基于AIS的海上渔船捕捞活动聚集区提取方法研究

船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)不仅是海上交通监管的有效工具,也为研究海上交通运输及其相关产业活动特征提供了一种良好的数据源。基于海上渔船AIS数据,本研究利用高斯混合模型(Gaussian Mixed Model,GMM)识别渔船捕捞活动状态,提出一种将核密度估计(Kernel Density Estimation,KDE)与热点分析(Hot Spot Analysis, HSA)相融合用于渔船捕捞活动聚集区提取的方法。结果显示：与单一KDE或HSA方法相比,二者相融合的方法将KDE的距离衰减效应与HSA统计指数相结合,在渔船捕捞活动聚集区提取中的应用效果较好、效率较高;采用该融合方法,基于2018年9—12月AIS数据,实现对渤海海峡周边海域渔船捕捞活动聚集区的提取,发现不同月份,渔船捕捞活动聚集区的分布范围和空间形态特征具有一定差异性,烟威近岸海域和渤海海峡是主要的捕捞活动聚集区,其结果可为该海域捕捞活动管理和海洋生态保护提供技术方法和决策支持。     

聚焦南海风波中的矿产资源安全

正近期南海主权争端不断升温,先是5月27日越南声称中国海监船对其在南海的油气勘探近活动进行干扰,从6月13日开始在南海相关海域举行实弹演习,并宣布颁发新征兵令;接着菲律宾总统办公室称计划将南海更名为"西菲律宾海",同时宣布菲美海军举行联合演习。美国先后与我国周边国家举行军演,声称在南海有"国家利益",使南海呈现紧张局势。若南海局势进一步恶化,中菲、     

AIS数据在集装箱港口服务效率的应用研究

港口是物流供应链中的核心环节,港口服务效率会决定整个物流供应链的效率。本文提出了一种基于海量船舶AIS(Automatic Identification System)轨迹数据的港口服务效率计算框架,利用集装箱船舶AIS轨迹、港口地理信息等海事大数据,采用滑动窗口算法等数据挖掘方法判断船舶在港内的状态,估算出反映港口服务效率的AWT/AST指标,从时间维度对港口服务效率评价,为港口管理运营部门和航运公司决策提供参考。并以上海港、宁波港、深圳港、釜山港为例,采用2018年全年全球5600余艘集装箱船舶的AIS轨迹数据,量化评价4个亚洲集装箱港口的服务效率。结果显示:(1)船舶抵港泊位作业时间近似正太分布,正太分布均值在14～18 h之间,船舶泊位作业时间集中在10～30 h;(2)船舶泊位作业时间与船舶船型大小成正相关,船型越大则泊位作业时间越长;(3) 32%的船舶抵达上海港会发生等待时间,体现上海港集装箱码头整体处于供不应求的状态。宁波港整体服务效率较高,船舶发生等待事件较少。作为区域性枢纽港,釜山港近洋区域性运输频繁使得釜山港抵港船舶频率较高。(4)洋山四期码头为自动化码头,其港口...     

基于多源数据和船舶停留轨迹语义建模的港口目标识别

港口目标识别是海事船舶监管的重中之重,船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）所获取的船舶活动信息,可为港口目标识别提供高时相和高精度的船舶航行数据。为了探究AIS数据在港口目标识别中的应用,提出一种基于多源数据和船舶停留轨迹语义建模的港口目标识别方法。通过数据挖掘和语义信息增强构建船舶停留轨迹语义模型,识别船舶港口停留轨迹;建立基于随机森林的船舶停留方式分类模型,分类船舶泊位停留轨迹和船舶锚地停留轨迹,并利用空间逐级合并方法提取港口泊位和港口锚地;综合船舶泊位停留轨迹、道路、海岸线、水深、土地利用与土地覆盖等数据,顾及情景-领域知识实现港口目标识别。基于2017年96 790艘船舶的超8300万条AIS轨迹记录,应用本文方法识别南海研究区的港口目标。实验结果表明,本文方法对于船舶轨迹停留行为总体分类精度为0.9477,Kappa系数为0.8948。提取出南海研究区447个港口区域,与Google Earth影像叠加验证结果表明,提取结果均位于真实的港口影像内,相较于Natural Earth数据集中包含的南海区域24个港口点位,提取结...     

