基于北斗船位数据的浙江省流刺网捕捞努力量特征分析

张荣瀚，张胜茂，樊 伟，陈雪忠

（1.上海海洋大学海洋科学学院，上海 201306；2.中国水产科学研究院东海水产研究所，农业农村部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室，上海 200090）

浙江省是我国传统的海洋捕捞大省，拥有海域面积26 km2，沿海有台湾暖流与江浙沿岸水流以及黄海混合水团等多种洋流交汇，适宜多种海洋生物栖息生长与繁殖［1］。浙江沿海是我国渔业资源最好、生产力最高的海域之一，包含我国四大渔场之一的舟山渔场。港口及渔业基础设施完善，拥有著名的沈家门渔港、嵊山渔港、石浦渔港等港口资源，素有“中国鱼仓”之称［2］。

刺网是我国主要的捕捞作业方式之一，在我国的海洋捕捞业中占有较重要的地位。2019年，浙江省刺网作业的渔船达5 507艘，占全省海洋捕捞渔船总数的32.7%，数量仅次于拖网渔船［3］。大部分刺网捕捞渔船都是流刺网渔船，在浙江省2005年的调查统计中，分布于浙江沿岸海域的流刺网作业渔船达4 355艘［4］，占所有刺网渔船的74.4%。刺网是将若干长方形网片相互连接成一列长带型的网具，其作业方式是将网具垂直敷设在鱼类洄游的通道上，当鱼类在洄游或受惊逃窜时刺入网目或缠络于网衣中从而被捕获。漂流刺网是随风、洋流漂移作业的刺网，简称流刺网或流网。它能够自由流动作业，迎捕鱼类，是刺网渔具中数量最多、使用最广的渔具［5］。流刺网具有结构简单、操作方便、对于渔船动力要求不高、生产作业机动灵活［5－6］、所需船员少、成本低廉［7］、捕捞对象广泛、选择性强等优点。

渔船监测系统（vessel monitoring system，VMS）能提供渔船位置和活动的信息，将渔船船位、船速和航向等资料自动传送到岸上的监控中心，让监控中心能及时掌握和监督渔船的作业动态，在渔船捕捞控制、科学研究、安全航行和海上执法等多个领域具有较大的应用潜力［8］。我国VMS数据的主要来源于北斗卫星系统。相比其他国家广泛使用的AIS、Inmarsat-C等系统，北斗卫星系统具有回报频率高的特点。因此，使用北斗数据很适合进行长期的渔船作业研究［9］。

以往对船位数据的研究基本集中在拖网渔船上，如张胜茂等［10－11］对于拖网捕捞努力量的分析，WALKER和BEZ［12］提出的用于判断拖网渔船活动的改进贝叶斯-隐马尔可夫模型，JOO等［13］使用人工神经网络方法对拖网渔船的状态进行判别。对于刺网渔船的研究仅有少数文献有所涉及［14］，尤其缺少专门针对流刺网船位数据的研究报道。本文以浙江省流刺网渔船为研究对象，利用北斗卫星提供的船位数据对其捕捞生产的时空分布特征进行分析，以期为有关部门对流刺网渔船生产的监控和管理提供依据。

1 材料和方法

1.1 数据来源

本文使用的北斗船位数据来源于北斗运营商，北斗系统传送的船位数据的时间分辨率为3 min，空间分辨率10 m，测速精度0.2 m·s－1。本文中采用的数据为浙江省822艘刺网渔船从2017年1月1日至2017年12月31日的北斗船位数据。

1.2 流刺网网次的提取

对于流刺网网次，使用综合阈值提取法进行提取。根据流刺网作业的特点，使用多层过滤法，根据航速、空间距离、时间间隔和航向角度变化等多个参数，对于作业状态船位点的阈值进行判定。处于一定阈值范围内的点，可以认为该船位点是这艘流刺网渔船正在进行捕捞作业的船位点。由于流刺网放收网作业是一个连续过程：在一段时间范围内，流刺网渔船处于正常航行-开始放网-结束放网漂流等待-开始收网-结束收网开始航行的循环状态，因此根据渔船正常航行、进行捕捞作业和漂流等待的时间点，可以得出每次作业中开始收网和结束收网的船位点，从而得到流刺网的网次信息。单次流刺网作业的总时间，可以简化为使用收网结束点的时间减去放网开始点的时间进行计算。而单次流刺网的网长，可以用所有收网轨迹船位点之间的距离之和来表示［15］。

