基于北斗衛(wèi)星船位監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的南海雙拖漁船作業(yè)特征研究

于 杰, 周艷波, 唐振朝, 2, 3, 4, 陳國寶, 2, 3, 4, 曾 雷, 2, 3

基于北斗衛(wèi)星船位監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的南海雙拖漁船作業(yè)特征研究

于 杰1, 2, 3, 4, 5, 周艷波1, 唐振朝1, 2, 3, 4, 陳國寶1, 2, 3, 4, 曾 雷1, 2, 3

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所, 廣東 廣州 510300; 2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院 海洋牧場技術(shù)重點實驗室, 廣東 廣州 510300; 3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 南海漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測實驗站, 廣東 廣州 510300; 4.廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室, 廣東 廣州 510300; 5.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室(廣州), 廣東 廣州 511458)

船位監(jiān)控系統(tǒng)(vessel monitoring system, VMS)數(shù)據(jù)在漁船作業(yè)特征挖掘分析方面已有較多應(yīng)用。本文以粵漁10000/10011雙拖漁船2017年8月16日—9月16日的VMS數(shù)據(jù)為例, 詳細(xì)分析了該雙拖漁船的作業(yè)狀態(tài), 研究了航次和網(wǎng)次提取方法, 并對捕撈強(qiáng)度的空間分布進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明, 粵漁10000/10011有4個航速區(qū)間, 分別為<1.0 m/s、1.0～1.8 m/s、1.8～2.9 m/s 和>2.9 m/s, 對應(yīng)漁船的拋錨和慢速、夜間拖網(wǎng)航速、白天拖網(wǎng)航速和巡航狀態(tài); 2017年8月16日—9月16日期間, 粵漁10000/10011共進(jìn)行了5個航次19個網(wǎng)次的拖網(wǎng)作業(yè), 其捕撈強(qiáng)度空間分布呈現(xiàn)近岸海域高離岸海域低的特征, 且夜間拖網(wǎng)主要在離岸海域, 白天拖網(wǎng)會轉(zhuǎn)移到水深相對淺的近岸海域。

南海; 雙拖漁船; 船位監(jiān)控系統(tǒng)

船位監(jiān)控系統(tǒng)(vessel monitoring system, VMS)是當(dāng)前世界漁業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍采用的漁船管理系統(tǒng), 具備漁船定位、通信和安全管理等功能[1]。早期VMS主要依靠地區(qū)性衛(wèi)星服務(wù)系統(tǒng)(Argos)和全球海事衛(wèi)星通訊系統(tǒng)(Inmarsat)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。由船載自動發(fā)報裝置通過通信設(shè)備, 向岸基監(jiān)控管理系統(tǒng)近實時傳輸漁船的船位、航速、航向、時間等信息。我國逐漸建立和發(fā)展了基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的漁船船位監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱北斗VMS)。據(jù)統(tǒng)計, 2006年以來, 我國有6×104條漁船安裝了北斗VMS[2-4], 該系統(tǒng)在我國漁業(yè)管理中發(fā)揮了巨大作用。

國外, VMS數(shù)據(jù)已應(yīng)用于捕撈行為識別、漁業(yè)資源評估、捕撈強(qiáng)度和捕撈努力量估算等[5-9]方面。我國在北斗VMS數(shù)據(jù)分析應(yīng)用方面也有了一些基礎(chǔ), 張勝茂等自2014年開始, 先后利用北斗VMS數(shù)據(jù)開展了捕撈努力量、捕撈追溯、捕撈水產(chǎn)品溯源、捕撈特征、網(wǎng)次和航次提取和漁具空間分布等分析研究[10-18], 另外, 張榮瀚等[19]和鄭巧玲[2]也開展了北斗VMS數(shù)據(jù)的分析和挖掘。目前, 國內(nèi)在北斗VMS數(shù)據(jù)分析和挖掘信息方法主要以東海沿海省市的漁船為研究對象, 南海相關(guān)研究鮮見報道。本文以長年在南海北部珠江口漁場進(jìn)行生產(chǎn)的一對雙拖漁船粵漁10000/10011的北斗VMS數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ), 詳細(xì)分析了該對雙拖漁船的作業(yè)狀態(tài)特征, 并對航次和網(wǎng)次進(jìn)行了提取, 分析了捕撈強(qiáng)度的空間分布特征。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的北斗VMS數(shù)據(jù)來自中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所“南海漁船動態(tài)監(jiān)控平臺”數(shù)據(jù)庫, 該平臺依靠北斗衛(wèi)星通訊, 數(shù)據(jù)接收頻率為3 min一次, 空間分辨率約為10 m[20], 船位數(shù)據(jù)包括漁船編碼、船位、航速、航向和定位時間等信息。本研究從數(shù)據(jù)庫中抽取了一對廣東籍雙拖漁船粵漁10000/10011的船位數(shù)據(jù), 并截取2017年8月16日—9月16日的數(shù)據(jù)片段為研究對象。