南海历史地理争端空间分布与关联性研究

南海占我国海洋国土的2/3,不仅是中国国家安全的天然屏障和重要的出海口与战略通道,而且是我国未来重要的能源接续区与资源基地、地缘政治经济问题的多发区。对南海争端发展态势进行空间分布与关联性GIS分析,是重要的辅助决策支持。结果表明：（1）文献研究和网络爬虫等方法可以快速有效地获取南海争端历史地理数据,GIS技术能够对南海争端历史地理数据进行时空变化的深入分析;（2）就争端事件的时间分布而言,事件数量随时间推进呈现显著增长,个别发生重大南海争端事件的年份出现突增的现象;（3）就争端事件的空间分布而言,与越南及菲律宾相关的南海争端事件尤甚,其他周边国家则相对较少,这主要源于越菲两国的战略利益与南海所在区域交叠,使得越菲不断挑起事端;（4）越南、菲律宾与马来西亚等国的利益诉求区主要位于南沙群岛,各国诉求区分布明确,局部交错。网络GIS技术丰富了历史地理研究的途径,为其提供了新的思路和方法。     

1993-2017年南海中尺度涡特征分析

【目的】研究1993-2017年南海中尺度涡的空间分布、季节变化、移动速度等特征。【方法】根据AVISO提供的地转流数据,应用Nencioli等人提出的涡旋识别算法。【结果】南海中尺度涡主要分布在南海东北部和越南东部海域,冬(夏)季有利于(反)气旋涡产生,中尺度涡以2.0～9.0cm/s的速度向西传播。【结论】南海气旋涡与反气旋逐年生成个数与ENSO事件相关,在1993-2007年期间,强(温和)厄尔尼诺年气旋涡生成数大于反气旋,弱(温和)拉尼娜年反气旋生成数大于气旋涡。2008-2017年,强厄尔尼诺年气旋涡生成数大于反气旋,温和拉尼娜年反气旋生成数小于气旋涡。在涡旋的生命周期内,涡旋半径与移动速度变化趋势相反。复杂海底地形会阻碍涡旋的传播。     

南海区域商船典型空间分布及贸易流向研究

随着中国对外开放的深入以及“一带一路”倡议的推进,南海战略地位更加显著。如何科学监管南海船舶,维护国家权益,促进地区之间贸易也成为摆在政府部门面前的难题。在本文中利用南海区域2015年的卫星AIS数据与船舶数据档案资料,通过计算南海水域船舶交通密度分析主要航路,与关键门线船舶流量计算相结合,明确船舶典型空间分布;同时基于4种类型船舶的主要航路的选择,明确南海货物贸易主要流向。研究成果表明：① 船舶空间分布在《世界大洋航路》的推荐航线上,南海的建设开发并未影响船舶的贸易运输;② 贸易运输以跨越南海的长距离运输为主,珠三角作为主要航路的重要端点表明中国在南海贸易的优势地位。     

珠江口盆地番禺低隆起文昌组断裂活动性特征及其对沉积的影响

珠江口盆地番禺低隆起具有文昌组地层沉积,而断裂活动对文昌组沉积和沉积相展布有重要影响.基于断层活动速率方法,对文昌组控洼断裂活动性特征进行定量研究;结合沉降速率分析,对控洼断裂活动性强度及断面样式与沉积相展布进行相关性分析.结果表明:当活动速率大于100 m·Ma-1时,断裂控制中深湖相沉积;当活动速率小于100 m·Ma-1时,断裂控制中深湖相沉积边缘或三角洲相及滨浅湖相;中央隆起带文昌组控洼断裂活动性和珠工坳陷文昌组具有很强的正相关性;控洼断裂的活动性差异控制着沉降中心的发育;不同断裂构造样式对沉积体系的发育也有一定控制作用,板式断裂控制的沉降中心靠近断裂边缘,而铲式断裂控制的沉降中心则更靠近盆地中心;深入分析断层活动速率大于100 m· Ma-1且控制文昌组中深湖相的区域,可能会发现油田.     

