南太平洋长鳍金枪鱼渔场重心预测研究

长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)是大洋洄游性鱼类,其渔场分布与多种环境因子存在一定联系。根据2016−2021年的南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔捞日志,利用南方涛动指数(Southern Oscilllation Index,SOI)、海表温度(Sea Surface Temperature,SST)、叶绿素(chlorophyll-a,CHLA)浓度、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)浓度等海洋遥感资料,把时空和环境因子作为输入层,单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit effort,CPUE)作为输出层,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化结构为9-13-1的BP神经网络。GA-BP神经网络预测的均方误差(MSE)和R2分别为0.0074和0.397,均优于BP神经网络。预测分析显示,SST和DO浓度是长鳍金枪鱼渔场重心变动的主要环境因子,CPUE较高的渔场SST范围为18~20℃,DO浓度范围为210 mmol/m^(3)以上。预测与实际渔场重心基本一致,且标准化的CPUE与名义CPUE的时间变化趋势总体一致。研究表明,GA-BP神经网络能够较好地预测长鳍金枪鱼的渔场,为金枪鱼渔业生产与管理提供参考依据。

GeoHash、Google S2和Uber H33种全球地理格网编码方法对比分析

地理格网编码是高效管理、分析和查询海量地理空间位置数据并提供信息服务中非常重要且基础的工作。GeoHash、Google S2和Uber H3是目前商业应用上3种较常用的地理格网编码方法,该文从地理编码的基本概念及其演变过程出发,介绍当前地理编码所涉及的地理格网剖分和编码运算方法,然后从算法概况、编码方式、编码层级及其对应空间范围等方面对3种方法进行阐释,最后从正多面体选择、剖分单元、填充曲线、编码层级、邻域查询与邻域距离类型和算法应用优缺点等方面进行对比分析,以深入挖掘3种方法的应用价值和前景,可为基于地理位置大数据的研究与应用提供借鉴。

基于ADASYN和Stacking集成的南太平洋黄鳍金枪鱼渔场预报模型研究

为提供更为准确的南太平洋黄鳍金枪鱼(Thunnus albacores)渔场预报信息,针对传统渔场分类问题中渔场和非渔场样本数据分布不均衡的问题,提出了一种基于自适应综合过采样(ADASYN)和Stacking集成的渔场分类模型——A-Stacking模型。利用2008—2019年南太平洋黄鳍金枪鱼的渔业数据,结合时空因子、海洋环境因子共32个特征要素(月份、经纬度、海平面异常、涡动能、叶绿素a浓度、叶绿素梯度、叶绿素距平、海表温度梯度、海表温度距平以及0~500 m水层的垂直温度和盐度)建立了南太平洋黄鳍金枪鱼渔场预报模型。为了验证模型的可靠性,将CART、Adaboost、GBDT、XGBoost、KNN、RF和Stacking模型对照。结果显示,A-Stacking模型具有更高的准确率、召回率、F1-score、G-mean和AUC值,且模型的ROC曲线和PR曲线能较好地包含其他模型,表明模型的分类效果更好。研究表明,A-Stacking集成模型对南太平洋黄鳍金枪鱼渔场的预报效果较好,能有效处理不均衡数据的渔场分类问题,可为今后的渔场预报方法提供参考。

基于文献计量的夜间灯光遥感在渔业中的应用研究进展

为探明夜间灯光遥感技术在渔业研究中的应用现状和发展趋势,以四大中文数据库(中国知网、维普、万方、百度学术)与“Web of Science”核心合集为数据源,结合CiteSpace知识图谱方法,对国内外利用夜间灯光遥感进行灯光渔业研究的发文量、发文机构、文献共被引及高频关键词等进行分析。结果显示:(1)发文量总体上呈现增长趋势,2013年以后热度明显增加,2018年后中国发文量与世界处于同一水平。(2)关键词聚类与频次分析表明,研究区域主要集中在太平洋、大西洋以及中国近海等海域,研究尺度呈现从大范围到精细化的变化特征;云层检测与影像去噪是关系到渔船提取精度的关键预处理步骤;灯光渔船提取方法朝着自动化、高精度、系统化的方向发展。(3)共被引时区图谱分析显示,研究以2005年和2013年为间隔经历了3个阶段,热点从单一数据支持下的渔船分布监测深化为渔场与海洋环境特征相互关系的研究。(4)机构与国家网络分析结果显示,美国和中国是此方向的主要研究国家。

