Prosjektnummer
901795
Akustisk estimering av fiskestørrelse før fangst under kommersielt fiske etter pelagiske arter fiske ved bruk av bredbåndsekkolodd
Testing av konsept for størrelsesestimering av pelagisk fisk i kommersielt fiske ved bruk av bredbåndsekkolodd
In Norwegian (in English further below)
• Montering av den smalstrålede svingeren i senkekjølen på F/V Libas muliggjorde kontinuerlig bredbåndsdatainnsamling under fiskeoperasjoner, der enkeltfisk ble vellykket detektert på en avstand av 120 m fra fartøyet.
• Metoden for størrelsesbestemmelse av fisk, som foreslo bruk av de to toppene i det pulskomprimerte signalet i tidsdomenet, kunne ikke anvendes, da bredbåndsdataene for en enkelt fisk var mer komplekse og manglet denne egenskapen.
• Foreløpige resultater antyder at bruk av maksimal TS fra fiskespor nær normal innfallsvinkel kan være en alternativ metode for å beregne fiskestørrelse. Imidlertid krever denne metoden videre forbedring.
In English
• The mounting of the narrow beam transducer in F/V Libas drop keel allowed broadband data collection continuously during fishing operations, with single fish successfully detected at distance of 120 m away from the vessel.
• The fish sizing method, which proposed using the two peaks in the pulse-compressed signal in the time domain, could not be applied, as the broadband data for a single fish was more complex and lacked this feature.
• Preliminary results suggest that the use of the maximum TS from fish tracks close to normal incidence angle could be an alternative method to compute fish size. However, this method requires more refinement.
• Montering av den smalstrålede svingeren i senkekjølen på F/V Libas muliggjorde kontinuerlig bredbåndsdatainnsamling under fiskeoperasjoner, der enkeltfisk ble vellykket detektert på en avstand av 120 m fra fartøyet.
• Metoden for størrelsesbestemmelse av fisk, som foreslo bruk av de to toppene i det pulskomprimerte signalet i tidsdomenet, kunne ikke anvendes, da bredbåndsdataene for en enkelt fisk var mer komplekse og manglet denne egenskapen.
• Foreløpige resultater antyder at bruk av maksimal TS fra fiskespor nær normal innfallsvinkel kan være en alternativ metode for å beregne fiskestørrelse. Imidlertid krever denne metoden videre forbedring.
In English
• The mounting of the narrow beam transducer in F/V Libas drop keel allowed broadband data collection continuously during fishing operations, with single fish successfully detected at distance of 120 m away from the vessel.
• The fish sizing method, which proposed using the two peaks in the pulse-compressed signal in the time domain, could not be applied, as the broadband data for a single fish was more complex and lacked this feature.
• Preliminary results suggest that the use of the maximum TS from fish tracks close to normal incidence angle could be an alternative method to compute fish size. However, this method requires more refinement.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
Dette prosjektet hadde som mål å bruke en kombinasjon av en smal akustisk stråle og bredbånds ekkoloddsignal – moderne metoder – til å oppdage enkeltfisk innenfor en operasjonell rekkevidde som er egnet for not- eller overflatepelagisk tråling.
Et EK80 ekkoloddsystem med en 200-3C-svinger ble montert på senkekjølen til F/V Libas under kommersielt makrellfiske i britiske farvann i 2024. Oppsettet var ideelt for kontinuerlig datainnsamling uten å forstyrre fiskeoperasjonene. For å sikre høy kvalitet på de akustiske dataene ble det gjennomført tiltak for å redusere støy og akustisk interferens.
Resultatene inkluderte bredbåndsdata av enkeltmakrell registrert opptil 100 meter fra fiskefartøyet, noe som oppfylte prosjektets opprinnelige mål. Analysen av tilbakespredningssignalet fra enkeltmakrell viste fravær av de to toppene i det puls-komprimerte signalet, som tilsvarer grensene til målet og opprinnelig var foreslått brukt til størrelsesbestemmelse. Disse funnene ble bekreftet gjennom teoretisk modellering av fisk og rygggrad.
