基于改进YOLOv7的毛虾捕捞渔船作业目标检测与计数方法

渔船捕捞信息量化是开展限额捕捞精细化管理的前提,为解决中国毛虾限额捕捞目标识别和信息统计量化问题,研究了在中国毛虾限额捕捞渔船上安装电子监控(electronic monitoring,EM)设备,并基于YOLOv7提出一种改进的目标检测算法(YOLOv7-MO)和目标计数算法(YOLOv7-MO-SORT)。YOLOv7-MO目标检测算法采用MobileOne作为主干网络,在输出端head部分加入C3模块,并完成剪枝操作;YOLOv7-MO-SORT目标计数算法将SORT(simple online and realtime tracking)算法中的Fast R-CNN替换为YOLOv7-MO,用于检测捕捞作业中抛出的锚和装有毛虾的筐。采用卡尔曼滤波和匈牙利匹配算法对检测到的目标进行跟踪预测,设置碰撞检测线、时间戳、阈值和计数器,实现对捕捞作业过程中渔获毛虾筐数和下网数量计数。结果表明:1)改进后的YOLOv7-MO在测试集上的平均检测精度、召回率、F1得分分别达到了97.3%,96.0%,96.6%,相比YOLOv7模型分别提升了2.0、1.1和1.5个百分点。2)改进后的YOLOv7-MO模型大小、参数量和浮点运算数分别为64.0 MB、32.6 M、39.7 G,相比YOLOv7模型分别缩小了10.2%、10.6%和61.6%。3)以YOLOv7-MO为检测器的SORT算法毛虾捕捞作业计数准确率在统计毛虾筐数和下网数量上分别达到80.0%和95.8%。YOLOv7-MO在提高检测精度的同时减轻了模型量级,提高了检测效率。结果表明,该研究能够为实现渔船捕捞作业信息记录自动化和智能化提供方法,为毛虾限额捕捞管理提供决策参考依据。

带状采伐对毛竹地下构件养分含量的影响

选择立地条件基本一致的毛竹(Phyllostachys edulis)纯林,分别设置宽度为6 m、8 m、10 m,垂直长度为30 m的样地进行条带式采伐,在采伐带相邻的位置设置相同宽度的保留带,另随机选取3块不进行采伐的常规经营毛竹林作为对照,测定不同宽度带状采伐毛竹竹鞭、鞭根、竹篼和篼根的养分情况,分析毛竹地下构件在不同宽度采伐后的恢复潜力,探寻合理的带状采伐宽度,为毛竹林的科学管理提供理论依据。结果表明:(1)采伐带毛竹地下竹鞭、鞭根和篼根有机碳含量均随采伐带宽的增加先增后降,竹篼有机碳含量则持续上升;3种宽度采伐带篼根、8 m采伐带鞭根和10 m采伐带竹篼有机碳含量均显著高于保留带(P<0.05),8 m采伐带鞭根、3种带宽采伐带竹篼和篼根有机碳含量均与对照差异显著;6 m和10 m采伐带篼根、8 m采伐带鞭根有机碳含量所占地下构件有机碳比例较保留带有大幅提升。(2)3种采伐带宽中竹鞭、鞭根和竹篼全氮含量均表现为8 m>6 m>10 m,篼根全氮含量则随着带宽的增加持续上升;8 m采伐带鞭根和10 m采伐带竹篼与保留带有显著差异,3种带宽鞭根、竹篼和篼根全氮含量均与对照有差异;各构件总氮含量所占比例均基本表现为竹鞭>竹篼>鞭根>篼根,8 m采伐带鞭根和10 m采伐带竹鞭、鞭根、篼根总氮所占比例显著增加。(3)采伐带毛竹竹鞭、竹篼和篼根全磷含量均随带宽的增加呈先增后降的趋势,而鞭根全磷含量持续上升;8 m采伐带竹鞭全磷含量显著高于对照,其竹篼全磷含量显著高于相应保留带和对照;8 m和10 m采伐带均以竹篼全磷含量所占比例最高,6 m采伐带则是竹鞭全磷占比最高。(4)采伐带毛竹地下构件全钾含量均以8 m带宽最高,8 m采伐带的竹篼和篼根全钾含量分别显著高于6 m采伐带17.69%和106.90%,显著高于10 m采伐带102.87%和121.12%;8 m采伐带竹鞭、鞭根和篼根全钾含量均显著高于保留带和对照;随着带宽的增加,全钾含量占比在采伐带竹鞭和竹篼中呈下降趋势,在鞭根中则呈上升趋势,在篼根中则先上升后降低。研究认为,带状采伐处理能促进毛竹地下构件的发育,且8 m采伐带毛竹地下构件对养分的吸收效率显著增加,养分元素含量相对较高,可以为竹林恢复生长提供大量能量和生长潜力,有利于采伐后毛竹林的快速恢复,是较为合理的采伐带宽度。

