一种金枪鱼围网中心渔场范围自动识别算法和渔场探寻路线方法

1.本发明属海洋渔业渔场预测技术领域，特别是涉及一种金枪鱼围网中心渔场范围自动识别算法和渔场探寻路线方法。


背景技术：

2.海洋渔场预报相比于天气预报更加困难，主要是人们对海洋的观测远远不及陆地和气象，而渔场又受到鱼类自身的生活史和生活习性影响较大。对于鱼群移动较为迅速的渔业，渔场预测更加困难。例如，金枪鱼是大洋性洄游鱼类，洄游速度快、路线长、范围大、生长期短，广泛分布于太平洋、印度洋和大西洋公海以及各海区诸岛国的200海里专属经济区内。金枪鱼围网渔业是现代金枪鱼渔业中捕捞效率最高的捕捞方法，围网渔业产量占整个金枪鱼渔业总产量的60％～70％，主要捕捞对象为鲣鱼、黄鳍金枪鱼等。由于金枪鱼类的资源量大，经济效益好，故发展金枪鱼围网受到世界主要远洋渔业国家和地区极大的关注。由于我国当前的金枪鱼生产船的主体仍为延绳钓作业，以往的渔场预测研究针对延绳钓作业比较多，但并不适用于金枪鱼围网的渔场识别研究。金枪鱼围网多采用电浮标或人工漂浮物来集鱼或找鱼，但这种方法并不是根据渔场适宜环境的内在机制来判断，若没有电浮标或人工漂浮物的海域，金枪鱼围网渔场预测就变得非常困难。因此，如能构建一种基于海洋环境的金枪鱼围网渔场自动探测路线算法和精准化找鱼方法，对于提高渔业效益非常重要。
3.目前，常用的渔场预测方法主要是基于海洋要素，如水温、叶绿素等指标。另外，渔民常用的是基于船位的及时掌握来预测可能渔场。但前期研究方法均采用以表层水温、表层洋流数据或者是近实时的数据，空间分辨率也较低，以1度经纬度为主，难以实现精细化找鱼，同时涉及金枪鱼围网渔场的识别和渔场探测方法尚未见报道。因此，本发明构建一种金枪鱼围网中心渔场范围自动识别算法和渔场探寻路线方法，以实现高效精准预测渔场。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种金枪鱼围网中心渔场范围自动识别算法和渔场探寻路线方法，能够归纳和总结金枪鱼围网渔场的精细化变动规律并建立渔场探测的最佳路线，实现精准化找鱼。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种金枪鱼围网中心渔场范围自动识别算法和渔场探寻路线方法，包括以下步骤：
7.(a)由于不同渔场区域所需的精细化渔场预测指标有所不同，其中100米水层水温适宜范围和等值线密集区且发生拐弯的环境场是渔场探测的首选因子，中西太平洋金枪鱼100米水层适宜水温28.2～29.5℃，大西洋金枪鱼100米水层适宜水温24.8℃～25.4℃，再结合100米水层洋流的涡旋方向和流速大小来缩小渔场范围，确定金枪鱼渔场；所述100米
水层水温和100米水层洋流漩涡方向和流速大小均需以当天夜晚捕鱼时段的预测数据为依据；所述金枪鱼非渔场位于低水温区域及100米水层的黄色、橙色等级(洋流流速≥0.8m/s，南半球顺时针，北半球逆时针)洋流和涡旋中心区域(以涡旋中心为圆心的60海里以内)，需避开；
8.(b)由于精细化的水温线是渔场探测路线的首要参考指标，因此金枪鱼渔场探测路线必需首先沿着不同月份合适的水温线快速转移渔场，再根据100米水层的涡旋和洋流为绿色和蓝色交界处的洋流区所在位置进行声呐探测来最终确定鱼群位置；所述水温线的精确度为0.2℃最佳；
9.(c)渔船根据每月最适的100米水层水温等值线进行沿线规划航测路线，所述等值线以密集度较高且等值线发生拐弯区为优选的金枪鱼渔场位置(见图1)；
10.(d)在每个金枪鱼渔场模拟洋流涡旋方向及渔场范围计算公式如下：
[0011][0012][0013]
式(1)为洋流涡旋方向计算公式，其中v
ugo
为东向分速度( ,m/s)，v
vgo
为北向分速度( ,m/s)(v
ugo
和v
vgo
可在https://oceanwatch.pifsc.noaa.gov/等网站下载数据源)；式(2)为好渔场线路规划公式，a1指的是好渔场a区域，a2指的是好渔场b区域,a3指的是好渔场c区域，其中(lata
vvgo