1.2 作業(yè)狀態(tài)判別

漁船在整個航程中有拋錨、開船、停船、放網(wǎng)、起網(wǎng)、拖網(wǎng)、轉(zhuǎn)向、巡航等多個狀態(tài), 其中, 拖網(wǎng)為作業(yè)狀態(tài), 除拖網(wǎng)以外的其他狀態(tài)為非作業(yè)狀態(tài)。航速和航向是描述和表征漁船作業(yè)狀態(tài)的兩個主要因素。通過了解漁船的生產(chǎn)習(xí)慣, 獲得了一些先驗知識, 包括: (1) 漁船處于巡航狀態(tài)時, 航速大于其他狀態(tài); (2) 漁船在夜間和白天均進(jìn)行拖網(wǎng)作業(yè), 夜間拖網(wǎng)航速低于白天拖網(wǎng)航速; (3) 漁船作業(yè)漁場較為固定, 不進(jìn)行遠(yuǎn)距離探捕。本研究采用航速閾值法進(jìn)行漁船作業(yè)狀態(tài)判別, 首先, 通過分析航速直方圖特征, 并輔助先驗知識, 尋找區(qū)分作業(yè)狀態(tài)與非作業(yè)狀態(tài)的航速閾值, 其次, 利用閾值分割方法實現(xiàn)漁船作業(yè)狀態(tài)和非作業(yè)狀態(tài)的提取。

1.3 航次提取

通常來說, 漁船的一個航次包括出航階段、作業(yè)階段和回航階段三個部分。在南海, 安裝北斗VMS通訊設(shè)備的漁船以大、中型漁船為主, 作業(yè)漁場基本在20 m等深線以深海域。本研究通過統(tǒng)計漁船航跡與20 m等深線的相交關(guān)系, 確定漁船的航次。漁船航跡利用Arcgis軟件的點轉(zhuǎn)線功能實現(xiàn), 用Arcgis軟件的相交分析提取漁船航跡與20 m等深線的交叉點, 交叉點的數(shù)量除以2為航次數(shù)。

南海海岸線呈東西延展分布, 漁船在出航階段和回航階段分別經(jīng)歷船位點緯度值從大到小和從小到大的變化, 因此, 在船位點緯度隨時間變化圖上, 兩個相鄰的緯度峰值對應(yīng)著出航階段的起點和回航階段的終點, 兩個峰值的中間部分為一個航次。

1.4 網(wǎng)次提取

漁船的一個航次包括多個網(wǎng)次, 每個網(wǎng)次由下網(wǎng)、放網(wǎng)、拖網(wǎng)和起網(wǎng)四個過程組成。漁船以較高航速航行至作業(yè)漁場后, 航速下降并開始下網(wǎng), 放網(wǎng)過程中航速慢慢增加, 完成放網(wǎng)后航速下降至拖網(wǎng)航速, 拖網(wǎng)作業(yè)完成后開始起網(wǎng), 起網(wǎng)航速小于拖網(wǎng)航速?？梢? 在網(wǎng)次進(jìn)行過程中, 航速的變化是反映拖網(wǎng)過程的重要指標(biāo)。

