X-ray在鱼体组织及微量元素检测中的应用

鱼类硬质组织物,特别是骨骼支持鱼体和保护其体内器官的组织,对其进行特征检测分析是研究鱼类游泳运动、鱼类解剖、鱼体建模等的数据基础。随着X-ray技术的发展和国产设备的广泛应用,其仪器设备成本明显降低,使得X-ray在渔业研究与自动化生产中的应用成为可能。首先介绍了X-ray技术的基本原理与其在鱼体组织检测中的应用,X-ray技术在鱼体组织及微量元素检测中的应用主要分为鱼类组织器官的无损检测和鱼体微量元素检测两部分,其中分别介绍了包括照相法、数字成像法、衍射技术和吸收光谱法等X-ray技术;然后综述其在鱼体组织器官建模、鱼骨检测、鱼类化石研究、鱼耳石分析和鱼体微量元素检测方面的应用,总结了Xray在渔业领域应用中存在的问题;最后对X-ray的渔业应用方向进行展望。

基于朴素贝叶斯的西北太平洋柔鱼渔场预报模型的建立

西北太平洋是中国进行柔鱼（Ommastrephes bartramii）捕捞生产的重要海区,准确预报渔场出现的位置对提高渔业捕捞产量、节省燃油有重要的意义.本研究利用2002-2011年中国在该海域的历史产量数据、渔场时空数据以及包括海表温度、叶绿素浓度a、表温梯度强度和叶绿素梯度强度在内的海洋环境数据,基于朴素贝叶斯方法,建立了西北太平洋柔鱼渔场的预报模型.为满足朴素贝叶斯方法对条件独立性的假设,利用独立成份分析,重新获得相互独立的属性变量.通过求Cohen＇s Kappa系数最大值的方法,确定3种CPUE类型的先验概率,建立可用于渔场预报的朴素贝叶斯预报模型.作为实际验证,将2012年7～11月我国柔鱼渔船在西北太平洋实际生产数据与预报的高CPUE渔场位置进行叠加,平均综合预报精度达到69.9％,表明该模型对西北太平洋渔场的预报具有较好效果和可行性.

基于分类回归树算法的东南太平洋智利竹筴鱼渔场预报

为了提高智利竹筴鱼渔场预报水平和满足渔业捕捞生产的需要,利用2002—2008年的东南太平洋公海海域捕捞的中国大型拖网渔船共计15艘的生产统计资料,以及海洋环境数据(包括海表温度、叶绿素a浓度、表温距平、叶绿素a浓度距平、海表温度梯度强度和海面高度异常等数据),基于CART的算法,构建了智利竹筴鱼渔场决策树预报模型。用含1 114条记录的数据集对模型进行训练,并采用ROC方法对该模型诊断中心渔场的准确性进行了分析。最后将该模型应用于2009年各月份的智利竹筴鱼中心渔场预报,并与实际渔场位置进行了对比,结果显示预报渔场与实际生产位置基本一致,表明利用CART决策树方法建立智利竹筴鱼渔场预报模型是可行的。

基于支持向量机的西北太平洋柔鱼渔场预报模型构建

柔鱼（Ommastrephes bartramii）是中国在西北太平洋主要的鱿钓捕捞对象。准确预报柔鱼渔场,对减少寻鱼时间、节省油料和提高渔获产量均有积极的意义。该研究将2002年-2012年中国在西北太平洋鱿钓产量数据、渔场时空数据以及海表温度、叶绿素a浓度、表温梯度强度和叶绿素梯度强度等海洋环境因子作为训练数据,基于支持向量机（support vector machine,SVM）的方法,建立了以月为时间分辨率、0.5°×0.5°为空间分辨率的西北太平洋柔鱼渔场的预报模型。该模型以径向基函数（RBF）为核函数,利用10折交叉验证和网格选优法,确定了最优惩罚项因子和核函数参数值的组合（C,γ）,分别为1.41和2.83,样本分类精度达73.6%。利用2013年7月-11月环境数据,对模型进行了精度检验,预报准确率为53.4%-60.0%,平均准确率为57.4%。研究认为,在训练数据不够充分的条件下,SVM模型可成为西北太平洋柔鱼渔场预报的一个有效手段。

