JP3851946B2

JP3851946B2 - 海草藻場の調査装置

Info

Publication number: JP3851946B2
Application number: JP2000251588A
Authority: JP
Inventors: 真澄山室
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2020-08-22
Also published as: AU772483B2; JP2002058370A; NL1016874C2; US6803943B2; NL1016874A1; AU7225400A; US20020024594A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
海産の大型底生植物の群落である藻場は、多様な魚介類の産卵・成長の場として、また、水質浄化機能が作動する場として重要である。特に亜熱帯・熱帯の海草藻場は、ウミガメ類やジュゴン等の絶滅が危惧される大型動物の生存にとって必要不可欠である。本発明は、海草藻場、特に亜熱帯海草藻場の生態系の環境保全に利用するための海草藻場の分布状況及び藻場における底生植物の被覆度及び種類を把握する海草藻場の調査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海草などの沿岸海域の底生植物の被覆度及び種類を観測するには、空中写真によって藻場面積を推定し、専門知識を有する熟練したダイバーが、クオドラートという１ｍ角の枠を海底の所定の場所に設置して、上方より水中カメラで撮影すると同時に、クオドラート内の底生植物の種類を目視、接写撮影、標本採取することにより、所定の地点の底生植物の被覆度及び種類を求めることにより行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、亜熱帯海草藻場では大きさや形態が異なる多種類の海草が生息しており、点的な潜水観測では現実に合ったデータが得られない。
また、亜熱帯海草藻場では１０ｍを越える水深に生息する種類もあり、空中写真から生息面積を推定すると誤差が大きい。
一方、ダイバーによる計測は、まず、専門知識を有する熟練したダイバーを必要とするので、人材の確保・養成が難しく、また、水中環境と作業の安全管理に伴う一人あたりの水中作業時間の制約が厳しく、効率的な作業が困難である。さらに、水中での個人的作業のため、個人差が大きく、観測結果の客観性に乏しい。また、ダイバーの水中作業ではクオドラートを海底の所定の場所に設置する場合に位置情報を得ることが難しいという欠点があった。
【０００４】
本発明は、人間にかかる危険を最小限に抑えながら、海草藻場の分布状況及び海草藻場における海草の被覆度・種類を、直接、かつ、より広範囲に計測することを目的としている。また、本発明は、水中走行ビデオシステムの運転状況及び海底の状況を船上のビデオカメラ画像でモニターしながら、リモートコントロールすることにより、専門知識を有する熟練したダイバーを必要とせず、潜水作業に比べて遙かに安全であり、作業時間の制約も少なく、効率的に運用できる調査装置を提供する。
【０００５】
また、本発明は、水中走行ビデオシステムで撮影した画像データを全て船上のビデオレコーダに記録することにより、客観性が高く、記録データの再検討も容易に可能となる。また、本発明は、水中走行ビデオシステムによる調査位置を測位することにより海草藻場の分布状況を把握できる調査装置を提供することを目的としている。また、本発明は、水中走行ビデオシステムの位置決めを精度良く行うことにより、画像データと同時に位置データも船上の可搬パソコン等に収録でき、データ処理を迅速化できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、船上のリモートコントロール装置及び画像データ処理装置とケーブルで接続された水中走行ビデオシステムを備えた海草藻場の調査装置において、前記水中走行ビデオシステムは、フレームに所定の高さをもって固定され、一定の画角で海草の上方から海草の画像を高分解能で撮影可能なスチルカメラ及び海草の上方以外から海草の画像を高分解能で撮影可能で且つマニピュレータに装着されて移動可能な可動カメラを有していることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、海底に最低３本設置される音響トランスポンダを更に備え、水中走行ビデオシステムに搭載した音波の送受波器とにより水中走行ビデオポインティングシステムを構成したことを特徴とする。