Alternative metoder for størrelsesbestemmelse ble utforsket, hvor forholdet mellom målstyrke og svømmevinkel ga de mest lovende resultatene. Likevel oppnådde ikke størrelsesestimatene det forventede presisjonsnivået, og robuste metoder for sporing av fisk og beregning av målstyrke fra bredbåndsdata vil være nødvendig.
I tillegg ble det foreslått å samle data fra fritt svømmende makrell rundt laksemerder eller fra inngjerdet makrell i store merder (ca. 100 meter i diameter). Dette oppsettet vil gi enklere tilgang til akustiske data som i større grad gjenspeiler forholdene på offshore fiskefelt.
Prosjektet har bidrat med ny kunnskap, men det viste seg vanskelig å oppnå ønsket effekt med hensyn til presisjonsnivå. Hvorvidt denne teknologien blir presis nok i forhold til å bestemme fiskestørrelse i fremtiden gjenstår å se. P.t. vil næringen måtte støtte seg på optiske registreringer av størrelssessammensettingen.
-
Final report: Acoustic estimation of fish during pre-catch in commercial fishing of pelagic species
Institute of Marine Researh (IMR), Norway. ISSN:1893-4536. Report no: 2025-23. 7. March 2025. By Hector Pena, Babak Khodabandeloo, Rokas Kubilius, Maria Tenningen, Nils Olav Handegard, and Atle Totland.
Størrelsen på fisken i fangsten er viktig informasjon for fiskerne. Den påvirker vanligvis salgsprisen, og i tillegg er det i mange fiskerier regler for tillatt minstestørrelse. Hovedsakelig blir fiskestørrelsen identifisert i en sen fase av fangsten ofte først når fisken blir pumpet om bord. Identifisering av fiskestørrelse før fangst vil gjøre fisket mer effektivt og bærekraftig.
Moderne bredbåndsekkolodd har en høyere oppløsning sammenlignet med tradisjonelle enkeltfrekvens ekkolodd (Ehrenberg & Torkelson, 2000) og det er utviklet metoder for estimering av fiskestørrelse med bredbåndsteknologi (Kubilius et al., 2020). Kontrollerte forsøk har vist at man med denne metoden og ved bruk av data samlet inn med en smal akustisk stråle (3° åpninsvinkel) kan nøyaktig måle fiskestørrelse. I teorien skal oppløsningen være høy nok til å skille enkeltfisk i en stim, men det er behov for å teste metodene under realistiske forhold og tilrettelegge instrumentering og analysemetoder for bruk under kommersielt fiske.
I dette prosjektet vi man utvikle og teste et system for måling av størrelsesfordeling av sild og makrell under kommersielle forhold. Det planlegges to feltforsøk som samkjøres og der fartøyleie finansieres gjennom CRIMAC-senteret (et senter for forskningsdrevet innovasjon). Første forsøk er planlagt i november ombord på F/F G.O. Sars i fjordene og utenfor kysten i Troms der det vil bli gjort forsøk på sild (liten sild inni fjorden og stor sild utenfor kysten). Det andre forsøket planlegges under makrellfisket om bord på Libas.
Om konseptet fungerer og resultatene er nøyaktige nok vil det være naturlig å videreføre prosjektet i et bedriftsledet prosjekt med mål om å utvikle et kommersielt produkt for fiskeflåten (svinger og programvare).
Hovedmål
Å utvikle og teste konsept for størrelsesestimering av pelagisk fisk i kommersielt fiske ved bruk av bredbåndsekkolodd.
Delmål
Å utvikle og teste konsept for størrelsesestimering av pelagisk fisk i kommersielt fiske ved bruk av bredbåndsekkolodd.
Delmål
1. Å tilpasse og teste et smalstrålet bredbåndsekkolodd til senkekjølen om bord i F/F G.O. Sars og M/S Libas.
2. Å samle inn data for å teste metoder for estimering av lengdefordeling av fisk i stim på sild (F/F G..O Sars).
3. Å samle inn data for å teste metoder for estimering av lengdefordeling av fisk i stim på makrell (M/S Libas).
4. Å vurdere nøyaktigheten av estimert størrelsesfordeling sild og makrell.
5. Å tilrettelegge for videreføring av konsept til et kommersielt produkt.
