Sediment profile imaging (SPI) | Vlaams Instituut voor de Zee
 

Vlaams Instituut voor de Zee

Platform voor marien onderzoek

Sediment profile imaging (SPI)

Sediment Profile Imaging (SPI) is een toestel dat de toplagen van de zeebodem in beeld brengt door middel van een verticale dwarsdoorsnede. Deze techniek zorgt ervoor dat onderzoekers hoge resolutiebeelden van de interface tussen bodem en water kunnen nemen van sedimenten, op een veel snellere en efficiëntere manier dan de traditionele staalnametechnieken (box cores, piston cores, etc.). De SPI kan 15 à 20 cm van het sedimentoppervlak in beeld brengen. Dit beeld geeft zowel kwantitatieve als kwalitatieve informatie over het biologische (bioturbatie, epifauna), chemische (redoxdieptes) en fysische (gelaagdheid, menselijke/natuurlijke verstoring) karakter van het sediment. Door een reeks van beelden over verschillende tijdsperiodes te maken kan men informatie verkrijgen over hoe organismen zich gedragen of hoe de structuur van het sediment verandert doorheen de tijd. De SPI kan gebruikt worden voor zowel mariene als zoetwater systemen als in estuaria tot een diepte van 4000 m. 

Hoe werkt de SPI?

De werking van het SPI-systeem lijkt eenvoudig: men brengt het geraamte met camera tot de zeebodem, laat het prisma dalen en een foto van de sedimentlagen wordt genomen. Echter, heel wat drukbestendige en bijzondere instrumenten liggen hierbij aan de basis.


Werking van de SPI. © VLIZ

Het geraamte van het SPI-systeem bestaat uit gegalvaniseerd staal waaraan ‘modderdeuren’ zijn vast gemaakt. Deze deuren bieden een voordeel op locaties die vooral bestaan uit zachte sedimenten doordat ze extra oppervlakte bieden aan het basisgeraamte en verhinderen dat het geraamte wegzakt in de bodem. Om het prisma te laten dalen in een verscheidenheid van bodemsedimenten, kunnen er aan het geraamte loodgewichten (tot 113 kg) bevestigd worden. Een ‘penetrometer’ bevestigd op een van de staven van het geraamte, geeft een idee over hoeveel loodgewichten er aanwezig moeten zijn om een goed beeld van de sedimentlagen te krijgen. Het prisma dat in de zeebodem gebracht wordt bestaat uit roestvrij staal en is gevuld met gedistilleerd water. Om door de zeebodem te raken bestaat de voorste rand dan ook uit een vlijmscherpe rand. De voorkant van het prisma bestaat uit een hermetisch sluitend plexiglas. Binnenin reflecteert een hellende spiegel het beeld naar de camera. De camera bevindt zich samen met de elektronica en de batterij in een cilinder die dienst doet als drukbehuizing. De onderkant van deze cilinder heeft een plaats waarop de flitsbuis kan gemonteerd worden en bevindt zich net boven het prisma. Om de snelheidsdaling van het SPI-prisma in de zeebodem zo goed mogelijk te controleren, is een hydraulische cilinder nodig. Deze cilinder is gevuld met olie en bevindt zich tussen het basisgeraamte en het prisma. Om de daling van het prisma te beperken tot de gewenste diepte zijn er ‘penetratiestops’ bevestigd op de staven van het geraamte. Een rubberen ruitenwisser die aanwezig is op de voorkant het prisma veegt het prismaraam schoon wanneer het door de zeebodem dringt of er terug wordt uitgehaald.


Vooraanzicht en achteraanzicht van SPI met aanduiding van de verschillende onderdelen. ©VLIZ

Toegevoegd door het VLIZ zijn de twee kleine videocamera’s links en rechts van het prisma. Zo kan men op het onderzoeksschip volgen waar het SPI-toestel terecht komt en kunnen er eveneens foto’s genomen worden van de zeebodem voor het prisma in het sediment wordt gebracht.

  Voordelen en werking van het SPI-systeem

  Foto's

Waarom de SPI gebruiken?

  • De SPI zorgt voor heldere beelden van fijnkorrelige aquatische sedimenten. Vooral in estuaria die gekenmerkt worden door hoge troebelheid, is dit zeer voordelig.
  • Beeldkwaliteit is onafhankelijk van de waterkwaliteit doordat de camera altijd foto’s trekt doorheen een pad van gedistilleerd water.
  • Beeldkwaliteit is onafhankelijk van de waterdiepte.
  • Sensoren of andere camera’s kunnen eenvoudig aan het SPI-frame toegevoegd worden zodat meerdere taken kunnen uitgevoerd worden tijdens het nemen van een beeld.

Enkele studies met de SPI:

  • Evaluatie van het storten van baggerspecie:

SPI-opnames werden uitgevoerd door het Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek op loswal S1 (ter hoogte van deVlakte van de Raan).
(Deze onderzoeksresultaten zijn nog niet verwerkt of gerapporteerd)

  • Evaluatie van sedimentveranderingen in relatie tot zandextractie:

De Backer A. et al., 2014

  • Bestuderen van de verandering in sedimentstructuren en biologische activiteit voor en na het vissen:

Dit onderzoek kadert binnen het EU project BENTHIS.
Voor meer informatie en SPI-beelden: klik hier.
Tijdens dit onderzoek werd ook een filmpje gemaakt van het SPI-systeem op de RV Simon Stevin. 

Technische details

Het SPI-toestel dat het VLIZ ter beschikking heeft is een 3731-D Camera System en bestaat uit de volgende delen:

  • Nikon D7100 Digital Camera
  • 16 Gigabyte CF Card
  • 35mm, f2.0 lens (52,5mm 35mm equivalent)
  • Electronics/stroboscoop met opnameteller
  • Pressure Proof housing
  • Sliding, watergevulde prisma met verstelbare gewichten
  • Hydraulische piston om de penetratiesnelheid te controleren
  • Roestvrij stalen geraamte met glasvezel modderdeuren, gegalvaniseerde stalen onderstel, aluminium housing and prisma
  • Hoofdbatterij: 12 volt rechargeable, 3,0 amp-hours. Een volledig opgeladen batterij kan gemakkelijk 300 beelden maken.
  • Besturingscomputer voor toegevoegde camera’s: Macartney Luxus Compact Media Controller


Afmetingen van de SPI. ©VLIZ

Meer technische details: klik hier

De SPI uitlenen?

Gelieve het VLIZ te contacteren voor meer informatie over onze uitleendienst.

Gebruik en voorwaarden

Opgelet! Indien u als wetenschapper gebruik maakt van de SPI die door het VLIZ ter beschikking gesteld wordt, gelieve daar dan als volgt aan te refereren in uw publicaties: 'Dit werk werd ondersteund door data & infrastructuur beschikbaar gesteld door het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ)'.