基于卫星AIS的中西太平洋金枪鱼延绳钓渔场分布研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liuyi8431201
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船舶自动监控系统(Automatic Identification System,AIS)是基于卫星定位、计算机网络、数据通信和信息处理等技术,实现船舶识别、监测和通信的数字信息服务系统。它可近实时地获得渔船所处位置,发送经纬度、航向、航速、作业时间等动态信息及对应的船名、功率、吨位等静态信息。近几年,AIS卫星技术的发展更拓展了其在远洋渔船渔场分析上的应用,远洋作业渔船经卫星将数据发送给地面站,信息回报速度快,数据准确度高,可在渔船捕捞状态识别、渔场时空变动分析以及非法捕捞行为监控等方面展开深入研究。本研究采用2017年7-12月卫星AIS数据、渔船属性数据、2017年9-11月份中水集团渔获数据、海洋表面温度数据,首先以作业类型和地区分布对中西太平洋地区的渔船进行统计;然后结合日志数据、渔船航行轨迹将10-11月份中水集团金枪鱼延绳钓渔船AIS数据进行标注,划分为放钩、起钩、漂流及航行4种状态,对不同状态下航向、航速及轨迹特征进行分析,并借助阈值和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型完成了渔船捕捞状态的识别及准确率的验证。根据速度阈值提取整个中西太平洋地区位于捕捞状态下的点,提出了一种结合全局莫兰指数和热点分析识别中心渔场的方法,并使用渔获数据进行验证,随后对中心渔场月间变动进行探讨并分析了其与海洋表面温度(Sea Surface Temperature,SST)的关系。研究结果如下:1)根据中西太平洋渔业委员会(WCPFC)船舶记录进行统计,该地区渔船共3223艘,作业类型主要包括延绳钓、围网、竿钓、曳绳钓4种;中西太平洋地区金枪鱼延绳钓渔船共2119艘,中国台湾渔船最多为984艘,渔船长度主要分布在15~30m及45~55m范围内。2)日志分析显示金枪鱼延绳钓渔船一般在凌晨5点左右开始放钩。相关性分析表明起钩时渔船航速与渔获量成显著的负相关,相关系数为-0.427。统计分析认为,渔船放钩时航速主要集中在6.5~8.5节,峰值出现在8节;起钩时航速为3~6节,集中在5节左右;航行时速度与放钩相似。放钩和起钩的航向呈现出明显的反向特征,漂流时航向在各范围内均占有一定比例,航行时航向呈现双峰分布且峰值处相差180?,呈现出航行中的往返特征。各状态下向前及向后航速差和航向差均分布在0附近,表明在各状态下航速和航向的一致性。3)通过阈值和SVM两种方法判别渔船作业状态,两者的识别准确率分别为67.1%和80.09%。结果表明:相较于结合航速、航向的阈值提取方法,基于航速、航向、向前及向后速度差、航向差和作业时间的SVM模型更能有效识别各点捕捞状态,其捕捞强度空间分布结果更接近于标记数据生成的捕捞强度图。4)通过莫兰指数和热点分析寻找中西太平洋金枪鱼延绳钓中心渔场并研究其变化,结果表明:渔船捕捞努力量存在空间自相关并呈显著聚集分布模式,所得热点区域可以作为中西太平洋金枪鱼延绳钓作业中心渔场。各月均存在多个中心渔场,其中8月中心渔场范围与7月大致相同,部分中心渔场存在向北扩张或向外扩大的趋势;9月最大中心渔场东移,出现在180?附近,其他渔场较之前有不同程度地扩散或缩小;10-12月中心渔场较为集中,主要分布在170?~180?E及155?W附近海域,且单位渔区捕捞努力量大于7-9月。5)对中西太平洋金枪鱼延绳钓中心渔场分布与海表温度的关系研究认为:中心渔场处不同海表温度范围主要与金枪鱼鱼种有关:155?W、20?N夏威夷群岛附近冷舌区,主要分布着大眼金枪鱼(Thunnus obesus)和黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares),海表温度为25.5~27.5℃;10?S~10?N暖池区域,主要为大眼金枪鱼和鲣鱼(Katsuwonus pelamis),海表温度为28~30.3℃;赤道南部冷暖锋面交汇处,主要为长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga),海表温度为25~29℃。本研究的创新成果主要体现在:1)利用AIS信息详细分析了金枪鱼延绳钓渔船作业特点,并结合日志数据分析航速与渔获量的相关性,为今后使用船位数据分析渔船行为提供参考。2)结合作业时间、航速、航向、向前及向后航速差和航向差多个特征因子构建了SVM模型,完成了金枪鱼延绳钓渔船捕捞状态的识别工作,填补了国内目前该项研究的空白。3)提出了一种基于AIS数据结合莫兰指数和热点分析寻找中心渔场的方法,为解决渔获数据不足情况下进行渔场分析提供了新的思路,对远洋渔业中心渔场识别方法进行了补充。
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