本文網(wǎng)次提取的步驟是: (1) 在一個航次中, 出航階段和回航階段漁船處于巡航狀態(tài), 此時航速最大, 根據(jù)1.2節(jié)得到的速度閾值結(jié)果, 判斷處于巡航狀態(tài)的船位點, 網(wǎng)次提取時忽略處于巡航狀態(tài)的船位點; (2) 在船位點航速隨時間變化圖上, 下網(wǎng)開始時船位點的航速為谷點, 結(jié)束時船位點的航速為峰點, 因此, 相鄰的谷點和峰點中間的部分為下網(wǎng)過程; (3) 在船位點航速隨時間變化圖上, 起網(wǎng)開始時船位點的航速為拖網(wǎng)航速, 結(jié)束時船位點的航速為谷點, 因此, 谷點與前面拖網(wǎng)航速點之間的部分為起網(wǎng)過程; (4) 在船位點航速隨時間變化圖上, 放網(wǎng)結(jié)束時船位點的航速對應(yīng)的峰點與起網(wǎng)開始前的拖網(wǎng)航速點間的部分為拖網(wǎng)過程。

1.5 捕撈強(qiáng)度

本文用作業(yè)時長表示捕撈強(qiáng)度。將每個1°×1°經(jīng)緯度網(wǎng)格按0.01°為間隔分割成100×100個小網(wǎng)格, 每個小網(wǎng)格的捕撈強(qiáng)度計算公式為:

式中, TP為小網(wǎng)格總捕撈強(qiáng)度,為船位點,為小網(wǎng)格船位點數(shù)量,()為小網(wǎng)格中某個船位點的作業(yè)時長。

2 結(jié)果與分析

2.1 漁船作業(yè)參數(shù)提取與分析

2.1.1 作業(yè)狀態(tài)

粵漁10000/10011在2017年8月16日至9月16日期間有15 217個船位點, 航速直方圖如圖1所示。從圖1可以看到航速直方圖有4個峰值, 以三個谷點為分割點, 得出4個航速區(qū)間, 分別為<1.0 m/s、1.0～1.8 m/s、1.8～2.9 m/s和>2.9 m/s, 根據(jù)圖2中統(tǒng)計的24 h不同時刻的平均航速值, 航速區(qū)間1.0～1.8 m/s對應(yīng)的船位點時間為19: 00—5: 00(夜間), 航速區(qū)間1.8～2.9 m/s對應(yīng)的船位點時間為6: 00—18: 00(白天)。4個航速區(qū)間分別對應(yīng)拋錨和慢速, 夜間拖網(wǎng)航速、白天拖網(wǎng)航速和巡航狀態(tài)。

圖1　航速直方圖

圖2　不同時刻的平均航速值

2.1.2 航次提取

北斗VMS數(shù)據(jù)記錄了漁船位置隨時間的變化情況, 將船位點按時間順序連接, 可以得到漁船航跡。圖3和圖4為粵漁10000/10011在2017年8月16日—9月16日期間的航跡, 圖3中線的不同顏色表示航速大小不同。圖3顯示粵漁10000/10011的船位點主要分布在113°18′E～113°55′E, 21°18′N～21°40′N, 作業(yè)漁場面積約為1 600 km2。巡航狀態(tài)的船位點主要分布在香洲漁港、灣仔漁港和萬山漁港三個港口與作業(yè)漁場之間的航跡上。

圖3　漁船航速空間分布

從圖4中粵漁10000/10011航跡與20 m等深線的相交分析結(jié)果看, 2017年8月16日—9月16日期間, 二者相交有11次。將漁船離開漁港到返回漁港的過程定義為一個航次, 一個航次漁船通過20 m等深線兩次, 因此2017年8月16日—9月16日期間有5個航次, 相交次數(shù)為單數(shù)表明漁船在9月16日之前離開漁港開展第6個航次, 還未返港。