基于遥感和GIS的密云水库上游土壤侵蚀定量估算

密云水库是当前北京唯一的一个地表饮用水源。其上游地区的水土流失一方面将造成土地退化和农业生态环境恶化,另一方面将导致大量泥沙淤积水库,会使水质受到污染,缩短水库使用期限,所以其上游的水土保持生态环境对于水源涵养和水库水环境具有重要意义。该文利用遥感数据,获取水土流失的植被和土地利用信息,收集降雨资料和土壤数据,在通用土壤流失方程的框架基础上建立区域土壤侵蚀模型,对密云水库上游2001年和2002年土壤侵蚀量进行定量估算,认为利用遥感和降雨数据,实现密云水库上游土壤侵蚀量的年度估算是可行的。

利用植被和地形信息进行水土流失风险度评价

在影响水土流失过程的众多因素中,选择植被和地形来进行水土流失的风险度评价。试验区域为密云水库上游。利用Landsat-7 ETM+的影像,在计算归一化差分植被指数NDVI的基础上估算密云水库上游的植被覆盖度;利用栅格数字高程模型DEM,计算地表坡度;根据水利部部颁标准,对植被覆盖度和坡度进行分级。植被覆盖和坡度要素的分级组合形成一个交叉表模型,从而对密云水库上游的水土流失风险情况进行评价并绘制水土流失风险分布图。采用这一方法可以相对快速地度量一个区域水土流失发生的可能性和程度。

异常气候下温跃层及时空因子对中西太平洋黄鳍金枪鱼渔场分布的影响

为研究气候变化对渔业资源的影响,采用2008—2017年全球海洋Argo网格数据集(BOA_Argo)和同期商业渔船渔捞日志数据,分析了拉尼娜和厄尔尼诺年中西太平洋黄鳍金枪鱼围网主要作业渔场温跃层的时空变化特征,结合GAM(generalized additive model)对影响黄鳍金枪鱼渔场的变量进行分析。结果表明,拉尼娜年,单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)随温跃层上界温度的高值区向西收缩而西移,最西至145°E;厄尔尼诺年,东移至165°E以东。拉尼娜年较正常年份,赤道太平洋东、西侧温跃层的上界深度差拉大,80~130 m上界深度值偏西。温跃层强度整体上呈现西弱东强,温跃层厚度以15°N和15°S为轴线,分别存在一个较厚的带状分布结构,CPUE分布在厚度值120~200 m之间。温跃层上界温度为27.5~29.5℃、强度为0.08~0.13℃·m^(-1)时,CPUE分布密集,温跃层参数中上界温度对CPUE分布的影响最大。且厄尔尼诺年CPUE的东移和拉尼娜年CPUE的西移随渔场所在温跃层的最适参数值而移动。时间因子中年份对CPUE的影响是波动性的,拉尼娜年对CPUE的影响更密切。资源丰度较高海域在5°N—5°S,150°E—175°E。综上所述,异常气候导致的温跃层变化对于CPUE具有显著影响。

官厅水库上游近20年土壤侵蚀强度时空变化分析

官厅水库上游地区从1982年就被列入国家级水土保持重点治理区,国家不仅在水土流失治理方面进行大力投入,而且进行了多次土壤侵蚀遥感调查。各次土壤侵蚀遥感调查的成果在时间上形成序列,客观上为进行区域土壤侵蚀状况和生态环境变化的趋势动态分析提供了可能。在历年土壤侵蚀调查结果的基础上,进行了官厅水库上游永定河流域近20年来土壤侵蚀强度的时空变化分析,确定区域内水土流失强度在空间和等级的变化情况。

