhold
- Hvorfor satellitter er en biologs bedste ven
- Verdens sjældneste hvalart Plettet i New Zealand
At finde ud af, hvor mange dyr der findes på et bestemt sted, varierer dog i vanskeligheder. For havboende væsener bliver denne opgave endnu sværere i betragtning af at havet er så stort og er ret godt til at skjule dyr inden for dets dybder. Selv enorme pattedyr som hvaler, der tilbringer en betydelig del af deres tid på havoverfladen, viser sig vanskeligt at tælle. Ofte er tællinger begrænset til en enkelt person, der står på land eller på en skibsplatform med et par kikkert, eller som flyver over hovedet i et lille fly, der gør sit bedste for at få øje på de undvigende hvaler.
”Hvalpopulationer har altid været vanskelige at vurdere, ” sagde Peter Fretwell, en forsker ved British Antarctic Survey, i en erklæring. ”Traditionelle måder at tælle dem er lokaliserede, dyre og mangler nøjagtighed.”
Men hvad nu hvis denne opgave i stedet kunne automatiseres og udføres over et stort havområde på én gang?
Fretwell og hans kolleger ved undersøgelsen indså, at i det mindste for hvaler, satellitbilleder med meget høj opløsning muligvis kan give en nyttig genvej til at tælle disse dyr. Selvom nogle få tidligere undersøgelser har henvendt sig til satellitter som en mulighed for at undersøge hvaler, har disse bestræbelser ikke givet nogen stor succes, mest fordi billederne ikke var raffinerede meget. Men de seneste fremskridt inden for billedopløsning og nøjagtighed, mente teamet, kan være nok til at gøre fornyede landmålsforsøg til en succes.
De besluttede at sætte denne idé på prøve i en bugt ved kysten af Argentinas halvø Valdes, hvor sydlige højre hvaler samles for at opdrætte. Takket være forbud mod hvalfangst ser de tidligere truede dyr ud til at stige i antal, men ingen kender de rette hvalers faktiske bestandsstørrelse.
I en undersøgelse, der blev offentliggjort i dag i PLoS One, analyserede forskerne et enkelt billede taget af WorldView2, en satellit, der er i stand til at afbilde i ekstremt høje opløsninger. WorldView2-billedet, de har erhvervet, undersøgte et havområde på 40 kvadratmilometer og leverede billeder, der trænger dybere ned i vandsøjlen end andre satellitter, der i øjeblikket er udsat. Billedet blev opdelt i otte farvebånd med en op-jorden-opløsning på cirka to meter pr. Pixel og et panchromatisk bånd med en jorden-opløsning på 50 centimeter.
For at få øje på hvaler, undersøgte teamet først billederne manuelt og brugte derefter billedbehandlingssoftware, der anvendte en hvalgenkendelsesalgoritme, de skrev. Både softwaren og forskerne indsnævrede potentielle hvaler ved at stille tre spørgsmål: Er det den rigtige størrelse og form til at være en hval? Er det et sted, hvor en hval forventes at være? Er der andre genstande, der flyder rundt eller en uklarhed mod billedet, der kan betyde, at det, der ligner en hval, faktisk bare er bobler, en klippe eller fugle?
Fra disse billeder identificerede forskerne med hånden, hvad de var ret sikre på, var 55 hvaler sammen med 23 andre objekter, som de mistænkte for var hvaler. De opdagede yderligere 13 mulige hvaler under overfladen. De fandt de bedste resultater for at opdage de skjulte hvaler, der lurer under bølgerne i satellitens femte bånd, i den violette ende af lysspektret (400 til 450 nanometer).
En højre hval, set gennem forskellige bølgelængder af lys fanget af WorldView2-satellitten. (Foto: Fretwell et al., PLoS One) Computeren lykkedes med at identificere 89 procent af hvaler, som forskerne havde identificeret med hånden på billederne. Computeren havde imidlertid en falsk-positiv hastighed på 24 procent, hvilket betyder, at den klassificerede ting som hvaler, som forskerne bestemte ikke var hvaler, såsom både. Ideen er til sidst at forbedre algoritmens nøjagtighed for at gøre hvalundersøgelser til en næsten automatiseret opgave.
Denne undersøgelse er et bevis på konceptarbejde - en, der introducerer en potentiel ny metode. Holdet påpeger, at de stadig bliver nødt til at foretage undersøgelser på stedet for at se, om satellittene muligvis mangler hvaler, eller måske er partiske mod eller imod at opdage nogle hvaler over andre (for eksempel vises mødre med kalve sommetider som en forvirrende klat snarere end forskellige hvalkonturer) Sammenligninger på stedet af, hvad der ser ud som en hval i et satellitbillede til det, der faktisk svømmer i havet, vil yderligere validere metoden.
”Den næste udfordring er at bestemme detekteringssandsynligheder og forstå, om tællinger fra billeder kan bruges som et pålideligt indeks for befolkningsstørrelse eller tilstedeværelse, ” skriver forfatterne. "Dette papir viser, at automatiseret analyse af satellitbilleder kan opnå et godt match med manuelle optællinger, men der er brug for mere arbejde for at sikre, at disse manuelle tællinger står i forhold til det reelle antal overfladhvaler."
At have flere satellitbilleder taget i rækkefølge kan hjælpe med at identificere, hvad der virkelig er en hval, og hvad der er en stationær klippe eller spredende bølge, tilføjer de. De skriver også, at metoden fungerer bedst i roligt vand fri for bølger, hvilket indtil videre begrænser anvendeligheden heraf. Derudover hjælper det med at vide, hvor hvaler sandsynligvis er, som i casestudien, der er præsenteret i papiret.
Hvis metoden viser sig at være levedygtig, mener forfatterne, at den kunne bruges ikke kun til at hjælpe med at estimere og overvåge de rette hvalpopulationer, men også til at tage hovedtællinger af andre hvalarter. Når satellitbilleder af højere kvalitet bliver tilgængelige i fremtiden, vil måling af hvaler fra rummet forhåbentlig blive et endnu mere nøjagtigt og nyttigt værktøj i naturvernes bælte, skriver forskerne.