基于约束线性回归的柔鱼栖息地指数渔场预报模型构建

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是我国在西北太平洋重要的商业捕捞对象,对其渔场进行准确预报是提高渔业生产能力的重要内容。本研究分别选取2005~2013年我国在该海域的柔鱼渔获量和捕捞努力量作为计算适宜度指数(SI)的2种指标,利用包括海表温度、叶绿素a(Chl-a)浓度、表温梯度强度和100 m水深的Argo浮标水温数据在内的海洋环境因子,通过非线性回归,生成了不同环境因子的SI曲线。在考虑约束条件的前提下,建立2种柔鱼渔场的栖息地指数(HSI)模型,并利用逐步回归剔除不显著的解释变量。2种模型拟合优度比较的结果显示,利用渔获量建立的模型具有更高的精度,其中,7~11月模型的调整后相关系数分别为0.853(P<0.001)、0.773(P<0.001)、0.789(P<0.001)、0.745(P<0.001)和0.724(P<0.0001)。各环境因子的SI权重系数符合约束条件,并随着季节的变化,权重值有所不同。在主要渔汛期间(7、8和10月),100 m水深温度的SI对HSI得分起到了最关键作用;而在渔汛末期(11月),与海表温度相关的SI成为影响HSI的最重要因子。利用该模型对2014年进行预报实验,预报结果与实际渔场在空间分布上具有一致性。全年统计结果显示,高HSI(>0.7)的区域渔获量占总渔获量的49.06%,而低HSI(<0.3)区域渔获量仅占9.06%,表明该模型具有一定的渔场预报能力。

基于Logistic回归模型的西非沿海欧洲沙丁鱼渔场与环境因素关系模型的构建

为研究西非沿海不同季节海洋环境因素对欧洲沙丁鱼Sardina pilchardus渔场形成的影响,基于Logistic模型,利用2007—2011年中国渔船在西非沿海捕捞欧洲沙丁鱼的渔业数据和网络获取的海洋环境遥感数据[包括海表温度(SST)、叶绿素a浓度(Chl)和海面高度异常(SSHA)],构建了春、夏、秋、冬4个季节欧洲沙丁鱼渔场与环境因素关系的模型,利用逐步回归法对自变量进行筛选,并对最优回归模型进行评价,最后利用该模型对4个季节影响欧洲沙丁鱼出现的各个环境要素进行了分析。结果表明,4个季节欧洲沙丁鱼的出现与地理位置有着密切的关系,而在4个季节中环境因素对欧洲沙丁鱼出现有着不同的作用,即春季影响欧洲沙丁鱼出现的显著因子为SST和SSHA,夏季为Chl和SSHA,秋季为SST,冬季则为SSHA。该研究结果对欧洲沙丁鱼渔场形成机制分析具有一定的应用价值。

西北太平洋柔鱼渔情速报系统的开发

柔鱼(Ommastrephes bartrami)作为大洋暖水性种类,分布在北太平洋的广大海域,资源丰富.我国从1993年开始开发利用这一资源,作业渔场范围不断向东伸展,1999年达到西经175°W左右水域.1998-2000年我国每年有350-500艘鱿鱼钓船投入生产,总渔获量在10×104t以上,取得了显著的经济与社会效益[1].

太平洋黄鳍金枪鱼延绳钓渔获分布及渔场水温浅析

根据收集到的渔获量数据、海水表层温度数据和有关文献资料,应用GIS技术对太平洋黄鳍金枪鱼延绳钓渔业进行了定量及定性综合分析。结果表明:太平洋延绳钓黄鳍金枪鱼渔场主要分布在20°N—20°S之间的热带太平洋海域,具纬向分布特征。对渔获产量同海表温度的分月统计显示:太平洋黄鳍金枪鱼渔场最适月平均表层水温约28℃～29℃,渔场出现频次为偏态分布型。最后,结合有关文献综合讨论了海表温度、溶解氧含量、海流等环境因子与金枪鱼渔场分布和形成机制的关系。

日本以南黑潮流量对西北太平洋柔鱼渔场重心影响的滞后性分析

为研究西北太平洋海域黑潮流量对柔鱼Ommastrephes bartramii渔场的影响,本研究中结合1994—2010年西北太平洋海域黑潮流量和柔鱼渔场重心数据,采用阿尔蒙法建立了多项式分布滞后模型,通过分析黑潮流量异常与渔场重心偏移的互相关系数和模型的AIC值,确定了模型的最佳滞后期数,并添加了一阶滞后残差项以消除残差序列的自相关。结果表明:在经度方向上,黑潮流量异常在一年内对柔鱼渔场重心偏移没有明显的影响;而在纬度方向上,模型中黑潮流量异常变量的第12~15期系数均显著,分别为0.003 72(P<0.05)、0.004 93(P<0.01)、0.006 29(P<0.01)和0.007 81(P<0.05),说明黑潮流量异常会在6个月后的两个月内对渔场纬度重心产生正向的影响,模型调整后的相关系数为0.549。本研究中考虑了渔场对黑潮流量响应的时滞性,研究结果对延长西北太平洋柔鱼渔场预报的有效期限具有一定的参考意义。

