基于北斗船位數(shù)據(jù)的浙江省流刺網(wǎng)捕撈努力量特征分析

張榮瀚，張勝茂，樊 偉，陳雪忠

（1.上海海洋大學海洋科學學院，上海 201306；2.中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所，農業(yè)農村部東海與遠洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，上海 200090）

浙江省是我國傳統(tǒng)的海洋捕撈大省，擁有海域面積26 km2，沿海有臺灣暖流與江浙沿岸水流以及黃海混合水團等多種洋流交匯，適宜多種海洋生物棲息生長與繁殖［1］。浙江沿海是我國漁業(yè)資源最好、生產(chǎn)力最高的海域之一，包含我國四大漁場之一的舟山漁場。港口及漁業(yè)基礎設施完善，擁有著名的沈家門漁港、嵊山漁港、石浦漁港等港口資源，素有“中國魚倉”之稱［2］。

刺網(wǎng)是我國主要的捕撈作業(yè)方式之一，在我國的海洋捕撈業(yè)中占有較重要的地位。2019年，浙江省刺網(wǎng)作業(yè)的漁船達5 507艘，占全省海洋捕撈漁船總數(shù)的32.7%，數(shù)量僅次于拖網(wǎng)漁船［3］。大部分刺網(wǎng)捕撈漁船都是流刺網(wǎng)漁船，在浙江省2005年的調查統(tǒng)計中，分布于浙江沿岸海域的流刺網(wǎng)作業(yè)漁船達4 355艘［4］，占所有刺網(wǎng)漁船的74.4%。刺網(wǎng)是將若干長方形網(wǎng)片相互連接成一列長帶型的網(wǎng)具，其作業(yè)方式是將網(wǎng)具垂直敷設在魚類洄游的通道上，當魚類在洄游或受驚逃竄時刺入網(wǎng)目或纏絡于網(wǎng)衣中從而被捕獲。漂流刺網(wǎng)是隨風、洋流漂移作業(yè)的刺網(wǎng)，簡稱流刺網(wǎng)或流網(wǎng)。它能夠自由流動作業(yè)，迎捕魚類，是刺網(wǎng)漁具中數(shù)量最多、使用最廣的漁具［5］。流刺網(wǎng)具有結構簡單、操作方便、對于漁船動力要求不高、生產(chǎn)作業(yè)機動靈活［5－6］、所需船員少、成本低廉［7］、捕撈對象廣泛、選擇性強等優(yōu)點。

漁船監(jiān)測系統(tǒng)（vessel monitoring system，VMS）能提供漁船位置和活動的信息，將漁船船位、船速和航向等資料自動傳送到岸上的監(jiān)控中心，讓監(jiān)控中心能及時掌握和監(jiān)督漁船的作業(yè)動態(tài)，在漁船捕撈控制、科學研究、安全航行和海上執(zhí)法等多個領域具有較大的應用潛力［8］。我國VMS數(shù)據(jù)的主要來源于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)。相比其他國家廣泛使用的AIS、Inmarsat-C等系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)具有回報頻率高的特點。因此，使用北斗數(shù)據(jù)很適合進行長期的漁船作業(yè)研究［9］。

以往對船位數(shù)據(jù)的研究基本集中在拖網(wǎng)漁船上，如張勝茂等［10－11］對于拖網(wǎng)捕撈努力量的分析，WALKER和BEZ［12］提出的用于判斷拖網(wǎng)漁船活動的改進貝葉斯-隱馬爾可夫模型，JOO等［13］使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法對拖網(wǎng)漁船的狀態(tài)進行判別。對于刺網(wǎng)漁船的研究僅有少數(shù)文獻有所涉及［14］，尤其缺少專門針對流刺網(wǎng)船位數(shù)據(jù)的研究報道。本文以浙江省流刺網(wǎng)漁船為研究對象，利用北斗衛(wèi)星提供的船位數(shù)據(jù)對其捕撈生產(chǎn)的時空分布特征進行分析，以期為有關部門對流刺網(wǎng)漁船生產(chǎn)的監(jiān)控和管理提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文使用的北斗船位數(shù)據(jù)來源于北斗運營商，北斗系統(tǒng)傳送的船位數(shù)據(jù)的時間分辨率為3 min，空間分辨率10 m，測速精度0.2 m·s－1。本文中采用的數(shù)據(jù)為浙江省822艘刺網(wǎng)漁船從2017年1月1日至2017年12月31日的北斗船位數(shù)據(jù)。