På kort sikt skal resultatene fra prosjektet legge grunnlaget for et verktøy som gir fiskerne informasjon om lengdefordelingen i fiskestimen før man velger å sette ut trål eller not. På lengre sikt kan konseptet videreføres til et kommersielt produkt om metodene som blir utviklet og testet gir nøyaktige nok estimat på fiskestørrelse. Dette vil gi fiskerne grunnlag for å velge stimer med fisk av optimal størrelse som igjen kan gi bedre fangstverdi og samtidig unngå å fange fisk som er under minstemål.
Prosjektet består av følgende aktiviteter:
Aktivitet 1: Tilpasse og teste et smalstrålet bredbåndsekkolodd om bord på F/F GO Sars og M/S Libas
Ansvarlig fagperson: Atle Totland
For å kunne detektere enkeltfisk på 100–200 m avstand kreves det en smal akustisk stråle (omtrent 3° åpningsvinkel) og minst 40 kHz båndbredde. Det er også behov for å kunne styre strålen for å treffe fisken. Dette kan man oppnå ved å feste en pan og tilt-enhet til den smalstrålete svingeren som ble spesiallaget til prosjektet “Datafangst-, beregnings- og grafisk presentasjonsverktøy for størrelsesmåling av fisk med bredbåndsekkolodd (DABGRAF)” (FHF-900774) og montere denne i senkekjølen på F/F G..O Sars.
I feltforsøkene med M/S Libas er det ikke muligheter for å feste svinger i senkekjøl. Derfor har man valgt å feste den samme svingeren som blir brukt på F/F G.O. Sars på en 5 m lang stang som festes på skutesiden og som kan heises opp og ned. Denne metoden ble utviklet til og brukt i akustiske undersøkelser av makrellstørje.
Aktivitet 2: Feltforsøk 2022 – Sild – F/F GO Sars
Ansvarlig fagperson: Hector Peña
Akustiske målinger av enkeltfisk i sildestimer vil bli gjort i felt og størrelsesfordelingen basert på akustiske data vil bli validert og sammenlignet med størrelsesfordeling i trålhal fra samme stim. Feltforsøkene blir samkjørt med CRIMAC tokt (12 døgn) i november/desember 2022 om bord på F/F G.O. Sars. Data skal samles inn for å teste metoder for estimering av lengdefordeling av fisk i stim på sild. Forsøkene har som mål å gjøre målinger på liten sild inni fjordene og større sild i åpent hav. Flere målinger vil bli gjort på ulike sildestimer i begge områdene og pelagisk prøvetakingstrål blir brukt på stimene for biologiske prøver inkludert lengdefordeling.
Aktivitet 3: feltforsøk 2023 – kommersielt fiske etter makrell – M/S Libas
Ansvarlige fagpersoner: Héctor Peña og Maria Tenningen
Motsvarende målinger som i aktivitet 2 skal gjøres på makrell i stimer i august/september 2023. Forsøkene blir gjennomført om bord på M/S Libas under kommersielt fiske. Makrellstimene blir identifisert med båtens ekkolodd og sonar. Når en stim blir detektert må båtens hastighet reduseres sånn at man kan senke ned stangen med ekkoloddsvinger påmontert. Akustiske data på enkeltindivider blir så samlet inn med ekkoloddet som peker horisontalt. Etter de akustiske målingene fortsetter fiskebåten med fangstprosessen med trål eller ringnot. Lengdefordelingen i fangsten blir sammenlignet med de akustiske estimatene.
Aktivitet 4: Estimere størrelsesfordeling i sild og makrellstimer og vurdere nøyaktigheten av estimatene
Ansvarlig fagperson: Babak Khodabandeloo og Rokas Kubilius
De akustiske dataene vil bli behandlet og analysert i programvarene LSSS, og videre analyser vil bli gjort i R og Python ved bruk av eksisterende vitenskapelig publiserte (f.eks. Kubilius et al., 2020) og nye metoder som utvikles i CRIMAC. To metoder for akustisk størrelsesestimering vil bli brukt. Den ene metoden er basert på avstanden mellom toppene på akustisk tilbakespredningsstyrke som representerer sidene eller bredden på fisken. Forholdet mellom bredden på fisken (fra akustiske målinger) og lengden på fisken (fra fangstprøver) skal identifiseres og beskrives gjennom en matematisk modell. Denne modellen kan så brukes til å konvertere akustisk fiskebredde til lengde og vekt. Den andre metoden er basert på målstyrken fra enkelt fisk som korreleres mot lengde (fra fangsten) og forholdet beskrives med en modell. De akustiske estimatene på størrelsesfordeling blir sammenlignet med fiskestørrelsen i fangsten.