外部压力法(EPM)的二值图像骨架提取

提出了基于边界外部压力的二值图像结构化骨架提取方法。先标记出二值图像的边界,判断各个边界点的受力情况,通过三个条件判断各个边界点是否为骨架单元。迭代这一过程,直到没有新的骨架单元产生,即得到初步的骨架结构。通过对骨架中3×3区域内骨架形状分析,对骨架中的冗赘单元进行查找并删除。将该方法得到的骨架结构图与软件Matlab 6.5骨架提取函数(Bwmorph)得到的骨架结构进行了比较,表明用该方法得到的结果比Matlab 6.5中得到的骨架线条更平滑,而且细小分枝更少。将该方法应用到海表温度锋面的提取上,结果显示锋面位置与结构准确,说明利用该方法进行骨架提取是可行的。

金枪鱼渔场分析预报模型及系统的开发

以收集到的卫星遥感反演海表温度和金枪鱼历史捕捞产量资料为基础，统计建立了金枪鱼渔场的贝叶斯概率预报模型。以实现金枪鱼渔场预报为目标，采用控件式地理信息系统（GIS）技术，成功开发了大洋金枪鱼渔场的分析预报系统。对历史数据进行了模型回报试验，试验结果表明，金枪鱼渔场综合预报的准确性达到70％以上，渔场示范试验预报准确性也达到60％以上，对渔业捕捞生产具有一定的指导意义。

基于栅格局部细分的带约束条件的不规则三角网生成算法

采用数学形态学和局部细分的方法生成非凸壳三角网,再通过边界搜索和迭代处理,逐步添补三角网边缘三角形,最终得到具凸壳的Delaunay三角网。在此基础上,加入内部和外部的边界条件,生成具有复杂边界的带约束条件的Delaunay三角网。

西北太平洋柔鱼渔场非参数栖息地适宜性指数模型

【目的】建立西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)渔场非参数的栖息地适宜性指数(HSI,habitat suitability index)模型,为提高柔鱼渔场预报精度提供参考。【方法】利用西北太平洋海域的柔鱼生产数据和海表温度、叶绿素a浓度、表温梯度强度以及水深100 m的Argo浮标水温等海洋环境因子的适宜度指数值(SI,suitability index),使用随机分类粒子算法,构建非参数的栖息地适宜性指数模型,估算西北太平洋柔鱼渔场各环境因子在不同月份中适宜度指数系数的空间分布。【结果】随着空间位置不同,各月份不同环境因子适宜度指数系数分布具有较大差异,其中SST的SI系数的高值区大面积出现在11月份,叶绿素浓度SI系数的高值区出现8月份南部渔场和10月份北部渔场,次表层(100 m)温度的高值SI系数在7-9月份均有较大面积分布,而Grad的SI系数在整个渔汛期均处于较低水平。基于该模型,本研究对2014年7-11月渔获产量进行预报检验,预报结果与实际渔场在空间分布一致,曲线下面积(AUC,Area Under Curve)月平均为0.791,高于算术平均HSI(arithmetic mean HSI,AM HSI)模型。【结论】非参数的HSI模型的渔场预报能力在一定程度上优于AM HSI模型。

渔场环境信息等值线绘制及其算法的开发实现

绘制等值线是对各类环境要素进行可视化表达的重要方式之一。根据海渔况预报过程中海水表层温度等海洋环境要素数据多规则网格分布的特点,介绍了四边形进行三角网格化并插值生成原始等值线的过程步骤,并利用Visual C++成功开发了渔场环境要素等值线的绘制模块。同时,针对所生成的原始等值线尖锐角过多、不够光滑的特点,给出了一种在保留原始等值点的基础上,补充等值线顶点个数以消除等值线上尖锐角的新的平滑算法,对其平滑过程进行了理论证明并给出了等温线绘制实例。最后,分析讨论了与商业化软件ArcView中的等值线绘制效果差异及其优点。

