多目标渔业资源科学调查的分层方案设计优化

渔业资源科学调查常用于收集高质量的生物学和生态学数据以进行渔业资源评估与管理。渔业资源调查设计优化十分必要,其有助于在经济有效的采样努力量下提高调查估计量的精度。对于估计单鱼种资源量指数和物种多样性指数为主的多目标渔业资源调查设计,本研究应用模拟方法评价和优化了分层随机采样设计的分层方案。在不同月份,对于不同调查目标,分别比较了不同分层方案设计的表现。对于大多数指标,与简单随机采样设计相比,分层方案设计可以提高调查估计量的精度。目前采用的具有5层的分层随机采样设计表现最好。通过分层方案设计可以补偿由于采样努力量降低造成的估计量精度的下降,采样努力量的减少有助于降低调查成本、减轻调查拖网对于种群数量较低鱼种的不利影响。本研究表明对于不同的调查目标,最优化的分层方案设计不同。调查后分析有助于改善渔业资源调查的分层方案设计。     

渔业资源调查采样设计优化研究进展

渔业资源调查是指利用一定的采样设计,对渔业种群进行空间布点采样,以获取研究区域内鱼类时空分布以及生物学和生态学信息。但是大量的研究表明,不同的鱼类分布适合不同的采样设计,需要根据鱼类的分布特点和调查目标(种群丰度等)优化采样设计,保证数据的准确性和精度。近年来,相关的研究有很多,涉及不同采样设计的比较和应用以及影响数据质量因素的探究。作者着重介绍了定点采样、传统方法、适应性方法和基于地理统计学方法,叙述了计算机模拟及重采样技术在采样设计优化中的应用以及相对偏差、相对估计误差、设计效果和变异系数等评价采样设计性能的指标,同时对采样设计中需要注意的问题进行介绍,最后进行了总结并对未来的研究工作进行展望。     

不同采样设计对估计鱼类空间格局指数的影响

查明渔业种群空间格局可为渔业资源的合理利用和管理提供参考依据。在渔业资源调查中,采样设计会影响调查分析结果的准确性和适用性。为查明采样设计对分析种群空间格局的影响,本文根据2016年10月、2017年2月、5月、8月在山东南部近海调查获得的数据,以星康吉鳗(Conger myriaster)、方氏云鳚(Enedrias fangi)为目标鱼种,应用计算机模拟重抽样方法,研究了4种样本量下简单随机抽样、系统抽样、分层随机抽样、分层系统抽样对估计目标种群的平均拥挤度和聚块指数的影响。应用相对估计误差和相对偏差衡量不同采样设计的表现。结果表明,系统抽样、分层系统抽样的模拟结果较接近空间格局指数“真值”,简单随机抽样和分层随机抽样表现较差;样本量对空间格局指数估计的影响较大,随着样本量增大,目标鱼种两个空间格局指数的相对估计误差均呈降低趋势。种群原始空间分布对空间格局指数估计具有一定影响,聚块指数估计的精确度随目标种群聚块指数真值的增加而减小,整体出现偏高的估计偏差。不同采样设计影响鱼类种群空间格局分析,种群聚集程度也对分析结果有所影响,因此,在渔业资源调查设计时可以纳入目标种群空间格局指标以完善多目标渔业资源调查方案。     

具有运动补偿高精度海洋气象多参数模拟仪的研制

针对船舶气象仪的综合检查过程中检测周期长、人工排查效率低以及传统的自动气象站传感器信号模拟器的模拟精度低,没有相关运动补偿算法导致此类系统不适应海洋船舶应用环境的问题,对气象要素传感器的高精度信号采样电路、信号输出、软件滤波和运动补偿等方面进行了研究。通过分析传感器和船舶气象仪的原理,设计了各个气象参数的采样电路、信号模拟电路、触摸屏、GPS和电子罗盘采样与模拟电路,并在近海测试过程中进行了运动补偿模型测试,并基于STM32微控制器进行了该仪器的系统检测实验。研究测试结果表明：该系统具有低功耗、高可靠性、高精度的特点,能应用于海上环境,同时具有对船舶实时定位、气象要素实时模拟和采集、运动补偿多项功能。并且本系统精度在运动补偿后,系统测量方差为0.019 3 m/s,精度提高至接近真实值,均符合《海洋调查规范第3部分：海洋气象观测》的标准。     

优化采样策略下长江口潮间带大型底栖生物物种丰富度的估算

在异质性潮间带湿地中通过野外采样估算大型底栖动物物种丰富度,面临的挑战是统计上精确性的要求与实际采样难度之间的矛盾。为了解决这个问题,本研究通过对采样策略整个过程的三个主要部分进行优化设计（优化采样方法、确定最少采样效力、探索最佳的采样间距）,以期在中国长江河口典型的潮间带湿地中获得一个优化、有效和实用的大型底栖动物采样策略。本研究选取了横断面采样方法,并根据典型栖息地类型（潮滩、潮沟、盐沼植被）进行分层优化采样,这种类型的采样也称为横断面分层抽样。最少采样效力和最佳的采样间距由两个数学方法确定：蒙特·卡洛模拟和物种累积曲线。结果表明,根据典型栖息地类型优化的横断面分层采样,在大为减少采样效力和劳动力的情况下,还能采集样地81%物种,优化效果明显。同时,还分别确定了三类栖息地的最佳采样间隔和最小采样效力：在盐沼植被中,采样效力需要超过1.8 m2,最佳采样间隔为10 m;在潮滩中,最小采样效力2 m2,最佳采样间隔为10 m;在潮沟中,采样效力为3 m2,间隔为1 m。不同栖息地类型之间最小采样效力和最佳采样间隔的差异可能受到优势物种的迁移范围和栖息地的物理差异（例如潮汐水文、底泥、植被覆盖）的影响。本研究所采用的优化采样策略在平衡采样效力的情况下,为大型底栖动物丰富度估算提供良好的精度。此外,在河口湿地进行大型底栖动物调查之时,本研究的结论能提供采样策略参考。本研究所采用的采样策略设计注重采样的三个关键部分,具有良好的采样效果,可作为栖息地管理或生态系统评估的野外实地采样指南。     