1.3 捕捞努力量及其热度分布的计算

流刺网网长L可以近似于一条由捕捞起始点延伸至捕捞结束点的曲线，这条曲线的长度又可以约等于这两个点之间的所有船位点的相隔距离之和。而两个船位点之间的时间之差t已知。

所以，对于某一艘流刺网渔船一个网次的捕捞努力量C，我们可以用以下公式进行计算：

提取流刺网网次并计算捕捞努力量后，在ArcGIS中导入捕捞努力量数据，将捕捞努力量数据以反距离插值法进行插值，以0.1度为分辨率，取幂值为2，即可得到浙江省流刺网渔船捕捞努力量热度，即各月渔船捕捞努力量相对大小的分布图。

2 结果与分析

2.1 网次的空间分布

对浙江省822艘刺网渔船的数据进行网次提取后，共获得来自455艘流刺网渔船的3 352个网次。经提取的网次，分布于连青石渔场、吕泗渔场、大沙渔场、沙外渔场、长江口渔场、江外渔场、舟山渔场、舟外渔场、鱼山渔场、鱼外渔场、温台渔场和闽东渔场。向北最远达34°N，定位于连青石渔场，距离母港626 km；向南最远达26°N，定位于闽东渔场，距离母港309 km；向东最远达126°E，定位于江外渔场，距离母港650 km，如图1所示。

图1 浙江省流刺网渔船捕捞网次月度分布图Fig.1 Diagram of monthly net times of gillnet vessels from Zhejiang Province

浙江省流刺网捕捞作业渔船的大部分网次集中于长江口渔场、舟山渔场、鱼山渔场和温台渔场中的近海海域，少数离岸较远的网次集中在大沙渔场。网次的密集分布海域一般距离海岸线不超过200 km。网次密集区分别位于27°30′～29°12′N、121°24′～122°36′E，即温台渔场和鱼山渔场的近岸海域；30°12′～30°48′N、122°42′～123°06′E，即舟山渔场中的近海岛屿附近海域；31°12′～31°42′N、122°30′～123°00′E，即长江口渔场中远离长江航道的开阔海域；32°42′～33°12′N、123°36′～124°12′E，即大沙渔场临近韩国专属经济区管理区域的暂定措施海域。

2.2 网次的时间分布

如图2所示，除去在禁渔期内没有出海的5月至7月，3月份的网次最少，仅有56次，8月份网次最多，达662次。其他月份的捕捞网次相对较为平均，在260至480次之间。全年平均每月276个网次，3月和4月的网次数量低于平均值，其他月份的网次数量高于平均值。

图2 浙江省流刺网渔船网次月度分布Fig.2 Monthly net times of gillnet vessels in Zhejiang Province

2.3 捕捞努力量的时空分布

如图3所示，8月份的捕捞努力量同样也是全年最高，达到了371 604 km·h。1月和11月虽然月捕捞网次高于全年平均值，但捕捞努力量却较低。其他月份的捕捞努力量和网次基本成正比。

图3 浙江省流刺网渔船捕捞努力量月度分布Fig.3 Catch efforts monthly distribution of gillnet vessels in Zhejiang Province

如图4所示，冬季（1—2月）的捕捞努力量最集中的区域位于28°24′～29°06′N、122°24′～124°06′E的近岸海域，以及大沙渔场和沙外渔场范围内《中韩渔业协定》中的暂定措施海域部分靠近中方管理区域的一条线上。3月入春后，在临近韩国专属经济区管理海域的暂定措施海域中的捕捞已经逐渐减少，而28°18′～29°36′N、121°36′～123°18′E范围的近海海域是捕捞努力量最为集中的地方。4月的捕捞努力量分散在长江口渔场、舟山渔场、舟外渔场、江外渔场、鱼山渔场和温台渔场各处。8月禁渔期结束后，捕捞集中在舟山渔场中30°06′～30°48′N、122°06′～122°30′E范围，属于靠近杭州湾外岛屿附近的海域，长江口渔场中31°30′～31°48′N、122°30′～123°30′E的范围以及鱼山渔场中28°24′～28°54′N、121°24′～121°54′E的近海岛屿附近海域。9月，捕捞努力量集中区域开始向外海转移，包括舟山渔场中30°06′～30°24′N、122°54′～123°24′E的海域，舟外渔场中29°42′～30°54′N、125°00′～126°18′E的海域，以及沙外渔场中临近韩国专属经济区管辖海域。随后，近岸捕捞努力量集中海域开始略微向南偏向鱼山渔场和温台渔场。12月，捕捞努力量继续向南和向外海转移，集中在舟山渔场和鱼山渔场中28°14′～30°29′N、122°44′～123°54′E的区域。

