Research Paper

Monitoring aquatic plants: An evaluation of hydroacoustic, on-site digitising and airborne remote sensing techniques

Suivi des plantes aquatiques : une évaluation des techniques hydroacoustiques, de numérisation sur site et de télédétection aérienne

¹ New South Wales Department of Primary Industries, New South Wales Fisheries, Batemans Bay Fisheries Centre, PO Box 17, 2536 Batemans Bay, NSW, Australia
² WaterNSW, PO Box 398, 2124 Parramatta, NSW, Australia
³ University of Technology Sydney, PO Box 123, 2007 Broadway, NSW, Australia

^* Corresponding author: jerom.stocks@dpi.nsw.gov.au

Received: 7 February 2019
Accepted: 26 April 2019

Abstract

Aquatic macrophytes are often monitored to detect change in ecosystem function and state, as well as assessing the effectiveness of invasive aquatic plant management. This study compares seven methodologies to monitor the distribution and abundances of aquatic macrophytes. Four line transect methodologies and three spatial mapping techniques were employed in parallel over a broad turbidity gradient in two lentic habitats of south-eastern Australia. The methodologies examined included hydroacoustic surveys, on-site digitising, and digitisation of airborne remote sensing imagery. Variation in estimates of macrophyte coverage were observed between methodologies. Consistency in the collection and interpretation of data was greatest for the line transect methodologies and the digitisation of satellite imagery. Duel-frequency identification sonar proved to be an effective novel hydroacoustic technique to monitor macrophyte abundances over broad spatial scales. Single beam sonar transects was also an objective, repeatable and scalable methodology. Videography and on-site handheld PDA mapping were of limited utility due to restrictions imposed by turbidity. The utility of sidescan sonar could be improved when used in conjunction with on-site handheld PDA mapping. This study outlines important considerations when selecting a methodology to monitor macrophyte distribution and abundance. Results indicate that no one specific method can be employed across all macrophyte monitoring studies. The method or combination of methods employed during macrophyte monitoring studies is dependent upon the study objectives, budget and environmental conditions of the study site.

Résumé

Les macrophytes aquatiques font souvent l'objet d'un suivi pour déceler les changements dans le fonctionnement et l'état de l'écosystème, et pour évaluer l'efficacité de la gestion des plantes aquatiques envahissantes. Cette étude compare sept méthodologies pour surveiller la distribution et l'abondance des macrophytes aquatiques. Quatre méthodes de transects linéaires et trois techniques de cartographie spatiale ont été employées en parallèle sur un large gradient de turbidité dans deux habitats lentiques du sud-est de l'Australie. Les méthodologies examinées comprenaient les levés hydroacoustiques, la numérisation sur place et la numérisation de l'imagerie de télédétection aéroportée. Des variations dans les estimations de la couverture des macrophytes ont été observées entre les méthodologies. L'uniformité dans la collecte et l'interprétation des données était la plus grande pour les méthodes de transects linéaires et la numérisation de l'imagerie par satellite. Le sonar d'identification à double fréquence s'est avéré être une technique hydroacoustique novatrice efficace pour surveiller l'abondance des macrophytes sur de vastes échelles spatiales. Les transects sonar à faisceau unique étaient également une méthode objective, répétable et évolutive. La vidéographie et la cartographie à l'aide d'un assistant numérique personnel sur place étaient d'une utilité limitée en raison des restrictions imposées par la turbidité. L'utilité du sonar à balayage latéral pourrait être améliorée s'il était utilisé en conjonction avec la cartographie PDA portable sur site. Cette étude souligne des considérations importantes dans le choix d'une méthodologie de surveillance de la distribution et de l'abondance des macrophytes. Les résultats indiquent qu'aucune méthode spécifique ne peut être utilisée pour toutes les études de surveillance des macrophytes. La méthode ou la combinaison de méthodes employées pendant les études de surveillance des macrophytes dépend des objectifs de l'étude, du budget et des conditions environnementales du site à l'étude.