また、本発明は、水中走行ビデオシステムにＧＰＳ用のアンテナを装着することにより水中走行ビデオポインティングシステムを構成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の全体配置図、図２は水中走行ビデオシステムの正面図である。
海草藻場１には種々の形態をした海草２が多数繁殖している。この海草藻場１の海底には音響トランスポンダ７を１辺が１５００ｍ程度の三角形の各頂点に位置するように設置する。これらの音響トランスポンダ７の設置位置を、ＧＰＳで測定するとともに、該音響トランスポンダ７の周囲で音波による距離測定を多数行い、また、同時に船４上でＧＰＳ測定を行い、その結果を計算処理し、音響トランスポンダの設置位置を数十ｃｍ単位まで求めておく。これにより、音響測位の測位精度が向上する。
【０００９】
水中走行ビデオシステム３は音響トランスポンダ７の内側の水中を自由に走行して海草藻場１の海底を撮影するものである。該水中走行ビデオシステム３は、サンゴ礁などの沿岸に接近できる小型ボートに積載可能なものであり、フレーム１５には、一定の画角ｘで海草の上方から海草の画像を高分解能で撮影できるスチルカメラ１１、海草の上方以外から海草の画像を高分解能で撮影できるマニピュレータに装着された移動可能な可動カメラ１２、ストロボ１３、水中照明灯１４、音波を送受信する送受波器１６及び水中を走行するための水平スラスタ１７，垂直スラスタ１８よりなる推進装置を備えている。ここで、「海草の上方」とは撮影される海草の上端より上に位置しかつ該海草のほぼ真上の角度位置にあることを指しており、また、「海草の上方以外」とは撮影される海草の真上あるいはほぼ真上を除いた位置、典型的には海草の側方、ほぼ側方あるいは海草の斜め上方、斜め下方の角度位置を意味している
【００１０】
また、水中走行ビデオシステム３はその運転状況及び海底の状況をモニターしながら運転するためにモニタービデオカメラ１９を装着しており、船４上において水中走行ビデオシステム３の運転状況及び海底の状況をモニター画面で把握できるようになっている。また、送受波器１６と上記音響トランスポンダ７とで水中走行ポインティングシステムを構成しており、送受波器１６から２０ＫＨｚ程度の音波を発信すると、各音響トランスポンダ６はその音波を受信し、各々別の周波数の音波で返答する。それを送受波器１６が受け、送受波器１６と音響トランスポンダ７との往復の時間から各音響トランスポンダ７との距離を算出し、送受波器１６を装着した水中走行ビデオシステム３の位置がわかるようになっている。
【００１１】
水中走行ポインティングシステムとしては、位置精度が上記したもののように要求されない場合は、水中走行ビデオシステム３にＧＰＳ（衛星位置決定システム）用のアンテナを装着しておき、ＧＰＳにより直接、水中走行ビデオシステム３の位置を測位するようにしても良い。
【００１２】
一方、船４には、水中走行ビデオシステム３の運行、スチルカメラ１１及び可動カメラ１２の方向、位置、シャッター作動等の制御を行うためのリモートコントロール装置５、水中走行ビデオシステム３が撮影した画像情報をデータ処理するための画像データ処理装置６及び図示しない発電機が設けられている。８は、船４上で発電された電力を水中走行ビデオシステム３に送るための電力ケーブル及び船４と水中走行ビデオシステム３の間で運転制御信号あるいは画像情報を伝達するための光フアイバーケーブルからなるケーブルである。
【００１３】
調査対象となる海草藻場１を調査するには、まず、海底藻場１に音響トランスポンダ７を最低３個、１辺が１５００ｍの三角形の頂点に位置するように設置する。次に、沿岸から水中走行ビデオシステム３を積載した船４を音響トランスポンダ７の設置海域内に出廷させる。その際、各音響トランスポンダ７の設置位置をＧＰＳで測定するとともに、該音響トランスポンダ７の周囲で音波による距離測定を多数行い、また、同時に船４上でＧＰＳ測定を行い、その結果を計算処理し、各音響トランスポンダ７の設置位置を数十ｃｍ単位まで求めておく。正確に測位された音響トランスポンダ７で囲まれた三角形の内側を調査ポイントとして特定する。
【００１４】
次に、船４から水中走行ビデオシステム３を降ろし、船４上のリモートコントロール装置５でリモートコントロールしながら水中走行ビデオシステム３を調査ポイントの海底に向けて走行させる。調査ポイントの海底に水中走行ビデオシステム３が着地すると、送受波器１６から２０ＫＨｚ程度の音波を発信させる。各音響トランスポンダ６はその音波を受信すると各々別の周波数の音波で返答し、それを送受波器１６が受け、その際の往復の時間から各音響トランスポンダ７と送受波器１６との距離が算出される。その結果、リモートコントロール装置５は水中走行ビデオシステム３の位置をリアルタイムで正確に把握し記録できる。
