测量海洋热浪等不同事件对海洋生物丰度的影响并不容易。生物群落随着时间和不同地点之间的变化而自然变化。科学家需要将这些自然变化与人类造成的变化区分开来，并想出一种新方法来做到这一点。

海洋生物学家传统上通过估计水下悬崖或珊瑚礁环境中一小部分区域的种群规模来监测这些环境。

一种传统方法是将卷尺放在珊瑚礁上，并定期测量卷尺下的内容。另一种方法是拍摄“象方”(已知区域的正方形)的照片，然后计算出不同生物体覆盖的区域。

然而，这些方法只能估计整个珊瑚礁的一小部分区域，覆盖了有限比例的动植物。

它们还提供了关于珊瑚和海绵等珊瑚礁生物所产生的三维(3D)珊瑚礁复杂性和结构的有限信息，而珊瑚礁生物是支持高生物多样性的关键。

我们的新研究展示了如何使用现代摄影方法来测量珊瑚礁栖息地的复杂性以及珊瑚礁的3D性质。

然后，这些信息被用来评估从珊瑚为主的珊瑚礁到海绵为主的珊瑚礁的变化对鱼类和其他生物生存空间的影响。

这是它的工作原理。

一门艺术和一门科学

摄影测量——一种从照片中提取3D信息的技术——既是一门艺术，也是一门科学。该过程涉及从不同角度拍摄物体或区域的大量图像。然后，我们可以使用专门的算法分析这些图片并将其转换为3D数字模型。

这些模型可以适当地缩放到现实世界的尺寸，从而可以准确测量生物体。

虽然摄影测量并不新鲜，但近年来其在海洋科学中的应用有所增加。它彻底改变了我们监测海洋环境和衡量人类影响的方式。

然而，还有许多其他方法可以使用更广泛的摄影测量工具，从估计鲸鱼的大小到开发逼真的模拟或用于教育的虚拟现实体验。

我们最近在印度尼西亚发表的研究使用摄影测量来估计从珊瑚为主的热带珊瑚礁到海绵为主的热带珊瑚礁的变化对珊瑚礁结构复杂性的潜在影响。

该研究比较了珊瑚礁中珊瑚和海绵占主导地位的区域的结构复杂性。通过使用摄影测量，我们能够以传统二维照片无法实现的方式更好地了解导致珊瑚结构复杂性的不同因素。

这项研究发现，以海绵为主的珊瑚礁可供鱼类和其他生物生存的最小空间较少，而以珊瑚为主的珊瑚礁则具有较少的较大空间。

这个信息很重要。珊瑚礁上最小的空间被小鱼和其他为食物链高层动物提供食物的物种占据。当珊瑚礁失去这些狭小的避难空间时，它们也失去了支持生物多样性的能力。

做得更大

虽然印度尼西亚的研究仅检查了珊瑚礁的一小部分，但摄影测量用于监测和绘制海洋生态系统的用途正在迅速扩大。

借助现代硬件和软件解决方案，现在可以快速创建更大区域的模型。借助高分辨率摄影，即使是最小的动物也可以在模型中识别出来。

这些模型补充了传统采样方法的使用，传统采样方法仅估计珊瑚礁小区域内生物体的丰度。但我们现在也有可能对整个珊瑚礁进行采样。

由于摄影测量得出的珊瑚礁模型是3D的，因此可以收集许多不同的新信息源，例如准确的表面积和生物体积。

对于海绵和珊瑚等许多生物体来说，在衡量其生态重要性时，表面积和体积比它们覆盖的珊瑚礁数量更重要。

此外，大区域的3D模型可以定向、缩放或地理参考，从而基本上创建典型地图的所有特征。这使得查找以前调查过的区域变得更加容易。

总体结果是更好地描述海洋群落的特征。这使得监控和可视化变化以及不同因素(例如海洋热浪)的影响变得更加容易。

最后，可以为复杂的生物体创建缩放的3D表示，这意味着可以更准确地测量生长和形状变化。这可以更好地了解环境变化如何影响生物体。

虚拟现实长期以来一直被用来在不被淋湿的情况下进入海洋环境。这样做主要是为了提供教育、外展和培训机会。

但通过摄影测量创建的3D模型为吸引公众提供了令人兴奋的新机会。人们现在可以与环境互动，体验新的世界和观点，同时学习和提高他们的环境意识。

水下摄影测量衍生的3D模型的应用在监测海洋环境和检测人类影响方面具有巨大潜力。

这些模型代表了海洋生态系统信息收集方式的变革。随着技术的进一步发展，它们将支持更广泛的海洋监测和更有效的管理。