新型高效活鱼起捕系统设计与试验

针对当前发展迅速的双罐式真空活鱼起捕装置采用的抽吸同步和零压排鱼方式会在一定程度上制约活鱼起捕系统初始吸力和排鱼动力的问题,设计出一套具有预抽真空和加压排鱼功能的双罐式真空起捕系统。对该系统的组成和原理进行阐述,并给出真空罐和真空泵等主要设备相关参数的计算方法,形成完整的系统设计流程。在此基础上研制活鱼起捕样机,并对其进行鱼水比、真空度、吸程和临界压力试验,验证该设计的合理性,获取系统运行的最佳参数。试验结果表明:当鱼水比约为1∶1时,系统的起捕效率最高;当罐体内的负压值维持在-65 kPa~0时,鱼体的损伤率相对较小;3 m、4 m、5 m和6 m吸程对应的临界压力分别为-15 kPa、-18 kPa、-22 kPa和-27 kPa;当维持压力为-65 kPa时,该起捕样机能满足吸程3m~6m的工作需求,且鱼损率较小,可认定其为系统工程运用中最佳的真空度设定值。

北斗船位数据提取拖网捕捞努力量算法研究

传统的捕捞努力量统计耗时费力,并且存在延时,不能及时了解宏观的捕捞强度,本研究以象山港拖网渔船为研究对象,选择安装北斗终端的1 508艘渔船,对北斗卫星船位监控系统所获取的渔船船位、航向、航速等信息进行分析挖掘,获得捕捞强度。根据航速统计获得每艘渔船处于捕捞状态的航速阈值,如拖网船300791捕捞状态船位点阈值的航向差最小和最大分别是-50和52°,航速最小和最大分别是0.9和2.0 m/s,两者结合判断捕捞状态点,再采用过滤窗修正,在各渔区格网计算一段时间内渔船捕捞状态点的累计捕捞时间,其值与渔船功率的乘积获得捕捞努力量,物理单位为kW·h,并制作累计捕捞kW·h的格点图和插值图。该方法具有实时、大范围、快速、分辨率高的特点,能够很好地服务于渔业资源保护。

东海区主要经济鱼类开捕规格的初步研究

根据1997-2000年东海区底拖网渔、№资源调查资料，以Beverton—Holt模型的单位补充量渔获最方程估算东海区18种主要经济鱼类的最适开捕年龄。运用von Bertalanffy，丰长方程估算最适开捕体长。结合鱼类生长的拐点年龄、临界年龄和初届性成熟年龄的体长，以及各鱼种实测最小性成熟体长，确定开捕规格。结果表明，目前东海区产量较高的带鱼（Trichiurus japonicus）和小黄鱼（Larimichthys polyactis）的建议开捕规格分别应为体长230mm和170mm。调整后的开捕规格与旧开捕规格相比，带鱼、短尾大眼鲷（Priacanthus macracanthus）、灰鲳（Pampus cinereus）、自姑鱼（Argyrosomus argentatus）均有所增大，小黄鱼、银鲳（Pampus argenteus）的开捕规格有所减小，变化较小的有蓝点马鲛（Scomberomorus niphonius）、日本鲭（Somber japonicus）、慌圆鲹（Decapterus maruadsi）等。建议以这18种主要经济鱼类为指标种类，制定新的法定开捕体长和幼鱼比例检查措施，实现东海区渔业资源的可持续利用。

