Отчет по научно- исследовательской работе магистранта группы М102-20 тт журакуловаАбдухафизаХасановича

3. Подготовка второй главе магистерской диссертаций.
ГЛАВАII. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАДИОМОНИТОРИНГА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ОБЪЕКТА
2.1. Анализ методов триангуляции для радиотелеметрии
Исследование профессора RichardBoddington(UniversityofStirling, DepartmentofBiologicalandEnvironmentalSciences) сравнивается точность нескольких методов триангуляции местоположения для отслеживания дикой природы радиотелеметрии с использованием данных, собранных в Национальном парке Лопе, Габон. Некоторые исторические даты радиотелеметрии для мандрилла (Mandrillussphinx) затем кратко рассматриваются в свете этих выводов. 1.1 Предыстория Радиотелеметрия - это хорошо зарекомендовавший себя метод отслеживания дикой природы. Он использует радиопередатчик, который прикреплен к животному (рис. 2.1а), и (обычно) мобильный приемник (рис.2.1. 1b), который может использоваться для оценки направления передатчика на основе уровня сигнала.

Рис.2.1. (a) Мандрилл с радиолокатором и (б) исследователь с радиоприемником

Местоположение животного может быть установлено путем приема нескольких подшипников по радиосигналу из разных мест и триангуляции местоположения передатчика. Рис2.1 - (а) Мандрилл с радиолокатором и (б) исследователь с радиоприемником. Станция d'ÉtudesdesGorillesetChimpanzés (SEGC) в Национальном парке Лопе, Габон, в течение многих лет использовала радиолокационные мандрилы (Mandrillussphinx) с использованием радиолокаторов с данными, возвращающимися по меньшей мере до 2000.

Исторически эти данные были прежде всего, чтобы найти орды мандрилл и оценить, были ли самцы размножающегося возраста в пределах орды в любой момент времени (Abernethyetal 2002). Радиотелеметрические данные также использовались для оценки домашних диапазонов и использования среды обитания орды (Whiteetal 2010). Однако широко признано, что точность радиотелеметрии варьируется в зависимости от опыта пользователя, сложности местности и используемого метода триангуляции (Bartolommeietal 2013; Findholtetal 2002). Это может ограничить применимость радиотелеметрии для анализа, который требует точных данных о местоположении, например, взаимодействия между отдельными лицами. 1.2 Методы триангуляции Многие руководства по радиотелеметрии предлагают простую триангуляцию путем построения трех подшипников и определения местоположения в центре треугольника, где делятся пополам (Freegard 2009, ResourceInventoryCommittee 1998), но существует несколько методов, которые могут быть применены к обеспечить более надежные оценки местоположения. В статье 1981 г. Лента «Об обнаружении источника сигнала» (Lenth 1981) сравнивается несколько методов триангуляции в отношении обнаружения разбитой плоскости, отмечая, что наиболее эффективный метод зависит от того, насколько точны данные о подшипниках. Методы, описанные в Lenth, были использованы для радио-отслеживания дикой природы (WhiteandGarrott 1990) и были включены в несколько программных пакетов (Berg 2013, EcologicalSoftwareSolutions LLC 2010, Nams 2006). В этом исследовании валидации приводятся результаты одной радиотелеметрической съемки с известным местоположением передатчика и сравнивается эффективность нескольких методов триангуляции. Затем он рассматривает точность методов в отношении исторических данных мандрилла, доступных в Национальном парке Лопе, и потенциальный анализ, который можно было бы провести с использованием этих данных. 2 Метод 2.1 Сбор данных Исследование радиотелеметрии было проведено 15 января 2017 года в Национальном парке Лопе. Радиоузел (передатчик) был скрыт в поле в месте, неизвестном геодезистам. Портативный приемник и карманная антенна (рис. 1b) использовались для определения местоположения воротника из нескольких мест. В каждом месте подшипник оценивался путем поворота антенны, чтобы максимизировать мощность сигнала (повторяющийся звуковой сигнал) от передатчика. Построение точек деления пополам подшипников позволяет пользователю войти в систему на передатчике, как показано на рисунке 2. Семь подшипников были взяты во время съемки. Подшипники были отрегулированы на 1,5 ° до севера на север. 2.2. Анализ данных. Данные анализировались с использованием коммерческого программного пакета CSP(Commerciolsoftwarpackade) (EcologicalSoftwareSolutions LLC 2010), который был разработан специально для анализа данных радиотелеметрии в животном мире и в основном основан на документе XIII в. Были рассмотрены другие программные пакеты, в том числе пакет sigloc в R (Berg 2013) и Locate III (Nams 2006), но не включали достаточно широкий спектр методов анализа для полезного сравнения. Методы, используемые в CSP(Commerciolsoftwarpackade) кратко описаны в таблице 1, что также указывает, сколько подшипников требуется для метода, и может ли какой-либо анализ неопределенности применяться к результатам. Методы MLE, Andrews и Huber используют аналогичный итеративный подход для минимизации угловых ошибок между подшипниками, который аналогичен методу наименьших квадратов для подгонки линии к точкам данных путем минимизации остаточных расстояний. Лучшие методы биангуляции, арифметики и геометрии - более простые аналитические методы. Три итерационных метода дают оценку изменчивости результата, который может обеспечить эллипс ошибки, описывающий область, в которой есть 95% -ный шанс (или другое определяемое пользователем значение) передатчика.
Таблица 2.1
Методы триангуляции местоположения