Aktivitet 5: Tilrettelegge for videreføring av konsept til et kommersielt produkt
Ansvarlige fagpersoner: Hector Peña og Per William Lie
I denne aktiviteten skal det vurderes om estimatene av størrelsesfordeling er nøyaktige nok fra fiskernes perspektiv og hvordan teknologien kan implementeres i kommersielt fiske. Det skal tilrettelegges for videreføring av konseptet til et kommersielt produkt om metodene som blir utviklet og testet gir nøyaktige nok estimat på fiskestørrelse. Denne vurderingen vil kreve innspill fra fiskere og FHF referansegruppe i tillegg til samarbeidspartner Liegruppen. Praktiske løsninger for videreutvikling til et produkt som vil fungere i kommersielt fiske og der kostand og nytteverdi henger sammen diskuteres og man skal benytte seg av erfaringer fra tidligere prosjekt der sanntidsakustiske data er blitt brukt til å utvikle verktøy til fiskere (f.eks. prosjektene “Nytteverdi av automatisk artsidentifikasjon (NYTID)” (FHF-900065), “Utvikling av ressurs- og miljøvennlig notteknologi: Forprosjekt” (FHF-900166) og “Datafangst-, beregnings- og grafisk presentasjonsverktøy for størrelsesmåling av fisk med bredbåndsekkolodd (DABGRAF)” (FHF-900774). I denne aktiviteten skal man utarbeide anbefalinger om hvordan konseptet kan videreføres med det langsiktige målet om et kommersielt verktøy for størrelsesestimering av pelagisk fisk før trålen eller nota blir satt ut.
Aktivitet 1: Tilpasse og teste et smalstrålet bredbåndsekkolodd om bord på F/F GO Sars og M/S Libas
Ansvarlig fagperson: Atle Totland
For å kunne detektere enkeltfisk på 100–200 m avstand kreves det en smal akustisk stråle (omtrent 3° åpningsvinkel) og minst 40 kHz båndbredde. Det er også behov for å kunne styre strålen for å treffe fisken. Dette kan man oppnå ved å feste en pan og tilt-enhet til den smalstrålete svingeren som ble spesiallaget til prosjektet “Datafangst-, beregnings- og grafisk presentasjonsverktøy for størrelsesmåling av fisk med bredbåndsekkolodd (DABGRAF)” (FHF-900774) og montere denne i senkekjølen på F/F G..O Sars.
I feltforsøkene med M/S Libas er det ikke muligheter for å feste svinger i senkekjøl. Derfor har man valgt å feste den samme svingeren som blir brukt på F/F G.O. Sars på en 5 m lang stang som festes på skutesiden og som kan heises opp og ned. Denne metoden ble utviklet til og brukt i akustiske undersøkelser av makrellstørje.
Aktivitet 2: Feltforsøk 2022 – Sild – F/F GO Sars
Ansvarlig fagperson: Hector Peña
Akustiske målinger av enkeltfisk i sildestimer vil bli gjort i felt og størrelsesfordelingen basert på akustiske data vil bli validert og sammenlignet med størrelsesfordeling i trålhal fra samme stim. Feltforsøkene blir samkjørt med CRIMAC tokt (12 døgn) i november/desember 2022 om bord på F/F G.O. Sars. Data skal samles inn for å teste metoder for estimering av lengdefordeling av fisk i stim på sild. Forsøkene har som mål å gjøre målinger på liten sild inni fjordene og større sild i åpent hav. Flere målinger vil bli gjort på ulike sildestimer i begge områdene og pelagisk prøvetakingstrål blir brukt på stimene for biologiske prøver inkludert lengdefordeling.
