צילום תת ימי למטרות מחקר – "המצאת הקוואדראט"

פורסם ב: כל הכתבות, מחקר ימי | 2

מאז סיום לימודיי לתואר B.Sc במדעי הים והסביבה הימית, השתתפתי במספר "דיגומים"  או סקרים תת ימיים אשר בוצעו בראשות "חקר ימים ואגמים לישראל"- חיא"ל. השתתפותי בסקרים אלו קשורה רבות לעובדה ש"פיתחתי" יכולת מרשימה לצילום קוואדראטים מתחת למים בתקופת לימודיי בעקבות בעיה שזיהיתי בקרב המדענים הימיים בצילום תת ימי. היכולת לצלם קוואדראט אינה קשורה רק ביכולות הצלילה או הצילום שלי אלא מתתחילה הרבה לפני זה, על שולחן התכנון.

קוואדראט ומצלמה מורכבת עליו
קוואדראט ומצלמה מורכבת עליו

קצת רקע

בזמן לימודיי לתואר מדעי הים, נחשפתי לבעיות הכרוכות בצילום תת ימי בהן נתקלים מדענים ימיים. מאחר ומראש נרשמתי ללימודים אלו כדי להשלים את ידיעותיי והיכרותי עם העולם התת ימי כחלק משלים להחלטתי להיות צלם תת ימי, נמשכתי לפתרון בעיות צילומיות וכל דבר שהיה מעורב בו צילום תת ימי בתקופה זו.

בשנה האחרונה ללימודיי, ולאחר שכבר היה ברשותי ציוד צילום תת ימי, החלטתי שעבודת הסיום שלי (סמינריון בוגר) תעסוק בצילום תת ימי למטרות מחקר. בעבודה זו סקרתי את חשיבות הצילום התת ימי בעידן הדיגיטאלי לעולם המדעי, שיטות שונות בהן נעזרים מדענים בצילום תת ימי וגולת הכותרת היתה מבחינתי, מתן פיתרון צילומי לבעיות צילומיות אותן גיליתי במאמרים אקדמאיים. המשמעות היא שמצאתי מאמרים בהם היו בעיות באספקט הצילומי שלעיתים השפיעו על התוצאות, ומצאתי דרך שעוקפת את הבעיות הללו ומאפשרת לבצע את הצילום בצורה אמינה, טובה ואפילו פשוטה יותר, כדי למנוע טעויות.

על סיפון ה-Mediterranean Explorer בהפלגת מחקר ד"ר גיל רילוב יושב במרכז
על סיפון ה-Mediterranean Explorer בהפלגת מחקר
ד"ר גיל רילוב יושב במרכז

המקרה בו עסקתי ביתר פירוט היה צילום קוואדראט. קוואדראט הינו למעשה ריבוע דיגום, אשר משמש רבות בתחום האקולוגיה לדיגום אוכלוסיות. הקוואדראט משתנה במאפייני הגודל והחומר ממנו הוא עשוי בהתאם לאוכלוסיה הנמדדת. כך למשל כשדוגמים פילים באפריקה קוואדראט הדיגום עשוי להיות בגודל של 4 ק"מ על 4 ק"מ ותחום ע"י נקודות GPS וכשדוגמים מושבות חיידקים בצלחת פטרי הקוואדראט עשוי להיות 200 מיקרון על 200 מיקרון תחום ע"י שנתות המיקרוסקופ. הקוואדראט הנפוץ בשימוש במחקר הימי לדיגום קרקעית הים עשוי חומר פלסטי או מתכת וגודלו 25X25 ס"מ  או 50X50 ס"מ.