Numerical evaluation of liquefaction-induced damages in composite breakwaters and its application for performance-based improvement design

Breakwaters provide a calm sea basin for ships and protect harbor facilities by reflecting wave energy toward the open sea area. Their performance under environmental loadings is the main concern for coastal engineers. Liquefaction susceptibility of loose sediments of seabed threatens performance of these structures. The article investigates soil liquefaction effects on the seismic performance of Iran liquefied natural gas (LNG) composite breakwater. Performance-based design method, considering both grade of the breakwater and acceptable level of damages, was selected as design philosophy. Liquefaction-induced damages to the breakwater were determined by numerical analysis. Since the obtained level of deformations did not meet allowable damages, soil improvement against liquefaction was considered. Different improvement patterns were proposed based on distribution of pore pressure ratio (r_u) beneath the breakwater to control its seismic performance. This investigation revealed that the most important area for soil improvement is located near the toes of breakwater to control the slope instability and performance of the breakwater.     

Evolving a Bayesian network model with information flow for time series interpolation of multiple ocean variables

Based on Bayesian network (BN) and information flow (IF), a new machine learning-based model named IFBN is put forward to interpolate missing time series of multiple ocean variables. An improved BN structural learning algorithm with IF is designed to mine causal relationships among ocean variables to build network structure. Nondirectional inference mechanism of BN is applied to achieve the synchronous interpolation of multiple missing time series. With the IFBN, all ocean variables are placed in a causal network visually, making full use of information about related variables to fill missing data. More importantly, the synchronous interpolation of multiple variables can avoid model retraining when interpolative objects change. Interpolation experiments show that IFBN has even better interpolation accuracy, effectiveness and stability than existing methods.     

快速衰落信道环境下SRC检测器的性能分析

分段拷贝相关器是高斯白噪声背景下,快速衰落水声信道中,对应最大似然比准则的最佳接收机,其输出服从χ2分布。推导出有信号时接收机输出端的概率密度函数和检测概率的解析表达式,计算机仿真结果验证了所获得结果的正确性。最后通过计算无信号时接收机输出的概率密度函数,在给定虚警概率的情况下,求出了接收机的检测门限。     

一种适用于海洋磁力测量的地磁日变观测系统的实测结果

为了解WCZ-3S陆地地磁日变观测系统的性能,分别在江苏盐城和海南三亚将WCZ-3S与Sentinel基站磁力仪、WCZ-2磁力仪、WCZ-3磁力仪进行了同步测量,通过比较分析的方法,对WCZ-3S的测量精度、测量曲线的准确性、磁暴识别功能进行了检验。测试结果表明：WCZ-3S的实测精度约为0.3 nT,稍逊于Sentinel基站磁力仪;WCZ-3S与其他几台磁力仪所测曲线的幅值、相位保持一致;WCZ-3S的实时成像功能可帮助台站工作人员对海洋磁力测量期间的磁暴现象进行识别。     

半潜式起重平台系泊系统设计与优化研究

近年来,国内兴起了大力发展半潜式起重平台的势头,系泊系统的设计与优化是该类型平台开发中的关键问题之一。采用时域方法对半潜式起重平台系泊系统进行耦合动力分析,研究系泊系统主要参数对其动力响应特性的影响,并给出主要参数的设计优化流程,在此基础上,以能够满足安全校核且性能较优的系泊方案为目标,对该半潜式起重平台的系泊系统进行优化设计,并研究单根系泊缆发生破断对整个系泊系统的影响。结果表明:基于主要参数对系泊性能的影响规律,经优化设计得到的系泊方案,预留的安全欲度适中,能够保障半潜式起重平台在恶劣海况下的生存能力,同时具备较好的经济性。     

Long-term change in the structure of a Posidonia oceanica landscape and its reference for a monitoring plan

Abstract On the basis of a detailed cartographic survey carried out by Side Scan Sonar and a towed underwater video camera during 2005, and from a series of historical maps (1959, 1980, 1990), an extensive regression of Posidonia oceanica (L.) Delile beds was evidenced for a vast area of the central Tyrrhenian Sea (Latium coast, Italy). The total loss of P. oceanica surface was assessed through GIS estimate. In 1959, the Posidonia beds extended over 7290 ha, while in the 2005 survey they had regressed to 2899 ha, a loss of about 60% of their coverage. Also the seagrass lower limit showed a general depth decrease in time. Total seagrass coverage loss and lower limit regression were not uniform along the whole investigated areas and three main sub-areas have been identified with different degrees of regression somehow related with coastal potential human-mediated impacts. From different coverage estimates of the present survey and of the previous maps, minimum sampling areas were calculated through bootstrapping simulation routines from small sampling areas (Landscape Units) to reach the nearest estimate of the observed condition in the different periods.