1.2 流刺網(wǎng)網(wǎng)次的提取

對于流刺網(wǎng)網(wǎng)次，使用綜合閾值提取法進行提取。根據(jù)流刺網(wǎng)作業(yè)的特點，使用多層過濾法，根據(jù)航速、空間距離、時間間隔和航向角度變化等多個參數(shù)，對于作業(yè)狀態(tài)船位點的閾值進行判定。處于一定閾值范圍內的點，可以認為該船位點是這艘流刺網(wǎng)漁船正在進行捕撈作業(yè)的船位點。由于流刺網(wǎng)放收網(wǎng)作業(yè)是一個連續(xù)過程：在一段時間范圍內，流刺網(wǎng)漁船處于正常航行-開始放網(wǎng)-結束放網(wǎng)漂流等待-開始收網(wǎng)-結束收網(wǎng)開始航行的循環(huán)狀態(tài)，因此根據(jù)漁船正常航行、進行捕撈作業(yè)和漂流等待的時間點，可以得出每次作業(yè)中開始收網(wǎng)和結束收網(wǎng)的船位點，從而得到流刺網(wǎng)的網(wǎng)次信息。單次流刺網(wǎng)作業(yè)的總時間，可以簡化為使用收網(wǎng)結束點的時間減去放網(wǎng)開始點的時間進行計算。而單次流刺網(wǎng)的網(wǎng)長，可以用所有收網(wǎng)軌跡船位點之間的距離之和來表示［15］。

1.3 捕撈努力量及其熱度分布的計算

流刺網(wǎng)網(wǎng)長L可以近似于一條由捕撈起始點延伸至捕撈結束點的曲線，這條曲線的長度又可以約等于這兩個點之間的所有船位點的相隔距離之和。而兩個船位點之間的時間之差t已知。

所以，對于某一艘流刺網(wǎng)漁船一個網(wǎng)次的捕撈努力量C，我們可以用以下公式進行計算：

提取流刺網(wǎng)網(wǎng)次并計算捕撈努力量后，在ArcGIS中導入捕撈努力量數(shù)據(jù)，將捕撈努力量數(shù)據(jù)以反距離插值法進行插值，以0.1度為分辨率，取冪值為2，即可得到浙江省流刺網(wǎng)漁船捕撈努力量熱度，即各月漁船捕撈努力量相對大小的分布圖。

2 結果與分析

2.1 網(wǎng)次的空間分布

對浙江省822艘刺網(wǎng)漁船的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)次提取后，共獲得來自455艘流刺網(wǎng)漁船的3 352個網(wǎng)次。經(jīng)提取的網(wǎng)次，分布于連青石漁場、呂泗漁場、大沙漁場、沙外漁場、長江口漁場、江外漁場、舟山漁場、舟外漁場、魚山漁場、魚外漁場、溫臺漁場和閩東漁場。向北最遠達34°N，定位于連青石漁場，距離母港626 km；向南最遠達26°N，定位于閩東漁場，距離母港309 km；向東最遠達126°E，定位于江外漁場，距離母港650 km，如圖1所示。

圖1 浙江省流刺網(wǎng)漁船捕撈網(wǎng)次月度分布圖Fig.1 Diagram of monthly net times of gillnet vessels from Zhejiang Province

浙江省流刺網(wǎng)捕撈作業(yè)漁船的大部分網(wǎng)次集中于長江口漁場、舟山漁場、魚山漁場和溫臺漁場中的近海海域，少數(shù)離岸較遠的網(wǎng)次集中在大沙漁場。網(wǎng)次的密集分布海域一般距離海岸線不超過200 km。網(wǎng)次密集區(qū)分別位于27°30′～29°12′N、121°24′～122°36′E，即溫臺漁場和魚山漁場的近岸海域；30°12′～30°48′N、122°42′～123°06′E，即舟山漁場中的近海島嶼附近海域；31°12′～31°42′N、122°30′～123°00′E，即長江口漁場中遠離長江航道的開闊海域；32°42′～33°12′N、123°36′～124°12′E，即大沙漁場臨近韓國專屬經(jīng)濟區(qū)管理區(qū)域的暫定措施海域。