基于北斗船位数据的海南省渔船航次动态监测与分析

中国近海基于北斗卫星导航系统的渔船监控系统(vessel monitoring system,VMS),在渔船管理和应急救援中发挥了重要作用,同时北斗船位数据还包含位置、时间、航速、航行等信息,可进一步用于渔船航次信息挖掘与分析。文章首先把海陆边界划分成多个0.1°×0.1°的港口格网,然后根据格网与渔船轨迹相交关系,提取海南省2016年的全部航次。海南省渔船以小型为主,航次时间1~5 d占全部航次数的71.8%,各作业类型航次时间平均都在5 d左右;受休渔期、节假日、台风等天气影响,航次频数各月变化有3个峰值和3个谷值;儋州、三亚、文昌3个海南省返回港的航次占航次总数的62.9%,海南省出港非海南省返港的航次主要集中在北海市、阳江市、惠州市等港口。文章基于北斗船位数据的航次提取方法具有普适性,可以直接应用到安装有北斗终端的近海其他省市的渔船。

海州湾坛子网网囊网目选择性研究

使用套网法在海州湾海域进行了坛子网3种网目尺寸(30、35和40mm)的网囊网目选择性试验。在分析渔获物组成的基础上,基于Logistic选择模型和数量生物量曲线(Abundance-biomass comparison curves,ABC曲线)法,获得了渔获物中主要经济品种小黄鱼(Pseudosciaena polyactis)、鹰爪虾(Trachypenaeus curvirostris)和口虾蛄(Oratosquilla oratoria de Haan)的选择性曲线和ABC曲线。结果表明,坛子网网囊网目尺寸为30、35和40mm时,小黄鱼的50%选择体长(L50)分别为7.920、9.503和11.229cm,选择范围(SR)分别为1.975、2.306和3.775cm;鹰爪虾的(L50)值分别为5.400、5.901和7.404cm,其SR值分别为1.283、1.376和1.709cm;口虾蛄的L50值分别为7.844、8.324和9.602cm,其SR值分别为2.680、2.719和2.973cm;随着网目尺寸逐渐增大,小黄鱼、鹰爪虾和口虾蛄选择性指标50%选择体长(L50)和选择范围SR值也随之逐渐增大。3种坛子网试验网囊内ABC曲线W值均小于0,表明针对海州湾目前整体生物群落,网囊网目尺寸需要进一步放大。本研究结果可为中国黄海区渔业资源可持续发展及张网网囊最小网目尺寸的确定提供科学参考。

基于北斗船位数据的拖网捕捞追溯方法研究

水产品安全关系到国计民生,北斗船位数据辅助拖网捕捞追溯,将为水产安全管理增添新的手段。根据航速与航向差的阈值确定拖网渔船捕捞状态,计算累计捕捞时间,作为某区域一段时间的捕捞强度。通过船位追溯渔船、渔场、渔港,掌握水产品的来源与累计捕捞时间,再结合渔场、渔区等信息,实现水产品的追溯。文章研究了作业渔场位置、累计捕捞时间、捕捞努力量等信息的提取方法,实现了渔港的渔船追溯并获得渔港水产品的来源地,可准确到单个捕捞渔场。

基于船位监控系统的拖网捕捞努力量提取方法研究

为了基于船位监控系统提取拖网捕捞努力量,通过统计航速获得3个峰值,拖网作业在第2个峰值,即1～2.1 m/s,拖网作业航向差一般在–50°～50°。利用航速、航向差阈值设定,把拖网船状态划分为慢速、作业、航行,然后提取出捕捞作业状态点,1 423艘拖网船共提取到处于捕捞状态的点318 433个,合计拖网捕捞时间15 921 h,利用反距离加权插值法生成捕捞强度分布变化趋势图。捕捞努力量在渔业资源研究中是重要的参考值之一,与传统的捕捞努力量计算方法相比,该方法具有实时、大范围、快速、分辨率高的特点,能够用于辅助渔业资源保护。

