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。

台湾海峡1997～1998年夏汛中上层鱼类中心渔场的变动与表层水温的关系浅析

针对台湾海峡中上层鱼类中心渔场的变动问题 ,通过对1997～1998年夏汛期间AVHRR遥感表层水温 (SST)的分析 ,发现相应于北部和西南部中心渔场在1998年范围缩小、南界大幅北移0.5个纬度的现象 ,1997年渔场南界一线的SST ,在1998年升高可达1℃。推测SST的这种变化 ,是中心渔场出现明显位移的原因之一 ,并且与此期间发生的ElNino事件可能存在着某种关联。

基于案例推理的东海区鲐鱼中心渔场预报

根据1998-2005年的东海区上海、宁波、江苏和舟山四大渔业公司的鲐鱼（Pneumatophorus japonicus）生产统计数据以及同期的卫星资料反演的海表温度、叶绿素a浓度数据，利用案例推理方法，设定了上级结果的相似距对下级检索的影响权重因子，进一步研究渔场渔情的分析预报。通过试验性预报实例的预报结果与实际情况比较表明，预测精度达到75％，可以较好地反映出渔场的分布，为渔业资源的开发利用服务。

智利外海竹筴鱼中心渔场时空变动的初步研究

根据2005年3～12月14艘中国渔船在智利外海的竹筴鱼生产统计数据和卫星遥感反演的海表温度、叶绿素浓度,分析智利外海竹筴鱼中心渔场的时空变动以及渔场与环境因子的关系。结果表明,随着南半球秋季转入冬季,竹筴鱼中心渔场相应地由南向北、由东向西推移,10月份渔场达到最北端,春末夏初开始南撤;智利外海竹筴鱼渔场的表层水温大致为12～16℃,中心渔场为14～15℃,月间略有差异;渔场的叶绿素质量浓度大致为0.06～0.12 mg/m3,当渔场的叶绿素质量浓度处于0.08～0.10 mg/m3时,渔船作业频次和竹筴鱼产量最高。

基于CBR的中心渔场预报

针对海洋渔业遥感信息与资源评估服务系统中中心渔场预报的问题 ,提出了一种多策略的基于CBR的趋势预测方法 ,通过不同的相似性度量方法 ,复用完全相似或者条件相似的历史序列 ,利用领域专家规则对预报结果进一步修正 ,取得了较好的预报结果。相关系统正在应用推广之中。

北太平洋公海中心渔场海域放射性核素^(137)Cs的生态环境监测与风险评估

为合理开发北太平洋公海渔业资源并了解日本福岛核泄漏对公海渔业的影响,利用2011—2013年连续3年在北太平洋公海中心渔场采集的海洋生物样品,经济品种以巴特柔鱼(Ommastrephes bartramii)为主,采用γ谱仪进行检测放射性核素137Cs,开展核素在渔场中海洋生物体内的分布富集分析及其风险评估。研究结果显示:2011—2012年采集海洋生物品种较多,所有样本都检测出了超出本底值的137Cs核素比活度。2011年所测核素137Cs比活度范围为0.05~6.21 Bq·kg-1,2012年比活度范围为0.02~0.46Bq·kg-1;而2013年采集的样品较少仅有2类,比活度范围为0~0.37 Bq·kg-1。将各个营养级生物的137Cs核素质量活度进行均值化,3年期间大型鱼类的平均值为0.49 Bq·kg-1,巴特柔鱼的平均值为0.18 Bq·kg-1,小型鱼类平均值为0.10 Bq·kg-1,随营养级上升核素质量活度整体呈倒金字塔分布。研究表明,中心渔场调查期间所测核素质量活度水平均未超过中国食品中放射性核素质量活度的限制浓度与通用水平的标准限。目前对放射性元素137Cs的风险评估显示核素含量处于相对安全限度范围内,但需保持可续性的生态监测。

西北太平洋柔鱼中心渔场环境分析系统的设计与开发

针对海洋渔业领域中,运用SST(海洋表层温度)数据进行中心渔场预测分析的实际情况以及地理信息系统的设计,完成了西北太平洋柔鱼中心渔场环境分析系统的需求分析、总体设计,并采用ArcGIS软件为二次开发平台研发了原型系统。系统采用三层结构模型,运用关系型数据库存储空间数据,实现了空间数据和属性数据一体化的无缝管理;并且采用成熟的COM技术和先进的WebService技术用于系统的集成与发布,确保了系统的可靠性、规范性和可扩展性,为海洋渔业部门提供决策支持。