圖4 漁船航跡

船位點緯度隨時間變化的結(jié)果如表1所示, 2017年8月16日—9月16日期間漁船進(jìn)行了5個航次的出海作業(yè), 每個航次的作業(yè)天數(shù)不等, 第一個航次從8月16日12: 00—8月20日00: 35, 第二個航次從8月20日23: 09—8月22日14: 26, 第三個航次從8月28日22: 03—9月1日18: 21, 第四航次從9月4日6: 38—9月10日12: 34, 第五航次從9月11日12: 43—9月13日12: 49。5個航次的出海天數(shù)分別約為4 d、2 d、4 d、6 d和2 d, 其中第二個航次和第五個航次出海時間較短, 是因為受臺風(fēng)影響, 提前回港。

表1 2017年8月16日—9月16日漁船船位點緯度隨時間的變化

2.1.3 網(wǎng)次提取

根據(jù)8月16日12: 00—8月20日00: 35第一個航次船位點航速隨時間變化情況來看, 將第一航次劃分為9段, 分別用A、C、D、E、F、G、H、I表示(表2), A段和I段船位點航速>2.9 m/s, 分別為出航階段和回航階段; B段、D段、F段和H段航速位于1.8～2.9 m/s范圍, 為白天作業(yè)階段; C段、E段和G段航速位于1.0～1.8 m/s范圍, 為夜間作業(yè)階段。

A段的時間為8月16日12: 00—17: 11, B段的時間為8月16日17: 21—18: 59, C段的時間從8月16日19: 02—8月17日5: 37, D段的時間從8月17日6: 25—19: 22, E段的時間從8月17日20: 03—8月18日5: 19, F段的時間從8月18日6: 17—19: 28, G段的時間從8月18日19: 58—8月19日5: 31, H段的時間從8月19日7: 35—18: 44, I段從8月19日18: 56—8月20日00: 35。

表2 第一航次漁船航速隨時間的變化

本文以夜間作業(yè)階段C段和白天作業(yè)階段D段的船位數(shù)據(jù)為例, 按1.4節(jié)的步驟提取網(wǎng)次。根據(jù)C段和D段航速、航向、相鄰船位點時間差隨時間的變化, 可以得出C段有2個網(wǎng)次, D段有4個網(wǎng)次, 按以上分析得出粵漁10000/10011第一個航次共進(jìn)行了19個網(wǎng)次的拖網(wǎng)作業(yè), 其中白天13個網(wǎng)次, 夜間6個網(wǎng)次(表3)。

2.2 漁船作業(yè)特征分析

2.2.1 拖網(wǎng)作業(yè)過程分析

漁船第一航次總共拖網(wǎng)總時長65 h 59 min, 其中夜間拖網(wǎng)總時長28 h 24 min, 白天拖網(wǎng)總時長37 h 35 min。B至H段拖網(wǎng)總距離498.74 km, 其中夜間拖網(wǎng)總距離161.53 km, 白天拖網(wǎng)總距離337.21 km。以C段前兩個網(wǎng)次和D段前兩個網(wǎng)次為例, 分析了漁船的拖網(wǎng)作業(yè)過程(圖5)。

圖5(a)為C段第一網(wǎng)次的拖網(wǎng)軌跡。8月16日19: 02, 漁船首向東轉(zhuǎn)向, 轉(zhuǎn)向至航向為72°時開始下網(wǎng), 下網(wǎng)速度1.2～4.7 m/s, 19: 49時從(113°43′13.80″E, 21°23′06.72″N)點開始在緯度21°23′15.00″N附近向東拖網(wǎng), 拖網(wǎng)航速為1.0～1.8 m/s, 拖網(wǎng)至(113°48′15.84″N, 21°23′18.96″E)時向東北方向轉(zhuǎn)向, 至(113°49′04.80″E, 21°23′40.92″N)開始沿21°23′45.60″N左右向東拖網(wǎng), 00: 02漁船到達(dá)(113°56′00.96″E, 21°23′45.96″N)點后左后方轉(zhuǎn)向, 于00: 28在(113°55′43.68″E, 21°23′54.96″N)附近起網(wǎng)。該網(wǎng)次拖網(wǎng)作業(yè)時長為4 h 44 min, 拖網(wǎng)總距離25.77 km。