坛子网方形网目逃逸窗选择性研究

为了评价和改善坛子网的作业性能,本文在网囊前端安装由方形网目网片(网目尺寸分别为35、40、45和50mm)和刚性框架(长80cm,宽60cm)所组成的方形网目逃逸窗装置来释放幼鱼,并利用套网法在海州湾海域开展海上试验。在分析渔获的基础上,运用相对重要性指数、logistic模型等分析方法,获得了坛子网渔获物种类组成、优势种和主要经济渔获物小黄鱼(Larimichthys polyactis)和鹰爪虾(Trachypenaeus curvirostris)的选择性曲线。研究显示,随着逃逸窗网目尺寸增大,小黄鱼、鹰爪虾的50%选择体长(L50)逐渐增大,且L50的值与逃逸窗网目尺寸呈线性关系;逃逸窗网目尺寸为35、40、45和50mm时,小黄鱼的L50分别为9.27、12.54、13.46和15.94cm,鹰爪虾的L50分别为5.31、6.35、7.73和8.66cm。根据试验结果,结合小黄鱼的最小可捕体长及鹰爪虾第一次性成熟体长,推算小黄鱼和鹰爪虾坛子网方形网目逃逸窗网目尺寸分别为47.7和36.3mm。研究结果可为我国海州湾海区渔具管理以及渔业资源的可持续发展与管理提供技术依据。

秋刀鱼舷提网设备及改装研究

利用“中远渔2号”专业鱿钓渔船,根据秋刀鱼舷提网作业的特点,对甲板、机舱等进行局部设备改装,并在较短的时间内顺利完成了改装工作。着重介绍了秋刀鱼捕捞设备和改装工作情况。

我国近海渔场台风状况及其对渔船作业的影响分析

根据2009-2013年台风数据分析了我国近海渔场遭遇台风情况,结果显示5年内全国52个渔场中有47个遭遇过台风,总数为337次,中沙东部渔场台风数高达27次,占总数的8%,属于渔场中遭遇台风的热点区域,同时选出了中沙东部渔场、北部湾南部及海南岛西南部渔场、东沙渔场、海南岛东南部渔场、江外渔场、闽东渔场等19个遭遇台风次数和频率较高的典型台风渔场。以宁波市象山县渔船为例,研究其主要作业渔场以及台风过程对作业的影响,结果表明象山县渔船主要作业渔场有6个,其中舟外渔场、鱼外渔场和江外渔场属于全国典型台风渔场,且渔船回港避风与台风逼近过程有明显的同步性。较其它渔船险情,台风险情造成的生命和财产安全问题更加危急和严重,对此提出了几个建议:(1)培养渔民合法、安全和科学的捕捞意识;(2)推进船用通讯设备的安装和使用;(3)开发实时船用台风预警系统;(4)完善救援体系,鼓励和支持渔船互助组间的帮助和救援行为。

黄河口海域春季和夏季须子网渔获物组成分析

须子网是黄河口海区应用较广的陷阱类网具之一。为养护和管理黄河口海区渔业资源,对该海域春季和夏季须子网渔获物组成进行分析。2013年5月和2014年8月对东营黄河口海区进行了3次导陷插网网具须子网的渔获物调查,采用相对重要性指数(IRI)、种类丰富度指数和Sorensen相似性系数Ss对调查数据进行了分析。结果显示,春季和夏季须子网捕获渔获物共计45种;春季和夏季渔获物优势种(IRI>1 000)分别为7种和9种,共同优势种为2种;春季和夏季渔获种类的Sorensen相似性系数Ss为0.39,该海域春季和夏季的渔获物丰富度指数(R)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、均匀度指数(J)分别为15.81和2.91、0.51和11.26、2.17和0.43;春季和夏季平均每网渔获量和尾数分别为55.04 kg和8 766尾、50.56 kg和3 390尾。调查结果表明,春季生物群落优势度较夏季优势高,使用须子网,其渔获物组成混杂、渔获幼体组成比例较高,长此以往不利于资源的繁殖保护,对黄河口渔业资源破坏较为严重。调研结果可为我国黄河口海区渔具管理以及渔业资源的可持续发展与管理提供科学参考。