【００１５】
その後、リモートコントロール装置５からの信号によりスチルカメラ１１のシャッターが作動し、海草２の上方からの画像が撮影される。スチルカメラはフレーム１５に所定の高さをもって固定されているから、スチルカメラ１１の撮影の画角をｘに設定しておくと、常に図２に示したａの範囲で海草が撮影されることになる。したがって、その画像から一定範囲における海草２の被覆度を知ることができる。同時に、リモートコントロール装置５からの信号により可動カメラ１２を海草２の上方以外の方向、例えば、海草の真横あるいは斜め上方に位置させ、比較的海草２の至近距離から海草を撮影する。この移動カメラ１２の画像情報から海草２の種類及び海草の背丈等を知ることができる。スチルカメラ１１及び移動カメラ１２で取得した高分解能な画像情報は船４上の画像データ処理装置６で処理され、調査ポイントにおける海草２の被覆度、種類及び背丈等を判別することができる。
【００１６】
１つの調査ポイントの撮影が終了すると、船４を次の調査ポイントに移動しながら水中走行ビデオシステム３を船に追従移動させて次の調査ポイントにおいて前の調査ポイントにおける作業と同じ要領で撮影を行う。順次この作業を繰り返すことにより調査対象とする１つの海草藻場１の調査を終了する。このように順次調査ポイントの位置を把握しながら撮影を行うことにより、海草藻場１の位置、大きさ及び該海草藻場１における海草２の被覆度、種類及び背丈等を正確に知ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、人間にかかる危険を最小限に抑えながら、海草藻場の分布状況及び海草藻場における海草の被覆度、種類及び背丈等を直接、かつ、より広範囲に調査することができる。また、本発明は、水中走行ビデオシステムの運転状況及び海底の状況をビデオカメラ画像でモニターしながら、水中走行ビデオシステムを船上からリモートコントロールすることにより、専門知識を有する熟練したダイバーを必要とせず、潜水作業に比べて遙かに安全であり、作業時間の制約も少なく、効率的に運用できる調査装置を得ることができる。
【００１８】
また、本発明は、水中走行ビデオシステムで撮影した画像を全て船上のビデオレコーダに記録することにより、客観性が高く、記録データの再検討も容易に可能となる。また、本発明は、水中走行ビデオシステムによる調査位置を測位することにより海草藻場の分布状況を把握できる調査装置を得ることができる。また、本発明は、水中走行ビデオシステムの位置決めを精度良く行うことにより、画像データと同時に位置データも船上の可搬パソコン等に収録でき、データ処理を迅速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の調査装置の一実施の形態を示す全体配置図である。
【図２】本発明の調査装置の一部である水中走行ビデオシステムの一実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１海草藻場
２海草
３水中走行ビデオシステム
４船
５リモートコントロール装置
６画像データ処理装置
７音響トランスポンダ
８ケーブル
１１スチルカメラ
１２可動カメラ
１３ストロボ
１４水中照明灯
１５フレーム
１６送受波器
１７水平スラスタ
１８垂直スラスタ
１９モニタービデオカメラ

Claims

船上のリモートコントロール装置及び画像データ処理装置とケーブルで接続された水中走行ビデオシステムを備えた海草藻場の調査装置において、前記水中走行ビデオシステムは、フレームに所定の高さをもって固定され、一定の画角で海草の上方から海草の画像を高分解能で撮影可能なスチルカメラ及び海草の上方以外から海草の画像を高分解能で撮影可能で且つマニピュレータに装着されて移動可能な可動カメラを有していることを特徴とする海草藻場の調査装置。
海底に最低３本設置される音響トランスポンダを更に備え、水中走行ビデオシステムに搭載した音波の送受波器とにより水中走行ビデオポインティングシステムを構成したことを特徴とする請求項１記載の海草藻場の調査装置。
水中走行ビデオシステムにＧＰＳ用のアンテナを装着することにより水中走行ビデオポインティングシステムを構成したことを特徴とする請求項１記載の海草藻場の調査装置。