,lona
vvgo
)、(latb
vugo
,lonb
vugo
)、(latc
vvgo
,lonc
vvgo
)和(latd
vugo
,lond
vugo
)分别指的是好渔场与非好渔场的分割点，其相连为分割线；
[0014]
(e)在每个优选的金枪鱼渔场再根据100米水层洋流来进一步缩小渔场范围，通过分解洋流经纬度获取好渔场分布区域，自动计算规划最佳捕捞路线渔船主要在洋流箭头为蓝色或绿色和蓝色交界处(以靠近蓝色为主，南半球逆时针涡旋，北半球顺时针涡旋)进行探测，且需避开洋流涡旋中心60海里，寻找鱼群。
[0015]
作为优选实施例，所述步骤(a)中的金枪鱼围网渔场每年的渔场范围很广，以中西太平洋为例，中西太平洋渔场范围为40
°
n-40
°
s、150
°
w以西的海域，因此渔场预测难度较大；水温线和洋流涡旋和流速是金枪鱼渔场探测路线和找鱼方法的首选指标。
[0016]
作为优选实施例，所述步骤(b)中水温等温线精度必需为0.2℃最佳，若精度为0.5或1℃则渔场探测效果会下降。
[0017]
作为优选实施例，所述步骤(c)的水温等值线密集区且发生拐弯的区域一般也是洋流流速中等且发生拐弯有涡旋的周边海域；所述洋流首选100米的洋流层，而表层洋流不
能参考。
[0018]
作为优选实施例，所述步骤(d)中通过海流流速ugo和vgo模拟洋流涡旋方向及旋转角度和最佳捕捞路线。
[0019]
作为优选实施例，所述步骤(e)金枪鱼渔场的洋流需寻找蓝色或绿色和蓝色交界处(以靠近蓝色为主)进行探测，即流速范围为0.1m/s～0.4m/s，精选出精准的金枪鱼中心渔场位置和范围，以供船长探鱼和及时找鱼。
[0020]
作为优选实施例，本发明也将100米水层低水温区域和100米洋流流速较快的区域(洋流箭头为黄色和橙色等，流速≥0.8m/s)界定为非渔场，渔场探测时避开即可。
[0021]
有益效果，由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
[0022]
1、采用预测的精细化水文要素并进行可视化，可简单快速地查看金枪鱼渔场海域的环境特征场；
[0023]
2、由于对金枪鱼的探测路线进行了合理规划，并提出了如何根据100m水层水温和100m水层洋流的相互关系来找鱼，渔场预测准确性得到了较大提高。
附图说明
[0024]
图1为本发明金枪鱼渔场探测路线与100水温等值线、等值线密集区和洋流的位置关系。
[0025]
图2为本发明金枪鱼渔场探测路线与洋流涡旋中心距离的关系。
[0026]
图3为某金枪鱼渔船在2022年3月2日使用本发明金枪鱼渔场探测路线在实际生产的应用。
[0027]
图4为本发明中洋流涡旋方向推导示意图。
[0028]
图5为本发明中最佳捕捞路线推导示意图。
具体实施方式
[0029]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
[0030]
实施例1：
[0031]
如图1、图2和图3所示，一种金枪鱼围网中心渔场范围自动识别算法和渔场探寻路线方法：
[0032]
(a)由于不同渔场区域所需的精细化渔场预测指标有所不同，其中100米水层水温适宜范围和等值线密集区且发生拐弯的环境场是渔场探测的首选因子，中西太平洋金枪鱼100米水层适宜水温28.2～29.5℃，大西洋金枪鱼100米水层适宜水温24.8℃～25.4℃，再结合100米水层洋流的涡旋方向和流速大小来缩小渔场范围，确定金枪鱼渔场；所述100米水层水温和100米水层洋流漩涡方向和流速大小均需以当天夜晚捕鱼时段的预测数据为依据；所述金枪鱼非渔场位于低水温区域及100米水层的黄色、橙色等级(洋流流速≥0.8m/s，南半球顺时针，北半球逆时针)洋流和涡旋中心区域(以涡旋中心为圆心的60海里以内)，需
避开；
[0033]
(b)由于精细化的水温线是渔场探测路线的首要参考指标，因此金枪鱼渔场探测路线必需首先沿着不同月份合适的水温线快速转移渔场，再根据100米水层的涡旋和洋流为绿色和蓝色交界处的洋流区所在位置进行声呐探测来最终确定鱼群位置；所述水温线的精确度为0.2℃最佳；