表3 第一航次19個拖網(wǎng)網(wǎng)次信息表

圖5(b)為C段第二網(wǎng)次的拖網(wǎng)軌跡。8月17日00: 37漁船在(113°55′39.00″E, 21°23′60.00″N)附近開始下夜間的第二網(wǎng), 下網(wǎng)時航速為1.7～4.4 m/s, 00: 43漁船從(113°55′06.96″E, 21°23′58.92″N)位置開始向西拖網(wǎng), 拖網(wǎng)航速為1.0～1.8 m/s, 拖網(wǎng)航跡位于第一網(wǎng)次以北400 m左右, 拖網(wǎng)10 km左右后, 漁船向西南方向轉(zhuǎn)向, 而后向東北以順時針方向調(diào)頭向東拖網(wǎng), 掉頭后的航跡與第一網(wǎng)次航跡僅相距幾十米, 04: 22拖網(wǎng)至(113°53′04.92″E, 21°23′4272″N)時向北轉(zhuǎn)向, 于05: 25拖網(wǎng)至(113°54′02.88″E, 21°26′42.72″N)附近起網(wǎng)。該網(wǎng)次拖網(wǎng)作業(yè)時長為5 h 9 min, 拖網(wǎng)總距離28.57 km。

圖5 第一航次中C段和D段前兩個網(wǎng)次的漁船航跡

圖5(c)為D段第一網(wǎng)次的拖網(wǎng)軌跡。8月17日05:25結(jié)束上一個拖網(wǎng)作業(yè)后, 漁船掉頭并以順時針方向航行至(113°53′26.88″E, 21°26′44.88″N)開始下網(wǎng), 下網(wǎng)時間為06: 25, 下網(wǎng)航速為1.2～4.6 m/s, 06: 33從(113°52′52.68″E, 21°27′05.76″N)位置開始向西北方向拖網(wǎng), 拖網(wǎng)航速為1.8～2.9 m/s, 07: 30左右拖網(wǎng)至(113°50′21.84″E, 21°31′15.96″N)位置, 此后向西拖網(wǎng), 航跡緯度在21°31′01.56″N左右, 比8月16日夜間兩個網(wǎng)次向北移了十幾公里, 09: 23在(113°41′25.80″E, 21°30′42.84″N)向右后方轉(zhuǎn)向, 15 min后于09: 38在(113°41′53.88″E, 21°30′45.00″N)起網(wǎng)。該網(wǎng)次拖網(wǎng)作業(yè)時長為3 h 13 min, 拖網(wǎng)總距離28.42 km。

圖5(d)為D段第二網(wǎng)次的拖網(wǎng)軌跡。8月17日09: 49粵漁10000/10011開始下白天第二個網(wǎng)次, 下網(wǎng)速度為0.9～4.9 m/s, 09: 58在(113°42′47.88″E, 21°30′50.76″N)開始拖網(wǎng), 網(wǎng)航速為1.8～2.9 m/s, 航跡在21°30′51.12″N附近, 10: 22在(113°45′02.88″E, 21°30′50.76″N)向東北轉(zhuǎn)向, 拖網(wǎng)3.5 km后, 于10: 44航行至(113°46′55.92″E, 21°31′36.84″N)轉(zhuǎn)向東拖網(wǎng), 航跡在21°31′37.56″N附近, 11: 17在(113°49′59.88″E, 21°31′37.92″N)向東南轉(zhuǎn)向, 拖網(wǎng)4 km后, 于11: 43航行在(113°51′41.76″E, 21°30′07.92″N)向東拖網(wǎng), 12: 32在(113°54′59.76″E, 21°30′06.84″N)附近起網(wǎng)。該網(wǎng)次拖網(wǎng)作業(yè)時長為2 h 42 min, 拖網(wǎng)總距離26.37 km。

2.2.2 捕撈強(qiáng)度分析

圖6為2017年8月16日至9月16日的捕撈強(qiáng)度空間分布情況。從圖6可以看到, 粵漁10000/10011的捕撈強(qiáng)度空間分布不均勻, 高強(qiáng)度區(qū)分布在A、B、C和D四個區(qū)域, A區(qū)域面積約50 km2, 范圍為113°44′E～113°51′E, 21°31′N～21°33′N, B區(qū)域沿緯線呈南北線狀分布, 長度約為8 km, C區(qū)域和D區(qū)域沿經(jīng)線呈東西線狀分布, 長度分別約為4 km和12 km。從船位點密集度來看, 約30%的作業(yè)集中在占總作業(yè)區(qū)域的10%, 約50%的作業(yè)集中在占總作業(yè)區(qū)域的23%, 70%的作業(yè)集中在占總作業(yè)區(qū)域的43%。