浙江省近海渔运船转载信息提取

渔运船是从事渔获物运输的专用船舶,能够提高捕捞渔船作业效率,增加捕捞渔船的作业强度。为掌握渔运船在海上的转载情况,从而间接了解捕捞渔船作业强度,该研究提出一种基于北斗船位数据的以设定航速阈值、距离阈值和时间阈值来提取渔运船转载信息的方法。如果渔运船和捕捞渔船距离小于50 m,且期间有持续3条以上的船舶监控系统(Vessel Monitoring Systems,VMS)记录,则认为可能发生了1次转载,并记录下相遇的时长、船名、空间位置。以浙江省为例,利用该方法从2018年浙江省的北斗船位数据中提取渔运船的海上转载信息,并进行统计分析。结果表明,有转载记录的渔运船808条,参与转载的捕捞渔船3548条,共转载28916次。渔运船停船转载占比21.0%,以1~1.4 m/s低速航行的作业状态转载占比53.7%,转载时长小于12.5 min的占比81.3%,同时得到渔运船转载的热点分布,转载累积时长最长的空间网格为122.5°E~123°E,31.5°N~32°N,转载累积时长187 h,其次为122°E~122.5°E,28°N~28.5°N,转载累积时长150h。通过分析渔运船海上转载位置和转载累积时长的空间分布情况可掌握捕捞渔船作业的时空变化特点,为渔业限额捕捞精细化管理提供依据。

浙江海域商渔与船碰撞事故特征、原因及避碰对策

搜集了2011-2015年近200起发生在浙江及周边海域的商船与渔船碰撞事故的详细资料,从碰撞事故发生的海域、时间、渔船作业类型及渔船运行状态等多个角度,分析了事故发生的特征和规律,并因此探讨了碰撞事故发生的原因,最后提出了预防碰撞的针对性措施,旨在为遏制或减少浙江海域商船与渔船碰撞事故发生提供参考。

福建近海五种主要捕捞作业适宜捕捞力量的研究

本文根据福建省定置、拖、围、刺、钓五种捕捞作业在本省近海的捕捞力量（功率）和渔获量，并以1994年单住功率的渔捞效率为基准进行逐年捕捞力量的标准化，应用Schaefer和Fox两种模式，采用微电脑分别估算它们的fMSY和MSY。结果两种模式估算的fMSY和MSY的平均值是：定置网为8． 90万kW，37．41万t；拖网为55．88万kw，35．51万t；灯光图网为7．12万kw，10．06万t；刺网为15．19万kW，9．50万t；钓业为3．77万kW，1．58万t。1994年实际的捕捞力量和渔获量，除灯光围网不及估算的MSY和fMSY。值外，其余四种作业不同程度地超过了估算的MSY和fMSY。文中还讨论了捕捞力量的调整等问题。

东海区拖网渔民生产决策影响因素及政策评价

为了解东海区拖网渔民捕捞生产基本情况、捕捞生产决策心理、渔业管理政策认知与评价等方面问题,针对我国近海渔业捕捞能力过度扩张与管理失控这一现状,在浙江省典型渔区开展了相关问卷调查。以样本数据为基础,运用政策分析的方法和理论对东海区拖网渔民生产决策的影响因素及政策评价进行了探讨。结果显示,调查对象在受教育程度、经济决策的理性程度等方面较以往有所改善,对政府渔业资源管理政策的评价和接受度也基本呈正向,但若要通过生产管理手段对降低近海捕捞强度起到作用,仍面临渔民心理抵触、转产转业难及政策反向激励等若干难点。文中针对渔民转产转业、渔民心理需求及现有补贴政策等方面提出了提升近海捕捞管理政策绩效的相关建议。

南海北部主要捕捞种类最适开捕规格研究

根据南海水产研究所使用elefan技术基于体长数据求得的南海北部50种主要捕捞种类的von Bertalanffy生长参数,以Beverton-Holt模型计算最适开捕年龄后用von Bertalanffy生长方程计算其相应开捕体长,再参考实际调查最小性成熟体长、临界体长、拐点体长和Froese-Binohlan经验公式计算的初次性成熟体长范围等数据确定最适开捕规格;部份分海区研究的种类先确定同一种类于各海区的最适开捕规格,再考虑不同海区的适用性确定其在南海北部的最适开捕规格。本文研究了南海北部50种主要捕捞种类的最适开捕规格,结果表明,所求得的最适开捕规格比原广东、广西、福建“水产资源繁殖保护实施细则暂行规定”的开捕规格都大;建议选择19种在以往的生产中和历次凋查研究中出现频率较高、产量较高的主要捕捞种类作为南海北部实行开捕规格保护幼鱼幼虾措施的指标种,并提出开捕规格的随机抽样检查方法。

影响渔船作业安全的人为因素分析

运用安全科学理论,对影响渔船作业安全的人为因素进行了分析,对人为因素致因的事故提出预防对策,以便各渔业公司及有关安全管理部门参考。