[0034]
(c)渔船根据每月最适的100米水层水温等值线进行沿线规划航测路线，所述等值线以密集度较高且等值线发生拐弯区为优选的金枪鱼渔场位置(见图1)；
[0035]
(d)在每个金枪鱼渔场模拟洋流涡旋方向及渔场范围计算公式如下：
[0036][0037][0038]
式(1)为洋流涡旋方向计算公式，其中v
ugo
为东向分速度( ,m/s)，v
vgo
为北向分速度( ,m/s)(v
ugo
和v
vgo
可在https://oceanwatch.pifsc.noaa.gov/等网站下载数据源)；式(2)为好渔场线路规划公式，a1指的是好渔场a区域，a2指的是好渔场b区域,a3指的是好渔场c区域，其中(lata
vvgo
,lona
vvgo
)、(latb
vugo
,lonb
vugo
)、(latc
vvgo
,lonc
vvgo
)和(latd
vugo
,lond
vugo
)分别指的是好渔场与非好渔场的分割点，其相连为分割线。
[0039]
(e)在每个优选的金枪鱼渔场再根据100米水层洋流来进一步缩小渔场范围，通过分解洋流经纬度获取好渔场分布区域，自动计算规划最佳捕捞路线渔船主要在洋流箭头为蓝色或绿色和蓝色交界处(以靠近蓝色为主，南半球逆时针涡旋，北半球顺时针涡旋)进行探测，且需避开洋流涡旋中心60海里(见图2)，寻找鱼群；
[0040]
所述步骤(a)中的金枪鱼围网渔场每年的渔场范围很广，以中西太平洋为例，中西太平洋渔场范围为40
°
n-40
°
s、150
°
w以西的海域，因此渔场预测难度较大；水温线和洋流涡旋和流速是金枪鱼渔场探测路线和找鱼方法的首选指标；
[0041]
所述步骤(b)中水温等温线精度必需为0.2℃最佳，若精度为0.5或1℃则渔场探测效果会下降；
[0042]
所述步骤(c)的水温等值线密集区且发生拐弯的区域一般也是洋流流速中等且发生拐弯有涡旋的周边海域；所述洋流首选100米的洋流层，而表层洋流不能参考；
[0043]
所述步骤(d)中通过海流流速ugo和vgo模拟洋流涡旋方向及旋转角度(图4)和最佳捕捞路线(图5)，推导过程如下图。
[0044]
所述步骤(e)金枪鱼渔场的洋流需寻找蓝色或绿色和蓝色交界处(以靠近蓝色为
主)进行探测，即流速范围为0.1m/s～0.4m/s，精选出精准的金枪鱼中心渔场位置和范围，以供船长探鱼和及时找鱼(见图3)。
[0045]
本发明也将100米水层低水温区域和100米洋流流速较快的区域(洋流箭头为黄色和橙色等，流速≥0.8m/s)界定为非渔场，渔场探测时避开即可。
[0046]
下面结合一个具体的实施例进一步说明：
[0047]
在中西太金枪鱼渔场，随着最近渔业公司金枪鱼船由传统的延绳钓作业升级为金枪鱼围网渔船，船长缺乏相关实际生产经验，金枪鱼中心渔场探测和找鱼变得十分困难，本发明基于精细化的海洋环境场并结合新设计的探测路线和找鱼方法来优化和提高渔业生产效率，达到精准化捕鱼的效果，主要包括下列步骤：
[0048]
首先，依据本发明构建的渔业服务平台将精细化的渔场环境场进行可视化，并根据当天的当地夜晚捕鱼时段的海洋环境预报数据来分析渔场；点击100米水层水温等值线图层，根据每月的最适水温线来预设渔场探测路线；比如，2022年1月根据24℃～30℃等温线进行选点；
[0049]
其次，根据100米的洋流逆时针旋转进行缩小渔场范围，同时依据中低流速的洋流区(即蓝色和绿色洋流区域或蓝色区域)进行找鱼，采用这种方法，渔场进一步缩小至30～40海里范围内；再根据距离洋流涡旋中心点的相对高值区进行精细化选点，此时渔场的范围可缩小至15海里；
[0050]
最后，依据船上自有的探鱼仪探测金枪鱼的感度和密度，若金枪鱼的密度较高且范围较大，则开始准备下网捕鱼，有时鱼群较小或鱼捕捞完毕可以重新规划探测路线，按照上述方法重新找鱼。
[0051]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。