圖6　捕撈強(qiáng)度空間分布

圖7是粵漁10000/10011白天和夜間漁船軌跡的空間分布。從圖7中可以看出, 白天拖網(wǎng)作業(yè)漁場較夜間拖網(wǎng)作業(yè)漁場向北偏移, 且作業(yè)漁場分布范圍也比夜間作業(yè)漁場更為集中(圖6)。從表1中19個網(wǎng)次的統(tǒng)計結(jié)果來看, 白天每網(wǎng)的平均拖網(wǎng)時長為2 h 53 min, 夜間每網(wǎng)的平均拖網(wǎng)時長為4 h 44 min, 白天和夜間每網(wǎng)的拖網(wǎng)距離相差不大, 6個夜間網(wǎng)次平均拖網(wǎng)距離為26.92 km, 13個白天網(wǎng)次平均拖網(wǎng)距離為25.94 km。

圖7 白天和夜間漁船航跡

3 討論

鑒于不同類型漁船在作業(yè)特征上的差異, 學(xué)者們嘗試開展了不同類型漁船北斗VMS數(shù)據(jù)的挖掘分析, 涉及的作業(yè)類型有拖網(wǎng)、張網(wǎng)、燈光罩網(wǎng)和流刺網(wǎng)等[10, 19, 21-22]。航速閾值法是拖網(wǎng)漁船作業(yè)狀態(tài)識別的主要方法[23-25]。相關(guān)研究表明, 拖網(wǎng)漁船航速直方圖通常呈雙峰特征[26], 本研究中粵漁10000/10011航速直方圖呈現(xiàn)三個峰值, 這是因為粵漁10000/ 10011在夜間和白天均進(jìn)行拖網(wǎng)作業(yè), 而夜間和白天拖網(wǎng)作業(yè)時的航速不同, 因此出現(xiàn)了兩個拖網(wǎng)航速區(qū)間, 從平均拖網(wǎng)航速來看, 白天拖網(wǎng)航速是夜間拖網(wǎng)航速的1.68倍。白天和夜間漁船處于拖網(wǎng)狀態(tài)的航速范圍分別是1.8～2.9 m/s 和1.0～1.8 m/s, 與其它研究用到的航速范圍0.9～2.0 m/s[10]、0.77～ 2.83 m/s[27]和0.77～2.32 m/s[28]相比, 航速閾值差別較大, 這是由于漁船拖網(wǎng)航速與漁船的大小、功率和作業(yè)習(xí)慣有關(guān)[14], 不同漁船的拖網(wǎng)狀態(tài)航速區(qū)間不可能完全一致。

本文采用20 m等深線進(jìn)行航次提取, 這是因為南海拖網(wǎng)漁船作業(yè)海域基本位于20 m等深線以深海域, 南海漁船前往20 m等深線以深海域生產(chǎn)的原因主要有兩點, 一是因為沿岸漁業(yè)資源衰退, 南海漁船趨向前往更深的海域生產(chǎn), 二是因為20 m等深線以淺海域受人類活動影響頻繁, 不適于生產(chǎn)作業(yè)。因此, 可以通過漁船航跡穿越20 m等深線的次數(shù)判斷航次數(shù)。與張勝茂等[3, 16]利用漁船與漁港所在陸地緩沖面距離實現(xiàn)航次提取相比, 本文采取的方法可以在不需要知道漁港信息的前提下獲得漁船航次信息。