东海北部鲐鯵中心渔场形成机制的统计学

鲐、蓝圆是东海北部主要中上层鱼类,其渔场的形成、时空变化受海洋环境因子变化的制约。研究其中心渔场的形成机制,探究两者之间的关系对于掌握鲐鱼洄游、分布规律、合理利用及资源保护具有重要意义。根据1987-1990年在29～32°N、124.5°E以西海域的海洋环境调查资料和鲐渔场资料,在GIS平台上,运用稳健统计方法分析海洋环境若干因子和中心渔场的相互关系及其时空变化,确定形成渔场的制约因素,并研究中心渔场的形成机制,构建基于模糊聚类的数学模型,通过数值试验确定以75%的隶属度作为判断依据,将得出的结果用1987-1990年及1997年的资料进行验证,发现用于指导生产能取得良好效果。研究表明,中心渔场的特征参数为,底层温度介于19.0～21.0℃,中心为20.0℃,盐度为33.0～34.5,中心为33.75,饵料生物量介于137～409mg·m-3之间。而且中心渔场的位置和水文要素的时空变化之间存在一定的相关性,尤其是底温和底盐,其相关系数平方最大分别可达0.9935和0.9988。构建数学模型用于东海北部鲐中心渔场形成机制的研究,实现对中心渔场时空预报,在一定程度上弥补了定性分析方法的不足。

大西洋中部海域竹荚鱼中心渔场的时空变化及其影响因素

世界竹荚鱼的产量2010年后有所下降,需加强竹荚鱼渔场乃至后备渔场的研究。根据2012年1—8月、2013年12月—2014年6月、2015年1—8月中国大型拖网渔船在大西洋中部海域佛得角海岸的竹荚鱼渔捞日志资料以及遥感获取的海洋环境数据,利用渔获量重心法数理统计、广义加性模型(generalized additive models,GAM)等方法,对该海域中层拖网平均CPUE的月变化、中心渔场的时空变动、CPUE与各影响因子(叶绿素a浓度、海表温度、经度、纬度)的关系进行分析。结果表明:2013年12月—2014年6月、2015年1—8月的渔场平均CPUE的月变化较为类似,2012年1—8月较前二者存在较大差异。月平均CPUE在不同年份变化趋势差异较大。各年份渔场产量重心均在4或5月份达到渔场最南端,在4或5月份以前月份,渔场产量重心基本由北向南移动;在4或5月份以后月份,渔场产量重心由南向北移动。GAM模型分析竹荚鱼CPUE与海洋环境因子(叶绿素a浓度、海表温度、经度、纬度)发现,最适SST区间为19.5~21℃,最适叶绿素a浓度区间为5.473~6.685 mg/m3,经度集中在16°30′W附近,纬度集中在18°N位置附近。SST在CPUE上的回归极显著(P<0.01),纬度在CPUE上的回归显著(P<0.05),叶绿素a浓度和经度在CPUE上的回归不显著(P>0.05)。本渔场作为开发竹荚鱼的单鱼种渔场有待商榷。

基于不同权重的栖息地指数模型预报阿根廷滑柔鱼中心渔场

本文根据2003-2009年1-5月和2011年1-5月西南大西洋海域阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)的生产数据,结合遥感获得的海表面温度(SST)和海表面高度(SSH)数据,利用不同权重的栖息地指数模型来预报阿根廷滑柔鱼的中心渔场。采用外包络法,利用作业次数与SST、SSH建立适应性指数(SI)模型,依据作业次数比重和产量比重来比较不同权重的算术加权模型(AWM),从而筛选出最佳模型,并对最佳模型进行验证。结果显示,确定AWM(a=0.3,SST权重为0.3,SSH的权重为0.7)为最佳模型,当栖息地适应性指数(HSI)大于0.6时,作业次数的比重为93.23%,产量比重为89.28%,当HSI小于0.4时,作业次数的比重为2.12%,产量比重为3.35%。利用2011年1-5月的生产数据和环境数据对AWM(a=0.3)进行验证,结果显示,在HSI大于0.6的海域,各月作业次数比重均在91%以上,产量比重均在95%以上。研究表明,在阿根廷滑柔鱼渔场形成中SSH比SST更为重要,基于SST和SSH的AWM(a=0.3)能够较好地预测西南大西洋阿根廷滑柔鱼的中心渔场。