南海区捕捞渔业副渔获及其利用

南海位于４°Ｎ～２３°３５′Ｎ,１０５°４０′Ｅ～１１７°３０′Ｅ之间,是中国四大海区中最大的海区,面积为３．５×１０６ｋｍ２,其中大陆架面积约占总面积的一半以上,仅南海北部大陆架（２００ｍ等深线以内）海域面积约３．７４×１０５ｋｍ［１］。南海北部地理自然环境优越,渔业资源丰富,渔场广阔。南海渔民在长期的生产实践中,根据资源和渔场的实际情况开发了具有南海特色的各种适应性渔具渔法,大大地推动了南海渔业的发展。１　渔获概况　　南海区（包括广东、广西和海南三省）海洋捕捞业渔获量８０％来自南海北部沿岸近…     

海洋涡旋移动特征的区域划分方法及应用分析

为了合理有效地分析和挖掘海洋涡旋移动数据中的规律和模式,本文以基于空间交互性流聚类的区域化方法为基础,提出了一种海洋涡旋移动特征的网格区域化方法。该方法以网格为统计单元,对涡旋移动数据进行组织,通过图论模型构建海洋涡旋的移动网络图,然后采用基于平均邻接的层次聚类和基于模块度的划分2个步骤,实现涡旋移动特征的区域划分。基于该算法,对1992-2011年中国南海海洋涡旋移动数据进行算法实验,结果表明,南海海洋涡旋按照其移动频繁性特征可分为越南东南部（R1）、越南东部-巴拉望岛（R2）、南海北部（R3）3个区域。其中,R1区域包含了南海西南部深海盆地区的涡旋活跃条带;R2区域体现了南海中部涡旋向西移动的活动规律;R3区域则包含了南海北部东北-西南走向条带。3个区域内冷涡和暖涡具有明显的季节性变化特征：R1和R3区域冷暖涡变化相似,暖涡在夏秋季移动最多,冬季最少,而冷涡则相反,夏秋季移动最少,随后逐渐增加,并在春季达到峰值;R2区域暖涡在春季移动最多,而冷涡在夏冬移动最多,春秋移动相对较弱。     

基于渔船AIS数据的南海北部海洋渔业捕捞强度空间特征挖掘

高精度渔业捕捞强度数据是开展捕捞限额管理的前提与关键,也是海洋渔业资源可持续发展的重要保障.因此,本文以挖掘海洋渔业捕捞强度空间特征为出发点,选用2018年2、4、9和11月典型季节的中国籍6364艘渔船1.8亿条高时空粒度AIS数据.运用专家知识经验、空间统计及数据挖掘分析方法,以广西南岸北部湾渔场、广东沿岸和环海南...     

浅谈南海渔业管理对策

南海渔业资源衰退的主要原因是捕捞过度和海洋生态环境破坏。由于海洋生态过程是动力学过程,很多生态因素的变化会相应引起生态过程的变化,同时生态动力学过程的因素又是多方面的,因此南海渔业资源的管理和生产方式应该从过去的开发型管理向着管理型管理方向转变。这种管理方式涉及面较广,必须实施从渔业资源管理、渔业水域管理、渔业水域周围环境管理到加强对渔船与船员管理、捕养并重、健全法制、强化治政队伍与执法力量配置以及开展国际渔业合作等管理措施。     

FVID: Fishing Vessel Type Identification Based on VMS Trajectories

Vessel Monitoring System(VMS) provides a new opportunity for quantified fishing research. Many approaches have been proposed to recognize fishing activities with VMS trajectories based on the types of fishing vessels. However, one research problem is still calling for solutions, how to identify the fishing vessel type based on only VMS trajectories. This problem is important because it requires the fishing vessel type as a preliminary to recognize fishing activities from VMS trajectories. This paper proposes fishing vessel type identification scheme(FVID) based only on VMS trajectories. FVID exploits feature engineering and machine learning schemes of XGBoost as its two key blocks and classifies fishing vessels into nine types. The dataset contains all the fishing vessel trajectories in the East China Sea in March 2017, including 10031 pre-registered fishing vessels and 1350 unregistered vessels of unknown types. In order to verify type identification accuracy, we first conduct a 4-fold cross-validation on the trajectories of registered fishing vessels. The classification accuracy is 95.42%. We then apply FVID to the unregistered fishing vessels to identify their types. After classifying the unregistered fishing vessel types, their fishing activities are further recognized based upon their types. At last, we calculate and compare the fishing density distribution in the East China Sea before and after applying the unregistered fishing vessels, confirming the importance of type identification of unregistered fishing vessels.     