基于MTSAT卫星的我国渔业作业海区渔海况速报

卫星遥感能及时准确地掌握包括海表温度(SST)在内的渔场环境,是现代海洋渔业发展的重要技术支撑。利用静止气象卫星来观测海表温度有许多优点,目前我国静止气象卫星的应用研究主要集中在气象领域,而对渔业应用领域的研究和关注较少。针对MTSAT卫星进行海表温度反演,利用卫星所获取的影像资料提取我国主要渔业作业海区的海表温度资料,在此基础上推演底层海温。运行结果表明利用MTSAT计算的海表温度能反映海洋基本的温度场分布状况与暖寒流系的强弱产生流隔区位置情况,可以为我国海洋渔业的发展提供有效的技术支持和信息服务。

印度洋金枪鱼延绳钓主要渔获种类及分布

根据印度洋金枪鱼管理委员会IOTC的金枪鱼生产数据库,对1967-2004年间印度洋金枪鱼延绳钓主要渔获种类的产量按年进行汇总和基于5度格网进行了空间上的统计,采用GIS软件制作了印度洋金枪鱼延绳钓主要渔获种类的捕捞产量的地理空间分布图,分析了其资源的空间分布特征。分析结果表明,大眼金枪鱼Thunnus obesus、黄鳍金枪鱼Thunnus albacares、长鳍金枪鱼Thun-nus alalunga和剑鱼Xiphias gladius是印度洋金枪鱼延绳钓的主要渔获种类,其产量之和占到总产量的90%,这4种印度洋金枪鱼延绳钓的主要渔获种类从1967-2004年的产量均呈上升趋势,但产量的峰谷变化各不相同;空间分布特征研究表明,尽管在印度洋海域分布范围广泛,但产量丰沛的区域存在明显差异。

区域土壤侵蚀研究分析

对目前区域尺度上土壤侵蚀评价的主要研究内容进行了归纳。以时间为轴,将区域尺度上的土壤侵蚀评价分为区域土壤侵蚀现状调查与评价、区域土壤侵蚀动态分析和区域土壤侵蚀状况的模拟与预测。其中区域土壤侵蚀现状又被区分为土壤侵蚀风险评价和侵蚀量估算。

基于贝叶斯概率的印度洋大眼金枪鱼渔场预报

本文采用贝叶斯概率为模型基础框架,利用来自印度洋金枪鱼管理委员会(IOTC)的大眼金枪鱼延绳钓历史渔获统计数据和美国国家海洋大气管理局(NOAA)的海温最优插值再分析数据,进行适用于印度洋金枪鱼延绳钓渔场的模型参数估算与预报模型构建。模型回报精度验证结果表明,印度洋大眼金枪鱼延绳钓渔场综合预报的准确率达到了65.96%。模型预报结果用概率百分比来表示,符合渔业资源分布的客观特点。利用中分辨率成像光谱仪MODIS提供的SST产品进行业务化运行的渔场预报,利用模型结果每周生成印度洋大眼金枪鱼延绳钓渔场概率预报图,用不同大小的圆形来表示渔场概率的高低,可以为印度洋区域的远洋渔业生产提供信息支持。

土壤侵蚀调查中的遥感应用综述

土壤侵蚀引起土壤肥力下降、土地退化及荒漠化和生态环境恶化等一系列区域性和世界性的重大环境问题。中国是土壤侵蚀最严重的国家之一。遥感是进行环境和灾害动态监测的有效技术手段。自从20世纪70年代以来,人们就开始应用遥感技术进行土壤侵蚀的调查。对遥感技术在土壤侵蚀调查中的应用方法进行概括和汇总,分别是影像判读法、指数提取法、图像分类法、光谱分解和正射影像DEM提法等方法,分析不同方法之间的优缺点以及它们各自的适用范围,并结合当前研究的热点问题,指出未来研究的重点及趋势。

应用MODIS进行赤潮遥感监测的研究进展

赤潮遥感监测是卫星遥感应用的重要领域。发射和应用时间相对较短的MODIS传感器具有相对的光谱分辨率和空间分辨率的优势,使得MODIS在赤潮遥感监测上发挥巨大的作用。分析总结了应用MODIS进行赤潮遥感监测的几种主要方法,并与其它几种主要传感器进行比较,分析了MODIS在赤潮遥感监测中的优势和不足。