הבעיה

הבעיה בה נתקלו המדענים היא שבמצלמות הדיגיטאליות הקומפקטיות בהן השתמשו, אורך המוקד האקוויוולנטי הרחב היה של 35 מ"מ לערך, מה שחייב התרחקות המצלמה מהקוואדראט למרחק של כ-1 מטר על מנת לראות את כולו בפריים אחד. מאחר ובמים ככל שמתרחקים מהאובייקט איכות הצילום יורדת (צבעים , קונטרסט) כיוון שיש יותר מים בין המצלמה לבין האובייקט,  המדענים בחרו להקטין את הקוואדרט שלהם למידות של 25X25 ס"מ על מנת שיוכלו לצלם ממרחק בו עדיין יראו פרטים בצילום. למעשה, הם רצו להשיג שטח קוואדראט של 50X50 ס"מ אך מגבלת המערכת הכתיבה להם שימוש בקוואדראט קטן יותר. השיטה בה הם עבדו היתה צילום של 4 קואדראטים צמודים זה לזה אחד אחרי השני, המשלימים ביחד שטח של 50X50 ס"מ והדבקתם כפנורמה ריבועית לאחר הצילום (במחשב) לכדי קוואדראט אחד. מעבר לסירבול של השיטה, יש פה הרבה מקום לטעות בהדבקה ובעיות נוספות של דיוק בזמן הצילום. אין ספק שצילום "One shoot" יותר מתאים לאופי המדעי של משימה זו.

השאלות המרכזיות אותן שאלתי את עצמי כשניגשתי אל מציאת הפתרון הן:

  • מה גודל הקוואדראט המיטבי לצילום? האם זה מתאים למחקר?
  • באיזה מצלמה+עדשה ניתן לצלם את הקוואדראט בצורה הטובה ביותר?
  • איך להאיר את הקוואדראט בצורה טובה?
סימון נקודת תחילת הטרנסקט ע"י מצוף סימון
סימון נקודת תחילת הטרנסקט ע"י מצוף סימון

הפתרון

מאז ומעולם, שימוש בעדשות רחבות ועדשות עין הדג היה נפוץ לשימוש תת ימי על מנת לצלם סצנה רחבה ומקרוב. האפקט הנוצר בשימוש בעדשת עין הדג, הנקרא על שמה:" עיוות עין הדג", אינו מתאים לשימוש מדעי קלאסי אך בעזרת תוכנות עריכה כגון פוטושופ ניתן בקלות יחסית לתקן את העיוות בצורה שתעלים אותו לחלוטין. אם כן, ניתן לצלם קוואדראט בגודל של 50X50 ס"מ בצילום אחד ולהשתמש בו בצורה מדעית. לאחר בדיקה, גיליתי שכדי לצלם את הקוואדראט הגדול יש למקם את המצלמה במרחק של כ-40 ס"מ ממנו (נמדד מהחיישן למישור הקוואדראט) כשאני משאיר קצת רווח בשולי התמונה לטעויות ותזוזות שלא נלקחו בחשבון.

תכננתי ובניתי בעזרת חברי ללימודים (גל אייל) את המסגרת (קוואדראט) ואת הזרועות (חצובה) עליהם תשב המצלמה. מדובר במסגרת אלומיניום חזקה וקשיחה עליה ננעלת המצלמה בצורה יציבה שאינה מאפשרת לה חופש תנועה אך מאפשרת לנתק את המצלמה מהמסגרת מתחת למים וכך לצלם תמונות גם ללא הקוואדראט.

ההצלחה היתה מיידית.

רישום ותיעוד לאורך הטרנסקט
רישום ותיעוד לאורך הטרנסקט

עוד לפני הצגת המערכת שבנינו ועוד לפני הגשת הסמינריון, הוזמנתי ע"י ד"ר גיל רילוב, אותו הכרתי כמרצה שלי לאקולוגיה וסיפרתי לו על הפרוייקט, להשתתף בהפלגת מחקר מכובדת אל מול חופי צפון הארץ שם בחנו לראשונה "על רטוב" את הקוואדראט. לפני הפלגה זו ביצענו גיל ואני מספר צלילות בדיקה ופיתחנו את השיטה בה נעבוד מתחת למים.

באופן כללי, השיטה כללה:

  1. איתור הנקודה ממנה מתחיל הדיגום וסימונה (ב-GPS ובשטח)
  2. פריסת רולטקה באורך 30 מטר בקו ישר על פני הקרקעית (טרנסקט הדיגום)
  3. צילום 15 קוואדראטים מצד ימין ובצמוד לרולטקה בנקודות רנדומאליות שמסומנות על הרולטקה.
  4. סימון קצה הטרנסקט וקיפול הרולטקה.