張勝茂等[15-16]根據(jù)船速提取網(wǎng)次, 發(fā)現(xiàn)拖網(wǎng)漁船作業(yè)時放網(wǎng)、拖網(wǎng)和起網(wǎng)過程中有明顯的航速變化。本研究發(fā)現(xiàn)漁船每個網(wǎng)次船速有類似的規(guī)律性, 漁船航速隨時間變化圖顯示了漁船在停船下網(wǎng)、慢速放網(wǎng)、提速拖網(wǎng)、停船起網(wǎng)的過程, 可以實現(xiàn)對每個網(wǎng)次的提取。從圖5中C段和D段的前共4個網(wǎng)次的拖網(wǎng)軌跡圖來看, 拖網(wǎng)作業(yè)時漁船并不是沿直線航行, 這4個網(wǎng)次的拖網(wǎng)軌跡線形狀各不相同, 特別是從C段第二網(wǎng)次的拖網(wǎng)軌跡上可以看到粵漁10000/10011在拖網(wǎng)過程中發(fā)生了180°的轉(zhuǎn)向, 說明轉(zhuǎn)向角在判斷網(wǎng)次時可能會存在較大誤差, 因此不建議將轉(zhuǎn)向角納入網(wǎng)次提取需要考慮的參數(shù)。

粵漁10000/10011每完成一個網(wǎng)次, 就會調(diào)轉(zhuǎn)航向, 向后方轉(zhuǎn)向并開始下一個網(wǎng)次的作業(yè)。該漁船夜間拖網(wǎng)速度小于白天, 但拖網(wǎng)時長大于白天, 從對粵漁10000/10011第一個航次的19個網(wǎng)次進(jìn)行的拖網(wǎng)距離統(tǒng)計結(jié)果來看, 夜間和白天平均每網(wǎng)拖網(wǎng)距離僅相差1 m左右。

捕撈壓力指數(shù)描述捕撈強(qiáng)度的方法有單參數(shù)法和多參數(shù)法[29], 單參數(shù)法如用漁船數(shù)量、作業(yè)時長來表示捕撈強(qiáng)度, 多參數(shù)法如利用作業(yè)時長與航速、漁船功率組合, 捕撈死亡率等表示捕撈強(qiáng)度。本文采用作業(yè)時長描述捕撈強(qiáng)度。從捕撈強(qiáng)度的空間分布來看, 捕撈強(qiáng)度的空間分布不均勻, 整體上粵漁10000/10011拖網(wǎng)軌跡局限于113°44′E～113°51′E, 21°31′N～21°33′N范圍內(nèi), 說明漁船的作業(yè)漁場很集中。近岸海域拖網(wǎng)作業(yè)漁場的范圍小于離岸海域拖網(wǎng)作業(yè)漁場的范圍。Jennings等[24]的研究結(jié)果表明70%的漁業(yè)活動集中在有漁業(yè)活動記錄40%的區(qū)域內(nèi), 本文中拖網(wǎng)時長大于1 000 s的船位點占總船位點的25.86%, 約70%的作業(yè)集中在總作業(yè)區(qū)域的43%區(qū)域內(nèi)。

傳統(tǒng)的漁業(yè)資源調(diào)查是采用布點式調(diào)查[30], 數(shù)據(jù)的時間分辨率為天, 而VMS數(shù)據(jù)提高了漁業(yè)數(shù)據(jù)的時間分辨率, 可以實時觀測一天之內(nèi)作業(yè)漁場的空間變化分析。從粵漁10000/10011在夜間和白天漁船拖網(wǎng)軌跡空間分布來看, 白天作業(yè)漁場更靠近近岸, 夜間作業(yè)漁場離海岸線相對較遠(yuǎn), 表明漁船夜間在水深更深海域作業(yè), 白天航行至水深更淺的海域作業(yè)。

4 結(jié)論

北斗VMS數(shù)據(jù)提供的航速信息反應(yīng)了漁船在不同狀態(tài)下的航速特征。本研究中粵漁10000/10011航速值有4個區(qū)間, 夜間和白天均進(jìn)行拖網(wǎng)作業(yè), 夜間拖網(wǎng)航速小, 拖網(wǎng)時間長, 白天拖網(wǎng)航速大, 拖網(wǎng)時間短, 夜間和白天拖網(wǎng)的距離相當(dāng)。

