基于北斗船位数据的南海外海灯光罩网渔船作业特征研究_孙慧岩.pdf

DOI:10.12131/20220254文章编号：2095 0780（2023）02 0021 10基于北斗船位数据的南海外海灯光罩网渔船作业特征研究孙慧岩1,2，周艳波2,3，马胜伟2,3，田 骥1,2，徐景春1,2，刘智瑛2,4，毕洁婷1,2，吴洽儿2,31.上海海洋大学 海洋科学学院，上海 2013062.中国水产科学研究院南海水产研究所，广东 广州 5103003.农业农村部外海渔业开发重点实验室，广东 广州 5103004.西安电子科技大学，陕西 西安 710126摘要：灯光罩网是中国南海外海主要捕捞作业方式之一。为加强对南海外海灯光罩网渔船生产监测和渔船捕捞活动的有效管理，根据2017年25月南海外海灯光罩网渔船北斗船位数据，分析定位时间、经纬度等特征，结合作业时间、等深线等采用多层过滤法判断渔船作业状态；通过阈值筛选渔船作业的位置和时间，采用过滤窗修正法对船位点状态进行修正，计算渔船作业时长，并与渔民实际记录的纸质捕捞日志进行对比分析。结果表明：北斗船位数据提取结果和渔民实际记录的结果误差较小，航次准确率为100%，航次天数准确率为94.30%；相同作业日期准确率为92.72%；作业时长总平均绝对误差为1.12 h，平均相对误差为2.1%，具有较好的一致性。研究设计的灯光罩网渔船状态判断、作业位置确定、作业时长提取和捕捞努力量计算方法可为灯光罩网作业分析和其捕捞强度量化提供新思路。关键词：灯光罩网渔船；北斗船位数据；作业状态；南海外海中图分类号：S 977文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Fishing characteristics of light fishing vessels in open South China Seabased on Beidou position dataSUN Huiyan1,2,ZHOU Yanbo2,3,MA Shengwei2,3,TIAN Ji1,2,XU Jingchun1,2,LIU Zhiying2,4,BI Jieting1,2,WU Qiaer2,31.College of Fisheries and Life Sciences,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China2.South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Guangzhou 510300,China3.Key Laboratory of Offshore Fishery Development,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Guangzhou 510300,China4.Xidian University,Xian 710126,ChinaAbstract:Light falling-net is one of the main fishing operations in the open South China Sea.In order to strengthen the monitor-ing of the production of light falling-nets in the open South China Sea and the effective management of fishing activities of fish-ing vessels,we had analyzed the positioning time,longitude and latitude and other characteristics based on the Beidou positiondata of the open South China Sea light fishing vessels from February to May 2017.Combined with the operation time,contourline,etc.,we applied the multi-layer filtration method to determine the operation state of the fishing vessels.Then we filtered thefishing vessel operating locations and time by threshold,used the filter window correction method to correct the state of vessels,calculated the operation time of fishing vessels,and compared with the fishing logbook recorded by fishermen.The results show第 19 卷第 2 期南 方 水 产 科 学Vol.19，No.22023 年 4 月South China Fisheries ScienceApr.，2023收稿日期：2022-09-21；修回日期：2022-11-04基金项目：广东省重点领域研发计划项目(2020B1111030001)；中国水产科学研究院南海水产研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助(2021SD21)；中国水产科学研究院基本科研业务费专项资金(2022XT0802)；亚洲合作资金项目(125162004000200003)作者简介：孙慧岩(1997)，女，硕士研究生，研究方向为渔业大数据。E-mail:通信作者：吴洽儿(1966)，男，研究员，硕士，研究方向为渔业资源开发战略与管理。