西北太平洋巴特柔鱼(Ommastraphes bartrami)中心渔场判别方法探讨

根据渔船生产收集的捕捞量和水温等资料,通过统计分析总结了形成巴特柔鱼高产渔场的基本规律及中心渔场的判别方法。结果认为:高产渔场一般分为三种类型,第一种是冷暖流舌锋交汇型,中心渔场位于冷暖流舌锋交汇处,并靠近暖流一侧。第二种是暖水涡型,中心渔场位于暖水涡的北—东北部;第三种是冷水舌型,中心渔场位于冷水舌前缘。据此,可根据上述规律及海洋环境的动态变化,及时把握高产渔场位置,指导渔业生产。

黄东海地理环境概况、环流系统与中心渔场

本调查于1981年6月至1982年4月按季度共进行四次，调查海区在23°45’-35°N，122°30’-128°30E的范围内。这一研究区域正处于黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海沿岸流、东海沿岸流、长江冲淡水以及黄海冷水团的综合作用区域，水文条件十分复杂。在研究地理环境及环流系统时，不能仅限于调查海域范围内，需要扩展到整个黄东海区，因此将引入其它文献的有关资料和结论，并结合调查资料的分析，对若干问题提出初步见解。

中东大西洋中部海域中上层鱼类中心渔场的时空变化

根据2012年1—8月和2014年12月—2015年7月中国大型拖网渔船在中东大西洋中部海域佛得角海岸(FAO34渔区3.11小区)的渔捞日志资料以及遥感获取的海洋环境数据,利用产量重心法、地统计插值、数理统计、广义加性模型(generalized additive models,GAM)等方法 ,对该海域中上层鱼类平均单位捕捞努力渔获量(CPUE)的月变化、中心渔场的时空变动及其与海表温度(SST)、叶绿素a浓度、经度、纬度的关系进行了分析。结果表明:该海域各月平均CPUE基本呈先减少、后增加的趋势;中心渔场的分布具有明显的月变化,基本呈先由北往南推移,且在3—4月份到达最南端,后由南往北推移趋势;不同月份渔场中心叶绿素a浓度为0~10 mg·m-3,且渔场中心叶绿素a浓度以7~9 mg·m^(-3)居多;不同月份渔场中心的SST为17.3~27.6℃,且渔场中心的SST以19~21℃居多。GAM模型分析表明,渔场的最适SST为20~22℃,最适叶绿素a浓度为4.480~7.388 mg·m^(-3),经度集中在16°40'W附近,纬度集中在19°N附近。海洋环境与CPUE的回归方程显著性检验表明,除了SST呈不显著外,叶绿素a浓度和空间因子与CPUE的回归关系均极显著(P<0.01),影响渔场的因子按重要性从大到小依次为经度、纬度、叶绿素a浓度和SST。分析认为,洋流产生并导致的涌升流的位置变化对佛得角海岸FAO34渔区3.11小区中心渔场的时空变化具有重要影响。

基于广义可加模型和案例推理的东南太平洋智利竹筴鱼中心渔场预报

根据2001～2008年我国渔船在东南太平洋海域的智利竹筴鱼生产统计数据以及同期卫星遥感数据反演的海表温度、叶绿素浓度、海表温度梯度等数据,利用广义可加模型定量分析了智利外海竹筴鱼资源分布同环境因子的关系。根据GAM模型的研究结果,确定海表温度作为竹筴鱼中心渔场预报指标。利用案例推理方法,通过三级相似检索对智利竹筴鱼中心渔场进行预报。试验性预报实例的结果与渔船实际作业情况比较表明,预报精度达到68%,能一定程度上反映竹筴鱼资源的分布。