粵漁10000/10011拖網(wǎng)作業(yè)過程為: (1) 先是以小于1.0 m/s的較低航速將漁網(wǎng)放入水中; (2) 提速至2.9 m/s以上放網(wǎng); (3) 降低航速, 進(jìn)行拖網(wǎng)作業(yè), 夜間拖網(wǎng)航速在1.0～1.8 m/s, 白天拖網(wǎng)航速在1.8～ 2.9 m/s; (4)在經(jīng)歷夜間拖網(wǎng)4 h 44 min, 白天拖網(wǎng)2 h 53 min后, 停船起網(wǎng)。

粵漁10000/10011作業(yè)漁場集中在113°44′E～ 113°51′E, 21°31′N～21°33′N區(qū)域內(nèi), 捕撈強(qiáng)度高值區(qū)靠近海岸, 夜間主要在離海岸較遠(yuǎn)的相對深水區(qū)作業(yè), 白天轉(zhuǎn)移到離海岸較近水深相對淺的近岸海域作業(yè)。

近年來, 我國漁業(yè)科研工作者在北斗VMS數(shù)據(jù)信息挖掘方面已取得了一些成果, 為漁業(yè)管理工作者了解漁業(yè)動態(tài)、管理漁業(yè)活動、制定管理政策等方面提供了參考。隨著北斗VMS系統(tǒng)的普及, 北斗VMS的數(shù)據(jù)量和覆蓋面越來越大, 基于海量北斗VMS數(shù)據(jù)的自動化信息提取和業(yè)務(wù)化運(yùn)行無疑是今后一段時間內(nèi)的研究重點。

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Fishing characteristics of double trawler using vessel monitoring system data

YU Jie1, 2, 3, 4, 5, ZHOU Yan-bo1, TANG Zhen-zhao1, 2, 3, 4, CHEN Guo-bao1, 2, 3, 4, ZENG Lei1, 2, 3

(1.South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China; 2.Key Laboratory of Marine Ranch Technology, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China; 3.Scientific Observing and Experimental Station of South China Sea Fishery Resources and Environment, Ministry of Agriculture, Guangzhou 510300, China; 4.Guangdong Provincial Key Laboratory of Fishery Ecology and Environment, Guangzhou 510300, China; 5.Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Guangzhou), Guangzhou 511458, China)

South China Sea; dual-trawl boat; vessel monitoring system

The vessel monitoring system (VMS) has been widely used in analyzing fishery boat characteristics.In this report, we used VMS data of the double trawler Yueyu 10000/10011 from August 16, 2017, to September 16, 2017, to analyze the status of fishing, voyage, and net extraction and the spatial distribution of fishing effort.The results showed four categories of the velocity: <1.0m/s, 1.0～1.8 m/s, 1.8～2.9 m/s, and >2.9 m/s, corresponding to stop/low velocity, night trawl velocity, day trawl velocity, and cruise velocity, respectively.Five voyages and nineteen nets were found between August 15, 2017, and September 17, 2017.Spatial distribution of fishing effort was found to be higher in nearshore waters and lower in offshore waters.Most fishing activities occurred at night in nearshore waters, whereas fishing activities in offshore waters occurred during the day.

Aug.25, 2020

[Agriculture Department Special Financial Project, No.NFZX2018; Central Public-interest Scientific Institution Basal Research Fund, CAFS, No.2019CY0403; Guangdong Provincial Key Research and Development Plan Project, No.2020B1111030001; Agriculture Department Special Financial Project, No.640]

S975

A

1000-3096(2021)10-0040-09

10.11759/hykx20200825001

2020-08-25;

2021-01-06

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部財政專項項目 (NFZX2018); 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院院級基本科研業(yè)務(wù)費專項(2019CY0403); 廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目(2020B1111030001); 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部財政項目(640)

于杰(1980—), 女, 遼寧東港人, 副研究員, 博士, 主要從事海洋漁業(yè)遙感研究, 電話: 020-89108334, E-mail: yujiescs@aliyun.com; 唐振朝, 通信作者, 副研究員, 主要從事海洋漁業(yè)環(huán)境動力學(xué)研究, E-mail: tangzhenzhao@scsfri.ac.cn

(本文編輯: 康亦兼)