等值线ActiveX控件的开发及其在海洋环境制图分析上的应用

以Visual C++为平台开发了等值线ActiveX控件。针对渔业环境要素数据的数据量大、分布范围广、空间分布形式不同等特点,对于数据规模较大的近似规则分布的数据点,采用了先对缺失值的补插,再搜索生成原始等值线,然后进行磨光的方法;而对于散乱原始数据点的数据,则分别采用了反距离插值、普通克里金法以及多面函数法三种不同的方式分别进行数据加密处理,再生成等值线的方法。最后将此控件用于渔场环境制图的开发,并对其实现效果进行了比较。

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。

海洋环境因子对日本海太平洋褶柔鱼渔场时空分布的影响

根据2010—2013年11—12月日本海太平洋褶柔鱼（Todarodes pacificus）的渔获生产数据，并结合遥感获取的海洋环境数据，利用渔获量重心法、地统计插值和数理统计方法，分析了太平洋褶柔鱼的资源丰度与渔获量重心的时空变化及其与主要环境因子（海表温度、叶绿素浓度、海流）之间的关系。研究表明，渔场重心每年稍有差异，经度重心集中在132°20′E附近；纬度重心集中在36°30′N和37°30′N两个位置附近。GAM模型显示，日本海太平洋褶柔鱼渔场的最适海表温度为16~18℃；最适叶绿素a浓度为0.37~0.45 mg/m3。海洋环境与单位捕捞努力渔获量（CPUE）的回归方程的显著性检验表明，除了叶绿素 a 浓度呈一般显著外，海表温度和空间因子在 CPUE 上的回归均极显著（P〈0.01），符合统计意义。4年间渔场的适宜环境范围有所差异，推断主要是日本海海域对马暖流、东朝鲜暖流与里曼寒流相互交汇的强弱作用力引起的，也有不同年份季风的强弱不同以及全球气候变化的因素存在。每一年的渔场海洋环境因子稍有差别，对其资源量的影响巨大。

基于北斗卫星船位数据分析象山拖网捕捞时空特征

为了快速大范围掌握捕捞努力量时空分布特点,借助北斗船位数据采用统计方法获取拖网捕捞状态的速度阈值,根据阈值判断捕捞状态点,捕捞状态点之间时间组成累计捕捞时间,累计捕捞时间与功率的乘积作为捕捞努力量,根据捕捞努力量分析拖网捕捞时空特征。2013年象山在近海拖网捕捞努力量从时间上可以分为3个时间段,即2-5月、6-9月、10-12月与1月。从空间来看捕捞努力量以象山附近的渔场为中心由高到低向外扩展,形成近似的同心圆。从拖网捕捞时间来看分为全年近海渔场、春秋季近海渔场、春秋冬外海渔场、春季或秋季周边外缘渔场。利用北斗数据提取方法计算6个网次时长,并与手工出海调查记录的时长比较,两者相对误差在5%以内。

北太平洋柔鱼渔场时空分布与海洋环境要素的研究

根据2010年7∽9月和2011年7∽10月“舟渔1301#”2个航次的北太平洋柔鱼渔场海上调查资料,利用渔获生产数据？海况天气数据以及同期的卫星遥感获取的海表面温度（SST）？海表盐度（SSS）及叶绿素a（Chl-a）浓度和海流等数据,分析柔鱼的中心渔场分布与海洋环境的变动关系.研究结果显示：整个调查期间渔获频次在SST和Chl-a因子上均呈正态分布,渔场高产的最适SST范围为18∽20℃,最适SSS范围为33.60‰∽34.80‰,最适Chl-a浓度范围为0.08∽0.24mg/m3,其中SST与柔鱼渔场之间有较好的匹配关系,中心渔场通常位于18∽20℃的等温线附近,且位置一般出现在冷水团和暖水团交汇区的冷水团一侧;中心渔场位于亲潮和黑潮交汇混合区的向北一侧,离交汇地带的距离较近,而且随着时间的推移,渔汛期间中心渔场的位置逐步往其向西北方向移动.总体上多个环境因子皆可作为确定潜在中心渔场的指标,但以海表水温为最佳,另外辅助寒？暖流的交汇情况以及Chl-a浓度？天气海况等因素来综合分析,判断渔场的中心位置会更准确.

中心渔场智能预报系统的设计与实现

应用人工智能技术设计中心渔场智能预报系统 ,包括系统的总体结构、范例库的建设、范例推理、规则库和规则修正 ,最后按设计路线给出试验性预报实例 ,预报结果与渔场实际情况比较 ,预报的准确性为76 .2 %。研究结果表明 ,采用范例推理为主、规则修正为辅的技术路线使用计算机实现中心渔场智能化预报是可行的 ,它可以为海洋渔业生产和管理部门提供快速、准确。