中西太平洋大眼金枪鱼中心渔场时空分布与温跃层的关系

采用Argo数据和中西太平洋渔业委员会的大眼金枪鱼延绳钓数据,绘制了温跃层和月平均单位捕捞努力量渔获量(CPUE)的空间叠加图,分析中西太平洋大眼金枪鱼渔场时空分布对温跃层的响应关系.结果表明:全年中心渔场纬向主要分布在南北纬10°之间的低纬度区域.在赤道以南有季节性中心渔场的出现和消失,与温跃层上界温度、深度和温跃层厚度的积极性变化有关.中心渔场主要分布在温跃层上界较深(70~100 m)和厚度较大(>60 m)的海域,厚度小于40 m的区域难以形成中心渔场;适宜分布的上界温度区间在26~29℃,在此区间外CPUE多小于中心渔场阈值(Q3).中心渔场的空间分布随上界深度和跃层厚度的季节性变动而变动,当赤道以南海域的上界深度变浅以及厚度变薄时,中心渔场消失.温跃层下界温度、深度和温跃层强度季节性变化不显著,但与中心渔场出现有显著关系.中心渔场主要分布在温跃层下界深度两条高值带之间的区域,温度低于13℃以及强度大的区域;在温跃层下界深度超过300 m和小于150 m区域,下界温度超过17℃的区域,或者强度小的区域难以形成中心渔场.利用频次分析和经验累积分布函数计算其适宜温跃层特征参数分布,结果表明研究区域大眼金枪鱼适宜分布的上界温度、深度和下界温度、深度分别是26~29℃、70~110 m、11~13℃和200~280 m;适宜分布的温跃层厚度和强度分别是50~90 m和0.1~0.16℃·m^(-1).本研究初步得出研究区域大眼金枪鱼CPUE空间分布和温跃层的关系,为我国远洋金枪鱼捕捞作业和资源管理提供理论参考.

基于GAM模型分析印度洋大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔场分布与不同环境因子关系

印度洋金枪鱼延绳钓渔业作为我国重要的远洋渔业之一,探究其渔场时空变动及与环境因子之间的关系十分必要。本文根据2016年1—6月收集的印度洋金枪鱼渔业生产数据,并结合卫星遥感获取的环境因子数据,运用ArcGIS和GAM模型分析了印度洋大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔场时空变动及与环境因子之间的关系。研究结果表明:大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼1—6月CPUE均呈现先减小后增加的趋势,4月均达最高值,分别为2.45尾/千钩和3.56尾/千钩,各月CPUE均存在显著性差异(P<0.001);大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔场时空变动基本趋于一致,均为先向东北移动,后向西北移动,最后再向东北移动的趋势;GAM模型分析显示,大眼金枪鱼CPUE与模型因子的解释率为32.1%,纬度和250 m水深温度影响最显著,黄鳍金枪鱼CPUE与模型因子的解释率为37.2%,200 m水深温度影响最显著;协同分析表明,1—6月,印度洋金枪鱼延绳钓中心渔场分布于1°S～9.5°N,47°～64°E,且海表温度在29.3～30.8℃的海域。

东南太平洋智利竹筴鱼资源和渔场的时空变化

根据2005—2008年我国在东南太平洋的智利竹筴鱼大型拖网渔捞日志资料,结合卫星遥感反演的海表温度数据,分析了智利竹筴鱼渔场的年际和季节变化规律以及CPUE与SST的关系。结果表明:2005和2006年智利竹筴鱼中心渔场的季节变化规律较为类似,而2007年和2008年的春季(9—11月)中心渔场发生了较大的变动;西部海域也存在一定的渔场分布。2005—2008年作业渔场的最适宜SST为13—15℃,随着月份的增加最适温度随之增加,2007、2008年的秋季最适海表温度同2005、2006年相比较有降低的趋势。2005—2007年月平均CPUE与产量重心对应的SST呈显著负相关关系(P<0.05)。