2.2 網(wǎng)次的時間分布

如圖2所示，除去在禁漁期內沒有出海的5月至7月，3月份的網(wǎng)次最少，僅有56次，8月份網(wǎng)次最多，達662次。其他月份的捕撈網(wǎng)次相對較為平均，在260至480次之間。全年平均每月276個網(wǎng)次，3月和4月的網(wǎng)次數(shù)量低于平均值，其他月份的網(wǎng)次數(shù)量高于平均值。

圖2 浙江省流刺網(wǎng)漁船網(wǎng)次月度分布Fig.2 Monthly net times of gillnet vessels in Zhejiang Province

2.3 捕撈努力量的時空分布

如圖3所示，8月份的捕撈努力量同樣也是全年最高，達到了371 604 km·h。1月和11月雖然月捕撈網(wǎng)次高于全年平均值，但捕撈努力量卻較低。其他月份的捕撈努力量和網(wǎng)次基本成正比。

圖3 浙江省流刺網(wǎng)漁船捕撈努力量月度分布Fig.3 Catch efforts monthly distribution of gillnet vessels in Zhejiang Province

如圖4所示，冬季（1—2月）的捕撈努力量最集中的區(qū)域位于28°24′～29°06′N、122°24′～124°06′E的近岸海域，以及大沙漁場和沙外漁場范圍內《中韓漁業(yè)協(xié)定》中的暫定措施海域部分靠近中方管理區(qū)域的一條線上。3月入春后，在臨近韓國專屬經(jīng)濟區(qū)管理海域的暫定措施海域中的捕撈已經(jīng)逐漸減少，而28°18′～29°36′N、121°36′～123°18′E范圍的近海海域是捕撈努力量最為集中的地方。4月的捕撈努力量分散在長江口漁場、舟山漁場、舟外漁場、江外漁場、魚山漁場和溫臺漁場各處。8月禁漁期結束后，捕撈集中在舟山漁場中30°06′～30°48′N、122°06′～122°30′E范圍，屬于靠近杭州灣外島嶼附近的海域，長江口漁場中31°30′～31°48′N、122°30′～123°30′E的范圍以及魚山漁場中28°24′～28°54′N、121°24′～121°54′E的近海島嶼附近海域。9月，捕撈努力量集中區(qū)域開始向外海轉移，包括舟山漁場中30°06′～30°24′N、122°54′～123°24′E的海域，舟外漁場中29°42′～30°54′N、125°00′～126°18′E的海域，以及沙外漁場中臨近韓國專屬經(jīng)濟區(qū)管轄海域。隨后，近岸捕撈努力量集中海域開始略微向南偏向魚山漁場和溫臺漁場。12月，捕撈努力量繼續(xù)向南和向外海轉移，集中在舟山漁場和魚山漁場中28°14′～30°29′N、122°44′～123°54′E的區(qū)域。

圖4 浙江省流刺網(wǎng)漁船捕撈努力量熱度按月分布圖Fig.4 Monthly distribution of fishing fever of gillnet vessels in Zhejiang Province

3 討論

漁業(yè)捕撈的網(wǎng)次和捕撈努力量的時空分布是一種長期形成的特征，漁船的作業(yè)習慣也是漁民根據(jù)其多年追蹤漁業(yè)資源的經(jīng)驗而形成的。因此，單艘漁船的網(wǎng)次和捕撈努力量具有較強的穩(wěn)定性。此外，浙江省的刺網(wǎng)漁船數(shù)量在年際間變化不大［4］。雖然由于氣候變化，漁業(yè)資源和網(wǎng)次的分布會產(chǎn)生一定程度的變化，但對于整體來說，這種變化應該處于一種可置信的誤差范圍內，在捕撈政策沒有改變的情況下，單年數(shù)據(jù)對于了解浙江省流刺網(wǎng)漁船的捕撈特點具有參考價值［16］。因此，本文嘗試使用一整年的船位數(shù)據(jù)來描述浙江省流刺網(wǎng)漁船的生產(chǎn)習慣和特征，應該是可信的［17］。