E-mail:that the error between the extracted results by Beidou position data and the actual results recorded by fishmen was small.Thevoyage accuracy operation was 100%,and the accuracy of voyage days was 94.30%.The accuracy rate of the same fishing datewas 92.72%.The total average absolute error of the operation time was 1.12 h,and the average relative error was 2.1%with goodconsistency.The methods of judging the state of the light fishing-net vessels,determining the operation location,extracting theoperation time and calculating the fishing effort provide new ideas for the analysis of the light fishing-net vessel and the quanti-fication of its fishing intensity.Keywords:Light fishing-net vessel;Beidou position data;Operation state;open South China Sea南海渔业资源丰富，海洋捕捞业推动了近海渔区的经济发展。近年来，由于过度捕捞导致近海渔业资源衰退。相较于近海，南海外海海域丰富的渔业资源具有更大的开发潜力1。灯光罩网是 20 世纪 90 年代初迅速发展起来的一种新型渔具渔法，主要捕捞趋光的中上层鱼类和头足类，代表种类为鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)、扁舵鲣(Auxisthazard)、圆舵鲣(A.tapeinosoma)、细鳞圆鲹(De-capterus macarellus)等。继 2004 年春季，灯光罩网成功探捕西、中沙海域鸢乌贼后，前往南海外海生产的渔船逐年增加。由于其操作简单、渔获量高、生产效益好、作业稳定，近年季节性前往南海外海作业的灯光罩网渔船超 200 艘，已成为南海外海的主要捕捞作业方式之一2。渔业数据是进行渔业科学研究的基础，其精度直接影响研究结果的准确性。传统渔捞日志是原始渔业数据的主要来源，主要记录渔船捕捞情况，渔船的实时位置、航速、航向和航行轨迹等信息则无从得知，且随着渔捞日志数据的层层上报，错报、误报的情况也时有发生，数据的完整性和准确性均有待提高3。渔船监控系统(Vessel monitoring sys-tem,VMS)是集全球卫星定位、电子海图、计算机网络通讯和数据库等技术于一体，可实时获取和存储船舶船位信息的综合应用系统4。VMS 数据包括渔船位置、航速、航向和日期，为渔船管理监测、渔业资源评估和渔业管理提供了更加准确、完整的基础数据。国外，VMS 数据已广泛应用于渔船轨迹状态识别5-6、捕捞强度7、捕捞努力量8和渔获时空分布9等方面的研究，例如利用 VMS数据预测渔船捕捞作业位置10、估算印度洋延绳钓渔船捕捞努力量和时空分布9。我国 VMS 数据主要来源于北斗卫星系统。随着我国北斗卫星系统的建立和完善，大量学者对北斗 VMS 数据的分析应用展开研究。Li 等11利用北斗船位数据研究了海州湾毛虾(Acetes chinensis)的资源分布变化；于杰等12基于北斗卫星船位监控系统数据分析双拖渔船的作业状态，研究了航次和网次提取方法；张荣瀚等13利用北斗 VMS 数据对流刺网渔业捕捞的时空分布进行了分析；裴凯洋等14利用北斗船位监控数据判断张网渔船的布网位置，提取放网时长和计算捕捞努力量。目前国内对灯光罩网的研究大多依赖传统渔捞日志15或渔业统计数据16。如谢恩阁等15根据传统渔捞日志数据，对灯光罩网渔船的单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit effort,CPUE)进行标准化研究；邹建伟等2评估了鸢乌贼资源丰度变化情况，利用灯光罩网渔船在南海外海的生产数据分析了灯光罩网主要渔场的分布变动情况。而利用北斗船位数据对灯光罩网渔船生产的研究却鲜见报道。本文根据灯光罩网渔船的北斗船位数据，探讨了南海外海灯光罩网渔船的作业状态，以期为加强南海外海灯光罩网渔船的生产监测和渔船捕捞活动的有效管理提供决策参考。1 材料与方法 1.1 数据来源北斗数据来源于中国水产科学研究院南海水产研究所南海渔业中心的“南海渔船动态监控平台”，数据字段包括渔船名称、北斗终端编码、渔船名称、经纬度、航向、速度和定位时间等，时间分辨率为 3 min，空间分辨率为 10 m。捕捞日志数据来源于广西北海市水产技术推广站，选取桂北渔 62666、桂北渔 61999 和桂北渔36288，3 艘灯光罩网渔船 2017 年 25 月的捕捞日志数据，数据包括渔船名称、主机功率、航次、作业时间、作业位置和渔获量等信息。本研究以南海外海 3 艘灯光罩网渔船为例，根据灯光罩网作业特点，基于作业水深、时间范围和22南 方 水 产 科 学第 19 卷平均速率等多个参数，判定船位点的作业状态。南海海域 100 m 水深数据来源于夏威夷大学网站(ht-tps:/apdrc.soest.hawaii.edu/)海洋水深地形 Etopo1，空间分辨率为 11。使用 Rstudio R-4.0.4、Excel2016、IBM SPSS Statistics 20.0、ArcGIS 10.7 等软件进行数据处理和绘图。1.2 基于北斗数据的灯光罩网作业位点提取方法1.2.1航次提取航次包括出航、作业和回航 3 部分。根据实际作业经验，在