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State–space model for light-based tracking of marine animals

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A coherent model is presented to estimate the most probable track of geographic positions directly from a series of light measurements. The model estimates two geographic positions per day, without reducing the daily light data to two threshold crossing times, its covariance structure is designed to handle high correlations due to for instance local weather conditions, and it can estimate the yearly pattern in latitudinal precision by propagating the data uncertainties through the geolocation process. The model is applied to one mooring study, one GPS drifter buoy study, and numerous simulated cases. The simulations are performed with realistic assumptions about the relationship between solar altitude and light and with realistic uncertainty parameters (all taken from real data). The simulations showed that all model parameters were identifiable, and that all tracks could be reconstructed within 1° or 2° latitude and 0.5° or 1° longitude. The mooring and drifter buoy data showed that the tracks could be reliably estimated, even in cases where the other methods had completely failed.

Nous présentons un modèle cohérent pour estimer directement le tracé le plus probable des positions géographiques à partir d'une séries de mesures de lumière. Le modèle estime deux positions géographiques par jour, sans réduire les données de lumière journalières à deux périodes de traversée du seuil; il possède une structure de covariance conçue pour tenir compte des fortes corrélations dues, par exemple, aux conditions climatiques locales; il peut aussi estimer le patron annuel de précision des latitudes en faisant passer les incertitudes des données dans le processus de géopositionnement. Nous utilisons le modèle sur une étude à bouée fixe, une étude à bouée dérivante munie d'un GPS et plusieurs cas de simulation. Les simulations comportent des présuppositions réalistes concernant la relation entre l'altitude du soleil et la lumière, ainsi que des paramètres d'incertitude réalistes (tous tirés de données réelles). Les simulations montrent que tous les paramètres du modèle sont identifiables et que tous les tracés peuvent être reconstitués avec une précision de 1° ou 2° latitude et de 0,5° ou 1° longitude. Les données obtenues des bouées fixes et dérivantes montrent qu'il est possible d'estimer les tracés de façon fiable, même dans les cas où les autres méthodes ont été complètement incapables de le faire.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2007

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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