根據(jù)浙江省流刺網(wǎng)漁船在整年中的作業(yè)情況進行分析，結果表明，流刺網(wǎng)漁船大部分集中在近岸海域進行生產(chǎn)，距離海岸的最遠距離不超過650 km，最北位置未超過連青石漁場（不超過35°N），向南僅有少數(shù)漁船到達閩東漁場。這一結果體現(xiàn)了浙江省流刺網(wǎng)漁船的規(guī)模特點。根據(jù)2019年中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒，浙江省所有刺網(wǎng)漁船的平均主機功率為98.67 kW，大部分漁船噸位和功率較小，使得其作業(yè)范圍僅能局限于近海，不能到達太遠的海域［4］。

從空間分布來看，1—4月的捕撈努力量主要分布在靠近海岸線的海域，只有少數(shù)捕撈努力量集中于大沙漁場和沙外漁場等較遠的海域。8月，捕撈努力量幾乎集中于近海的長江口漁場、舟山漁場和魚山漁場海域，這是因為休漁期結束后，近海漁業(yè)資源得以恢復，該區(qū)域可捕撈漁獲較豐富。然而近長江口海域捕撈努力量分布較少，這可能是因為長江口是一個重要航道，進出船只頻繁，對于需要占據(jù)較大范圍水面的流刺網(wǎng)捕撈作業(yè)有一定影響［16］，也可能是因為長江入?？诟浇徊捎枚ㄖ脧埦W(wǎng)等捕撈工具的船只占據(jù)［18］，導致流刺網(wǎng)漁船較少選擇在長江口附近海域作業(yè)。9—12月，隨著近海漁業(yè)資源的消耗以及捕撈對象從鮸（Miichthysmiiu）向龍頭魚（Harpadonnehereus）、黃鯽（Setipinnatenuifilis）、棘頭梅童魚（Collichthyslucidus）和三疣梭子蟹（Portunustrituberculatus）等品種轉移［7］，整體捕撈努力量趨于轉向外海和南方延伸。而在冬季，許多網(wǎng)次都分布在韓國禁止我國漁民作業(yè)的管轄海域外邊緣，這與DENG等［19］對漁民捕撈行為的“非隨機性”的探討中的情況類似，即漁民會認為法規(guī)限制不許進入的海域資源較為豐富而集中在禁漁海域外周邊進行作業(yè)。

從時間分布來看，浙江省流刺網(wǎng)漁船的網(wǎng)次和捕撈努力量的最高峰均在8月。2017年1—2月，進行捕撈的網(wǎng)次和捕撈努力量均不高，可能是受春節(jié)節(jié)日的影響。2017年3—4月，我國東黃海海域多次發(fā)生由冷空氣入侵引起的大風天氣，最高達10級大風，3月和4月期間還發(fā)生了多次能見度不足1 km的濃霧，惡劣的天氣條件嚴重影響了漁船的作業(yè)，導致該時間段捕撈努力量較低［20］。從5月1日開始，進入禁漁期，所以5月至7月網(wǎng)次和捕撈努力量均為0。8月是捕撈努力量和網(wǎng)次最多的1個月，這是因為禁漁期結束，捕撈對象資源相對豐富，MURAWSKI等［21］指出，季節(jié)性禁漁在結束后會吸引更多的捕撈努力。按以往經(jīng)驗，9月本來是捕撈努力量較高的月份，但9月的上半月，達到了超強臺風級別的第1718號熱帶氣旋“泰利”出現(xiàn)并掠過了浙江省流刺網(wǎng)漁船的捕撈區(qū)域，導致漁船需要進港避風，影響了9月的捕撈努力量［22］。進入10—12月，水溫逐漸降低，漁業(yè)資源經(jīng)數(shù)月捕撈也有所消耗，盡管生產(chǎn)情況比較穩(wěn)定，但捕撈努力量不如8月。

然而，通過衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)來反映漁船的作業(yè)時空分布規(guī)律仍有一些缺陷，因為缺少精確的捕撈日志數(shù)據(jù)，對于漁船行為的判別主要依靠漁船的航行數(shù)據(jù)進行特征判別，如果需要對于漁船的生產(chǎn)習慣進行精確的了解和更為精密的管理，并進一步研究生產(chǎn)特征隨氣候和年際變化而改變的規(guī)律，則需要導入更多數(shù)據(jù)，尤其是補充精確的捕撈日志數(shù)據(jù)進行驗證和分析。這也是下一步需要研究的方向。