Методы	Описание	Минимальный номер подшипника	Оценка неопределенности
MLE (Оценщик максимального правдоподобия)	Использует итерационный алгоритм, который пытается найти минимальную угловую ошибку между наблюдаемым набором подшипников и расчетным местоположением сигнала. Следовательно, находит наиболее вероятную оценку местоположения с учетом набора подшипников.	3	Ошибка эллипса
Эндрюс, Хубер	Известны как М-оценки. Передовой класс MLE, который взвешивает отдельные подшипники в зависимости от их относительного вклада в расчетное местоположение. М-оценки дают меньше веса выбросам и могут быть более подходящими для «шумных» данных.	4	Ошибка эллипса
Лучшая биангуляция	Вычисляет все внутриподшипниковые углы и выбирает биссектризациюподшипника, угол пересечения которого ближе всего к 90 градусам, так как решение	2	Ошибка многоугольника (используется неопределенность несущей пользовательского ввода)
арифметика	Принимает среднее значение координатных точек всех пересечений подшипников.	2	Никто
геометрический	Принимает среднее значение log (координатные точки) всех пересечений подшипников. Менее чувствителен к выбросам, чем среднее арифметическое	2	Никто

Основываясь на этом валидационном исследовании, рекомендации по обработке исторических данных МандриллаЛопе: 1. Используйте метод триангуляции MLE, поскольку он имеет аналогичные уровни точности для Эндрюса и Хубера, имеет более высокий коэффициент успеха и может использоваться только с тремя подшипниками. 2. Не используйте подшипники со слабым сигналом для триангуляции. 3. Если возможно, постройте все подшипники в триангуляции, чтобы можно было идентифицировать слабые подшипники и Исключенный. Тем не менее, этот процесс потребует много времени для исторических данных.

В соответствии с этими рекомендациями следует допускать триангуляцию, точность которой составляет 100 м или лучше, и она должна быть подходящей для оценки домашнего диапазона (хотя Уайт и Гарротт отмечают, что оценки домашнего диапазона обычно требуют измерений в любое время дня и ночи) и использования среды обитания, но не обеспечивают точность, необходимая для анализа взаимодействия между людьми. Пакет sigloc в R использует метод MLE, и дальнейшая разработка этого пакета для включения некоторых альтернативных методов триангуляции позволила бы ускорить обработку, чем использование CSP(Commerciolsoftwarpackade) которая является всеобъемлющей, но сложной для автоматизации. GPS-ошейники в настоящее время устанавливаются на несколько мандрилей в Лопе, и эта технология, хотя и более дорогая, чем радиолокаторы, должна позволять отслеживать мандрилы с большей точностью и с меньшими усилиями по отслеживанию в полевых условиях.