基于ARGO资料的MTSAT海温产品误差分析

利用全球海洋观测网计划ARGO浮标的表层海温测量值分析了MTSAT卫星的海温反演误差。结果显示,平均绝对误差为0.73℃,均方根误差为0.885℃,满足应用需要;海温反演异常点多分布在30°N以北的高纬区域。为了确保海温产品数据的可靠性,需要通过数据误差控制技术来检测和控制海表温度反演的异常值,影像边缘和高纬地区的区域数据应谨慎使用。

栖息地适宜性指数模型在鱼类生境评价中的应用进展

栖息地适宜性指数模型是目前鱼类生境评价中常用的评价方法。从环境因子的选取和敏感性、因子时空尺度、单因子评价、组合算法等几个主要环节对栖息地适宜性指数模型在鱼类生境评价的应用现状进行总结,并对模型在河口、湖泊、海洋等不同水生环境中对鱼类生境评价的应用加以概述。同时,通过指出栖息地适宜性指数模型现阶段应用时需注意的问题,为该模型今后的发展和应用提供参考。

面向对象的生物多样性保护空间数据模型研究

传统的生物多样性保护工作在数据记录、描述和分析时往往以区域表示相关的地理概念,或直接以经、纬度数值加以描述,数据存储管理的方式也较为支离破碎。目前GIS的数据存储已经发展为面向对象的空间数据模型阶段,它以实体为基本表达对象。本文对生物多样性保护中所涉及的数据进行分析,对面向对象的生物多样性保护空间数据模型进行研究,并采用ArcGIS的Geodatabase来实现。

高分辨率影像城市绿地快速提取技术与应用

高分辨率遥感影像是城市绿地信息快速提取的主要数据源 ,文中以多尺度影像分割与面向对象影像分析方法为主要技术 ,利用样本多边形对象的成员函数建立训练区 ,自动提取大庆市城市绿地覆盖信息 ,达到清查城市绿地的目的。该方法信息获取周期短、精度高、成本低 ,实现了城市绿地信息精确获取与快速更新。

密云水库上游植被覆盖度的遥感估算

该文在对像元二分模型2个重要参数推导的基础上,改进了已有模型的参数估算方法,建立了用NDVI归一化植被指数定量估算植被覆盖度的模型,并根据实际运用时的两种情况,提出了估算植被覆盖度的方案。研究结合密云水库上游实际情况,设计了模型应用的技术路线和实施方法,对研究区植被覆盖度进行了估算。通过密云流域的实地考察,利用照相法对植被覆盖度的估算结果进行了验证,估算精度达85%,表明使用此改进模型进行植被覆盖度遥感监测是可行的。

海洋环境对中西太平洋金枪鱼围网渔场影响的GIS时空分析

根据2008年~2012年中西太平洋金枪鱼(Thynnus)围网的渔获生产数据,并结合利用遥感信息技术手段同期获取的海表温度、次表层和温跃层温度、叶绿素等海洋环境数据,分析了围网主要捕获品种渔获量、资源丰度与渔场重心的时空变化及其与主要环境因子之间的关系。结果显示,目前中西太平洋金枪鱼围网渔获量分布在10°N^10°S、140°E^180°E,中心渔场经度重心集中在150°E^165°E,大体走向是由西向东;纬度重心在1°N^3°S,呈现先南后北的走向。渔场主要适温在28~32℃,最适海表温度为29~31℃,次表层50 m,适温为26.84~29.47℃,100 m适温为24.71~28.57℃,温跃层上界深度在54.09~121.49 m,对应的海水温度为27.10~29.18℃;主要渔获产量集中在叶绿素质量浓度0.02~0.35 mg·m-3内,叶绿素质量浓度处于0.04~0.18mg·m-3时渔获产量出现频次最高,为渔场的最适叶绿素质量浓度范围。