图4 浙江省流刺网渔船捕捞努力量热度按月分布图Fig.4 Monthly distribution of fishing fever of gillnet vessels in Zhejiang Province

3 讨论

渔业捕捞的网次和捕捞努力量的时空分布是一种长期形成的特征，渔船的作业习惯也是渔民根据其多年追踪渔业资源的经验而形成的。因此，单艘渔船的网次和捕捞努力量具有较强的稳定性。此外，浙江省的刺网渔船数量在年际间变化不大［4］。虽然由于气候变化，渔业资源和网次的分布会产生一定程度的变化，但对于整体来说，这种变化应该处于一种可置信的误差范围内，在捕捞政策没有改变的情况下，单年数据对于了解浙江省流刺网渔船的捕捞特点具有参考价值［16］。因此，本文尝试使用一整年的船位数据来描述浙江省流刺网渔船的生产习惯和特征，应该是可信的［17］。

根据浙江省流刺网渔船在整年中的作业情况进行分析，结果表明，流刺网渔船大部分集中在近岸海域进行生产，距离海岸的最远距离不超过650 km，最北位置未超过连青石渔场（不超过35°N），向南仅有少数渔船到达闽东渔场。这一结果体现了浙江省流刺网渔船的规模特点。根据2019年中国渔业统计年鉴，浙江省所有刺网渔船的平均主机功率为98.67 kW，大部分渔船吨位和功率较小，使得其作业范围仅能局限于近海，不能到达太远的海域［4］。

从空间分布来看，1—4月的捕捞努力量主要分布在靠近海岸线的海域，只有少数捕捞努力量集中于大沙渔场和沙外渔场等较远的海域。8月，捕捞努力量几乎集中于近海的长江口渔场、舟山渔场和鱼山渔场海域，这是因为休渔期结束后，近海渔业资源得以恢复，该区域可捕捞渔获较丰富。然而近长江口海域捕捞努力量分布较少，这可能是因为长江口是一个重要航道，进出船只频繁，对于需要占据较大范围水面的流刺网捕捞作业有一定影响［16］，也可能是因为长江入海口附近被采用定置张网等捕捞工具的船只占据［18］，导致流刺网渔船较少选择在长江口附近海域作业。9—12月，随着近海渔业资源的消耗以及捕捞对象从鮸（Miichthysmiiu）向龙头鱼（Harpadonnehereus）、黄鲫（Setipinnatenuifilis）、棘头梅童鱼（Collichthyslucidus）和三疣梭子蟹（Portunustrituberculatus）等品种转移［7］，整体捕捞努力量趋于转向外海和南方延伸。而在冬季，许多网次都分布在韩国禁止我国渔民作业的管辖海域外边缘，这与DENG等［19］对渔民捕捞行为的“非随机性”的探讨中的情况类似，即渔民会认为法规限制不许进入的海域资源较为丰富而集中在禁渔海域外周边进行作业。

从时间分布来看，浙江省流刺网渔船的网次和捕捞努力量的最高峰均在8月。2017年1—2月，进行捕捞的网次和捕捞努力量均不高，可能是受春节节日的影响。2017年3—4月，我国东黄海海域多次发生由冷空气入侵引起的大风天气，最高达10级大风，3月和4月期间还发生了多次能见度不足1 km的浓雾，恶劣的天气条件严重影响了渔船的作业，导致该时间段捕捞努力量较低［20］。从5月1日开始，进入禁渔期，所以5月至7月网次和捕捞努力量均为0。8月是捕捞努力量和网次最多的1个月，这是因为禁渔期结束，捕捞对象资源相对丰富，MURAWSKI等［21］指出，季节性禁渔在结束后会吸引更多的捕捞努力。按以往经验，9月本来是捕捞努力量较高的月份，但9月的上半月，达到了超强台风级别的第1718号热带气旋“泰利”出现并掠过了浙江省流刺网渔船的捕捞区域，导致渔船需要进港避风，影响了9月的捕捞努力量［22］。进入10—12月，水温逐渐降低，渔业资源经数月捕捞也有所消耗，尽管生产情况比较稳定，但捕捞努力量不如8月。

然而，通过卫星导航数据来反映渔船的作业时空分布规律仍有一些缺陷，因为缺少精确的捕捞日志数据，对于渔船行为的判别主要依靠渔船的航行数据进行特征判别，如果需要对于渔船的生产习惯进行精确的了解和更为精密的管理，并进一步研究生产特征随气候和年际变化而改变的规律，则需要导入更多数据，尤其是补充精确的捕捞日志数据进行验证和分析。这也是下一步需要研究的方向。