Aktivitet 3: feltforsøk 2023 – kommersielt fiske etter makrell – M/S Libas
Ansvarlige fagpersoner: Héctor Peña og Maria Tenningen
Motsvarende målinger som i aktivitet 2 skal gjøres på makrell i stimer i august/september 2023. Forsøkene blir gjennomført om bord på M/S Libas under kommersielt fiske. Makrellstimene blir identifisert med båtens ekkolodd og sonar. Når en stim blir detektert må båtens hastighet reduseres sånn at man kan senke ned stangen med ekkoloddsvinger påmontert. Akustiske data på enkeltindivider blir så samlet inn med ekkoloddet som peker horisontalt. Etter de akustiske målingene fortsetter fiskebåten med fangstprosessen med trål eller ringnot. Lengdefordelingen i fangsten blir sammenlignet med de akustiske estimatene.
Aktivitet 4: Estimere størrelsesfordeling i sild og makrellstimer og vurdere nøyaktigheten av estimatene
Ansvarlig fagperson: Babak Khodabandeloo og Rokas Kubilius
De akustiske dataene vil bli behandlet og analysert i programvarene LSSS, og videre analyser vil bli gjort i R og Python ved bruk av eksisterende vitenskapelig publiserte (f.eks. Kubilius et al., 2020) og nye metoder som utvikles i CRIMAC. To metoder for akustisk størrelsesestimering vil bli brukt. Den ene metoden er basert på avstanden mellom toppene på akustisk tilbakespredningsstyrke som representerer sidene eller bredden på fisken. Forholdet mellom bredden på fisken (fra akustiske målinger) og lengden på fisken (fra fangstprøver) skal identifiseres og beskrives gjennom en matematisk modell. Denne modellen kan så brukes til å konvertere akustisk fiskebredde til lengde og vekt. Den andre metoden er basert på målstyrken fra enkelt fisk som korreleres mot lengde (fra fangsten) og forholdet beskrives med en modell. De akustiske estimatene på størrelsesfordeling blir sammenlignet med fiskestørrelsen i fangsten.
Aktivitet 5: Tilrettelegge for videreføring av konsept til et kommersielt produkt
Ansvarlige fagpersoner: Hector Peña og Per William Lie
I denne aktiviteten skal det vurderes om estimatene av størrelsesfordeling er nøyaktige nok fra fiskernes perspektiv og hvordan teknologien kan implementeres i kommersielt fiske. Det skal tilrettelegges for videreføring av konseptet til et kommersielt produkt om metodene som blir utviklet og testet gir nøyaktige nok estimat på fiskestørrelse. Denne vurderingen vil kreve innspill fra fiskere og FHF referansegruppe i tillegg til samarbeidspartner Liegruppen. Praktiske løsninger for videreutvikling til et produkt som vil fungere i kommersielt fiske og der kostand og nytteverdi henger sammen diskuteres og man skal benytte seg av erfaringer fra tidligere prosjekt der sanntidsakustiske data er blitt brukt til å utvikle verktøy til fiskere (f.eks. prosjektene “Nytteverdi av automatisk artsidentifikasjon (NYTID)” (FHF-900065), “Utvikling av ressurs- og miljøvennlig notteknologi: Forprosjekt” (FHF-900166) og “Datafangst-, beregnings- og grafisk presentasjonsverktøy for størrelsesmåling av fisk med bredbåndsekkolodd (DABGRAF)” (FHF-900774). I denne aktiviteten skal man utarbeide anbefalinger om hvordan konseptet kan videreføres med det langsiktige målet om et kommersielt verktøy for størrelsesestimering av pelagisk fisk før trålen eller nota blir satt ut.
Prosjektgruppen skal samarbeide tett med kommunikasjonsgruppen på Havforskningsinstituttet (HI) om formidling av prosjektet. HI formidler forskningsresultater på HI.no og sosiale medier. Underveis i prosjektet vil man også orientere fiskerinæringen om planlagte aktiviteter og oppnådde resultater i Fiskeribladet og andre relevante tidsskrifter. Endelige resultat vil bli publisert i vitenskapelig tidsskrift for å sikre at resultater og konklusjoner blir grundig evaluert og kvalitetssikret.
-
Final report: Acoustic estimation of fish during pre-catch in commercial fishing of pelagic species
Institute of Marine Researh (IMR), Norway. ISSN:1893-4536. Report no: 2025-23. 7. March 2025. By Hector Pena, Babak Khodabandeloo, Rokas Kubilius, Maria Tenningen, Nils Olav Handegard, and Atle Totland.