מסיימים את הצלילה עם 15 תמונות של קוואדראט על טרנסקט מסומן, אליו ניתן לחזור כל תקופה ולבצע דיגום חוזר.

את התמונות מיישרים בפוטושופ ועוברים עליהם בתכנת CPCe בה מזהים את כל המינים שצולמו בטרנסקט והופכים את החומר לטבלאות נתונים של אקסל עם נתונים סטטיסטיים מכל הטרנסקטים בעונת דיגום.

קוואדראט מיושר שצולם עם עדשת פישאיי
קוואדראט מיושר שצולם עם עדשת פישאיי

מאז אותה הפלגת מחקר והגשת הסמינריון שלי הועסקתי ע"י ד"ר גיל רילוב, אשר עובד כחוקר במעבדה לאקולוגיה בחיא"ל, כצלם של כמה סקרים תת ימיים בהם שיכללנו עוד את השיטה, עלינו באיכות הצילום והפקנו מידע רב ויקר ערך עבור המחקר הימי והחוף הישראלי.

שורה תחתונה

לטעמי, זהו החלק החשוב והמשמעותי ביותר בצילום תת ימי מחקרי. היכולת לאסוף נתונים בצורה איכותית ולא פוגענית  (ללא הרס או הרג מושא המחקר שלך) כשאת הנתונים הנאספים בצלילה (הקצרה יחסית) ניתן לנתח בצורה רגועה ולא מוגבלת זמן על המחשב במעבדה. לכן אני חושב שצילום תת ימי דיגיטאלי ילך ויתפוס מקום של כבוד במחקר הימי. לטעמי, כל חוקר ימי צריך לעבור בתקופת לימודיו הכשרה והיכרות בסיסית עם הצילום התת ימי כדי שיכיר את האפשרויות הגלומות בו ככלי מחקרי, ידע להפעיל אותו ככלי מחקרי בעת הצורך וישאף להשתמש בו במחקרו, על פני שיטות פוגעניות.

אשמח לתגובותיכם ולשאלות נוספות בנושא.

חגי

חוקרים תוקעים יתד סימון בקרקעית הים
חוקרים תוקעים יתד סימון בקרקעית הים

2 תגובות

  1. איתי

    עדיין ישנם לא מעט בעיות בשימוש בקוואדרט, כגון הכללה של פרטים מסוימים. אם לדוגמא גדל אלמוג כמה סמ' מהשטח שבו אתה מחשיב כנראה שבשנה הבאה הוא כבר יהיה עמוק בתוכו, אך הוא אינו התיישבות חדשה..
    בנוסף, השיטה יעילה רק אם חוזרים לאותה נקודה

    • אתה צודק בהחלט איתי. השיטה לא מושלמת ולכן כשעושים דיגום עם קוואדראט יש שיטות להקטנת טעות הדיגום עליה אתה מדבר. למשל, בשימוש בקוואדראט, זו לא תהיה שיטת הדיגום היחידה ויהיה גם חוקר שרושם הערות ודברים שנמצאים מחוץ לקוואדראט. וכמובן שמצלמים בכל טרנסקט גם תמונות כלליות ונוף כדי לקבל מושג על השטח הנדגם. דרך נוספת להקטין את סטיית הסקר היא לבצע הרבה חזרות. הרבה זה מעל 30 בסטטיסטיקה הקלאסית. כמובן ששיטה זו "מעלימה" יצורים נדירים וקטנים ומייחסת חשיבות גדולה מידי ליצורים נפוצים וגדולים. צריך לקחת זאת בחשבון בניתוח התוצאות ולהתייחס בהתאם. לגבי החזרה לאותה הנקודה, בשביל זה מסמנים ב-GPS כל נקודה ומסמנים עם מצוף קטן ויתד סימון כל נקודת תחילת טרנסקט ומראש יודעים את האזימוט בו פורסים את הטרנסקט כדי למצוא את מצוף סימון נקודת הסיום שלו.

      רק כדי לסבר את האוזן, בצלילה כזו משתתפים בין 4 ל-7 חוקרים, בהם צלם אחד. השאר אוספים נתונים בשיטות אחרות או מתייחסים ליצורים אחרים לאורך הטרנסקט.

השאר תגובה