基于集成学习的南太平洋长鳍金枪鱼渔场预报模型研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xhg123456
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)是大洋性中上层鱼类,广泛分布在热带及温带海域。南太平洋拥有丰富的金枪鱼资源,中国于2008年后成为南太平洋长鳍金枪鱼最重要的捕捞国。长鳍金枪鱼是一种高度洄游鱼类,其渔场位置与洄游路径密切相关,同时渔场的形成也受环境条件变化的影响,呈现出年际以及月际间的变化。准确地进行中心渔场预报,可以指导远洋渔业相关企业合理地安排作业区域,有效地提高生产能力,这对我国长鳍金枪鱼远洋渔业具有重要作用。本研究首先根据2008-2015年南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓历史渔业数据,以0.5°×0.5°的空间分辨率分析长鳍金枪鱼CPUE年际、月际、经度及纬度方向的变化,并通过分析渔场经纬度重心随时间推移的变化研究南太平洋长鳍金枪鱼的洄游特征;进而选取了包含海表温度、叶绿素、海表温度距平、叶绿素距平、海表温度梯度、叶绿素梯度、海平面高度异常、前后各一个月的海表温度和叶绿素值在内的多个环境指标以及月、经度、纬度三个时空指标,选用基于Bagging、Boosting及Stacking集成思想的六种集成学习(Ensemble Learning)模型,并结合10折交叉验证以及网格搜索思想确定模型最佳参数,完成了相应的长鳍金枪鱼渔场预报模型的构建;最后利用准确率最高的集成模型分月预测2015年南太平洋长鳍金枪鱼渔场,同时将高CPUE渔区与实际渔区进行对比,并以各月总体准确率和高CPUE渔区预报准确率作为标准进一步验证集成模型的预报精度。研究结果如下:1)研究南太平洋长鳍金枪鱼渔场时空分布变化特征,结果表明:1月至4月渔场CPUE较低;5月至8月CPUE较高,为南太平洋长鳍金枪鱼的盛产期;9至12月渔场CPUE相较于5至8月阶段明显下降,进入渔汛后期。作业渔场主要集中在8°S~22°S,158°E~176°E海域。在纬度方向重心呈现由南向北再向南再向北折回的变动趋势,在经度方向呈现由东向西再向东再向西折回的变动趋势,5月至8月渔场重心更偏向14.5°S~20°S,168.5°E~173°E东南海域。2)对基于集成学习的长鳍金枪鱼预报模型性能进行对比,结果表明:随机森林(Random Forest,RF)、Bagging决策树(Treebag)、C5.0、梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)、自适应增强(Adaptive Boosting,Ada Boost)、Stacking集成各模型分别取得了75.52%、73.87%、72.99%、71.14%、71.33%、75.84%的预报精度。对于本文长鳍金枪鱼渔场训练集数据,准确率均达到70%,且Bagging模型要优于Boosting模型,相比而言RF较高,而Stacking组合模型准确率又略高于RF,因而选用Stacking集成模型进一步精度检验。3)研究海洋环境要素对长鳍金枪鱼高、低CPUE渔区分类的重要性发现:海表温度对渔场划分贡献相对较大,其次为叶绿素、海平面高度,通过单一环境因子难以划分高、低CPUE渔区,应结合多种因子来增加样本间属性差异。且高CPUE渔区温度集中在26.4~30°C范围,叶绿素集中在0.03~0.15 mg/m3范围,海平面高度异常集中在-0.03~0.19 m范围。4)对Stacking集成模型预报精度的进一步检验发现:2015年分月渔场预报总体准确率在63.86%~82.14%范围,平均为70.99%;高CPUE渔场预报准确率在62.71%~97.85%范围,平均为78.76%;Stacking集成模型对南太平洋长鳍金枪鱼渔场的预报具有较好的效果及可行性。本研究创新成果主要体现在:1)针对目前南太平洋长鳍金枪鱼渔场预报模型种类单一的状况,引入了集成学习模型,对南太平洋长鳍金枪鱼渔场预报模型进行了完善,同时也为我国远洋渔业渔场预报模型的选择提供了新的思路;2)从以第一三分位数划定的高、低CPUE渔区视角,分析环境指标对渔区分类的影响,认为应结合多种因子来增加样本间属性差异,为之后集成模型输入属性的选择提供了参考;3)在结合10折交叉验证方式输出模型平均性能的同时,选用全新数据集对模型精度进行再次检验,双重评估验证了集成学习模型的预报可靠性。
其他文献
学位
软件是发展信息技术的核心、维护网络信息安全的关键、支撑新经济的基础,更与我们的日常生活息息相关。疫情期间,软件产业对"线上办公""线上娱乐""宅经济"等助益不小。软件"赋能、赋智、赋值"正加速产业转型升级。
期刊
学位
学位
学位
日常生产中大部分电气设备均需要长时间连续性工作,这种运转强度会使设备内部产生升温现象,由于电气设备整体结构具有大电流、高电压、强磁场、散热慢等特点,升温现象会导致电气设备发生故障,影响电气设备的使用寿命和电力系统的稳定运行。为确保电气设备安全稳定正常运行,研究电气设备在运行中进行故障诊断及预警,具有十分重要的理论价值和工程实际意义。本文以检测电气开关柜故障为研究对象,通过红外热成像技术实现故障监测
多铁性材料是指具备铁电性、铁磁性和铁弹性中的两个或两个以上特性的材料。作为一种室温下同时具有铁电性和铁磁性的多铁性材料,BiFeO3(BFO)薄膜具有较高的铁电居里温度(TC=1103 K),反铁磁耐尔温度(TN=643 K)以及较大的铁电极化强度(Pr=100μC/cm2),这些特殊性质使其在高密度、低功耗、非挥发新型传感器、多态磁电存储器、自旋电子学和光电器件等领域具有重要的应用前景。目前发现
随着我国经济的快速增长,民众的生活质量也大幅提高。当代大众生活品质的追求不再是简单的温饱,更多的是追求精神文化需求。旅游也就成为了大众选择放松身心、观览世界、领略大自然的一个重要途径。早期的“爬山看水”旅游消费已不能满足民众渴望接近土地、回归自然、亲近民风民俗的需求,乡村旅游应运而生,并取得了快速发展。龙泉驿区作为成都最早发展乡村旅游的区域,借助自身的优越地理条件、优厚的人文底蕴,在几十年的发展历
随着生命科学的飞速发展,生物体内大部分的小分子,核酸、蛋白质等大分子参与新陈代谢并维持各项生命活动,因此对生物分子进行检测具有极其重要的意义。目前在临床诊断、环境监测、生物分析等领域,检测生物分子的方法有很多,如色谱法,电化学法和荧光法等,其中荧光法具有操作简单,成本低和重复性好等优点,受到了人们的青睐。然而,大多数的荧光探针只有单一的检测响应信号,外部因素的干扰很容易影响检测的精确度,如实验仪器
罗甸县是国家级贫困县,推进现代信息技术与农业产业的融合,对农业转型升级、农村经济发展和农民脱贫致富至关重要。目前国内对县级农业信息化的研究较少,尤其是对山地喀斯特地貌区域的县域农业信息化研究几乎未见报道。本研究通过大量阅读文献结合实地走访调研、发放300份问卷进行调查等方式对罗甸县农业信息化的当前发展的现状进行分析,以期找出罗甸县农业信息化发展方面存在的问题,并结合调查数据和文献资料分析提出罗甸县