基于BP神经网络的中西太平洋鲣鱼渔场预报模型构建与比较

根据1998-2013年中西太平洋鲣鱼围网生产统计数据以及海洋环境数据,采用BP人工神经网络模型,分别以初值化后的单位捕捞努力量渔获量(CPUE,Catch per unit of effort)和捕捞努力量(Fishing Effort)作为中心渔场的表征因子,并作为BP模型的输出因子,以时间因子、空间因子、海洋环境因子(包括海表温度SST、海面高度SSH、Nino3.4区海表指标及叶绿素浓度Chl-a)等作为输入因子,构建22个BP神经网络模型,以最小拟合残差作为判断标准,比较渔场预报模型优劣。实验结果,以捕捞努力量为输出因子的模型的最小拟合残差均小于以CPUE为输出因子的模型,表明捕捞努力量更适合作为表征中心渔场的因子;同时,拟合残差的平均值随着输入因子的增加而减少,表明本研究所选的时间、空间、海洋环境因子等对鲣鱼中心渔场预报均极为重要。其中,以月份、经度、纬度、SST、SSH、Nino3.4a、Chl-a为输入因子,以初值化后的捕捞努力量为输出因子,结构为7-5-1的BP神经网络模型预报精度为最高,影响因子的重要性从高到低依次是经度、Chl-a、SST、纬度、NINO3.4a、SSH、月份。

中东大西洋中部海域鲐鱼渔场的时空变化初步研究

根据2012年1—8月中国大型拖网渔船在中东大西洋中部海域联合国粮食与农业组织34渔区3.11和1.32小区(北纬16°~22°,西经16°~19°)的鲐鱼渔业数据以及遥感获取的海洋环境数据,利用渔获量重心法、地统计插值、广义加性模型等方法,对该海域中层拖网鲐鱼平均单位捕捞努力量渔获量的月变化、鲐鱼中心渔场的时空变动、鲐鱼渔场中心与环境因子(叶绿素a含量与海表温度)的分布、鲐鱼单位捕捞努力量渔获量与各影响因子(海表温度、叶绿素a含量、经度、纬度)的关系进行了分析。结果表明,该海域各月鲐鱼平均单位捕捞努力量渔获量基本呈现先减少后增加的趋势;鲐鱼中心渔场的分布具有明显的月变化,基本呈现先往东南方向推移,且在4月份到达最东南端,然后往西北推移趋势;不同月份渔场中心叶绿素a含量为0~10mg/m3,且渔场中心叶绿素a含量为3~8mg/m3居多。不同月份渔场中心的海表温度为17.3~27.6℃,且渔场中心的海表温度为20~21℃居多。广义加性模型模型分析表明,鲐鱼渔场的最适海表温度为19~22℃,最适叶绿素a含量为4.481~7.388mg/m3,经度集中在西经16°30′附近,纬度集中在北纬18°30′位置附近。海洋环境与鲐鱼单位捕捞努力量渔获的回归方程的显著性检验表明,海表温度、叶绿素a含量和经度在单位捕捞努力量渔获量上的回归均极显著(P<0.01)且显著性强弱顺序依次为海表温度、经度和叶绿素a含量,而纬度在单位捕捞努力量渔获量上的回归不显著(P>0.05)。中东大西洋中部海域联合国粮食与农业组织34渔区3.11和1.32小区鲐鱼渔场的时空变化与几内亚湾暖流、加那利寒流等洋流不同月份的强弱变化关系密切。本研究得出的渔场最适海表温度和最适叶绿素a含量可以作为预报该海域潜在鲐鱼渔场的指标之一。

基于频度统计和神经网络的北太平洋柔鱼渔场预报模型比较

利用2004～2010年北太平洋鱿钓船队生产数据和海洋环境数据，以海表温度（SST）1℃、海面高度（SSH）为1cm、叶绿素a浓度（CHL-a）为0．1mg／m^3的间距，分析作业产量、CPUE与SST、SSH、CHL-a的关系，得到柔鱼渔场适宜环境因子范围，并将生产数据和环境数据匹配组成样本集，建立北太平洋柔鱼空间分布BP神经网络模型；利用2011年环境数据预报柔鱼渔场，并与2011年实际生产数据进行对比。结果表明，6～10月各月实际作业位置落入基于频度统计方法预报渔场的概率达90％以上；而BP模型预报的平均精度为79．2％，最低精度为52．5％。基于多环境因子的频度统计柔鱼渔场预报模型优于神经网络模型。