Spatiotemporal factors affecting fish harvest and their use in estimating the monthly yield of single otter trawls in Putuo district of Zhoushan, China

We used generalized additive models (GAM) to analyze the relationship between spatiotemporal factors and catch, and to estimate the monthly marine fishery yield of single otter trawls in Putuo district of Zhoushan, China. We used logbooks from five commercial fishing boats and data in government’s monthly statistical reports. We developed two GAM models: one included temporal variables (month and hauling time) and spatial variables (longitude and latitude), and another included just two variables, month and the number of fishing boats. Our results suggest that temporal factors explained more of the variability in catch than spatial factors. Furthermore, month explained the majority of variation in catch. Change in spatial distribution of fleet had a temporal component as the boats fished within a relatively small area within the same month, but the area varied among months. The number of boats fishing in each month also explained a large proportion of the variation in catch. Engine power had no effect on catch. The pseudo-coefficients (PCf) of the two GAMs were 0.13 and 0.29 respectively, indicating the both had good fits. The model yielded estimates that were very similar to those in the governmental reports between January to September, with relative estimate errors (REE) of <18%. However, the yields in October and November were significantly underestimated, with REEs of 36% and 27%, respectively.     

A preliminary study on the diversity of fish species and marine fish faunas of the South China Sea

There are 3048 species offish occurring in the China Seas (CS), of which at least 2321 species are found in the South China Sea (SCS), belonging to 35 orders, 236 families and 822 genera. The fish species diversity is analyzed in this paper based on biogeography, biostatisties, fishing methods, etc. It is found that the regional environment, especially biological factors, plays an important role in the distribution of faunas, and there are two fish faunas in the SCS, one in the north and another in the center and south. This regional division is of value for sustainable fishery production and efficient management of fishery resources.     

南海海区渔船无线电导航仪器选用浅见

本文分析了各种无线电导航设备的特性及其在南海海区应用的优劣,并考虑到GPS对导航领域的影响,根据南海区渔船的实际需要,提出了南海区渔船选择无线电导航仪器的意见,供各类渔船在选用无线电导航仪器时作参考。     

东海区鲳鱼资源利用现状分析

通过对东海区鲳鱼近年群体组成变化及银鲳生物学特性变化来分析目前鲳鱼资源利用状况,结果表明：一方面,虽然近年鲳鱼产量大幅增加,但其平均体重、优势叉长组成及年龄组成均出现明显下降,资源状况日益恶化;另一方面,1龄鱼已占渔获的93．68％,目前捕捞现行点开捕年龄tc=1和捕捞死亡系数F＝2．51,单位补充量繁殖力相对百分比P＜1．9％,单位补充量渔获量(Yw／R)为70g／尾,均显示已处于严重的生物学型捕捞过度．建议渔业管理部门大力削减作业渔船约50％,严格控制捕捞强度,逐步推迟开捕年龄至3龄以上,使鲳鱼资源真正能够永续利用。     

基于夜光遥感与POI数据空间耦合关系的南海港口城市空间结构研究

南海港口城市研究是南海资源环境监测的重要内容,目前对于南海港口城市空间结构特别是港口在城市空间结构中的地位缺乏研究。夜光遥感数据和POI数据均为城市空间结构研究的重要数据源,但对于2种数据的空间耦合关系与集成应用研究存在不足。针对上述问题,本文选取南海港口城市典型代表的三亚市为研究区,以研究区2016年NPP-VIIRS夜光遥感数据和POI数据为数据源,利用叠加分析将夜光遥感数据和POI核密度分析结果数据分别网格化。然后,利用双因素组合制图法对两种数据的空间耦合关系进行可视化,分析空间耦合关系相异区域和城市空间结构的关系,并在此基础上探讨港口在三亚城市结构中的地位。研究表明,三亚市夜光遥感和POI数据的空间分布总体趋势相一致,空间耦合关系相近的区域占比达85.6%;夜光遥感和POI数据空间耦合关系在三亚市内存在一定量的相异区域,如新城区、经济开发区、城市边缘区和乡镇中心等,结合2种数据的特点可以更显著地表征这些区域的城市空间结构特征;三亚市作为重要的南海港口城市,其城市的中心区域与港口密切关联。本研究为港口城市空间结构研究提供了新视角。