基于声学数据后处理系统的黄海鳀鱼资源声学评估

论文摘要

鳀（Engraulis japonicus）是黄海生态系统的关键种。对鳀资源的准确评估是对它进行科学养护的基础,也是对黄海生态系统进行监测和研究的需要。渔业资源的声学评估是20世纪60年代逐渐发展起来的海洋生物资源调查和评估方法,具有快捷、提供的时空数据丰富而不破坏生物资源等优点,是鳀资源调查评估的首选方法。声学数据的分析和处理是渔业资源声学评估的核心环节之一,其中映像分析和积分值分配最为关键。随着渔业声学数据后处理系统（以下简称后处理系统）的开发成功和日益完善,渔业声学数据的分析和处理从主要依靠人工在纸质资料上实施逐步转变为主要借助数据后处理软件在计算机上完成。探鱼仪换能器接收到的回声信号中除了来自目标生物的回声外,还可能同时包含背景噪声和非目标生物的回声。为获得准确的评估结果,在声学数据的分析和处理过程中需要尽可能消除噪音和非目标回波信号,而选择合适的积分阈值是达到此目的的有效方法之一。本文第一章概要介绍了渔业资源声学评估及渔业声学数据后处理系统的研究进展。第二章针对目标离散分布和目标集群分布两种情况,以2010年1月黄海鳀越冬场声学调查数据为例,研究了声学数据处理中积分阈的选择和优化问题。首先,研究了目标离散分布状态下积分阈的确定;根据推导所得体积反向散射强度（Volume backscattering strength,Sv）与目标强度（Target strength,TS）之间的函数关系,提出分别利用鱼类目标强度-体长经验公式和目标强度现场数据确定积分阈的两种方法。然后采用积分阈调试法,通过映像变化观察和积分值变化分析,研究了目标集群分布时积分阈的选择和优化。第三章利用Echoview声学数据后处理系统,并根据第二章积分阈的选择与优化研究结果,对2010年1月黄海鳀越冬场调查所获声学数据进行了分析,然后采用声学数据和拖网生物学数据评估鳀资源量和群体结构的方法,对鳀越冬群体的资源量和群体结构进行了评估。主要结果如下:1.黄海鳀越冬群体的总生物量为13.6万吨,总资源丰度为122.0亿尾。2.黄海鳀越冬群体主要分布122°30′E以东、50 m已深海域;密集区主要分布于黄海东南部水域（33°30′35°00′N,123°00′124°00′E）,另外成山头外海（37°00′N,123°50′124°00′E）还有一个范围较小的密集区。3.鳀的体长（全长）范围为417 cm,平均体长为12.4 cm;体长呈单峰分布,优势体长组为1013 cm,占总资源丰度的84.5%。各体长组生物量也呈单峰分布,优势生物量体长组为1015 cm,占总生物量的96.0%。4. 2010年1月黄海鳀越冬群体主要靠补充群体在维持,高龄鱼比例非常低,3龄鱼仅占4.2%,未发现4龄鱼,年龄结构继续趋于低龄化;与2004年1月相比,1龄鱼和2龄鱼的全长分布范围、均值和平均体重均有较大增加,表明其生长速度加快。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 渔业资源声学评估及声学数据后处理系统的研究进展
• 1.1 渔业资源声学评估方法的应用和进展
• 1.1.1 渔业资源声学评估技术的发展历程
• 1.1.2 渔业资源声学评估在我国的应用进展
• 1.2 渔业资源声学评估的基本原理
• 1.2.1 鱼类的水声学探测
• 1.2.2 目标强度
• 1.2.3 回声积分
• 1.2.4 资源量计算
• 1.3 渔业声学数据后处理
• 1.3.1 渔业声学数据后处理的含义及其发展
• 1.3.2 渔业声学数据后处理系统简介
• 第二章 渔业声学数据后处理中积分阈的选择与优化
• 2.1 目标离散分布状态下积分阈的确定
• 2.1.1 材料与方法
• 2.1.2 结果与分析
• 2.1.3 讨论
• 2.2 目标集群分布状态下积分阈的确定
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.2 结果与分析
• 2.2.3 讨论
• 第三章 基于声学数据后处理系统的黄海鳀鱼越冬群体资源评估
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 调查时间和范围
• 3.1.2 调查船
• 3.1.3 声学仪器和声学数据采集
• 3.1.4 生物学数据采集
• 3.1.5 声学数据的预处理
• 3.1.6 积分值的输出
• 3.1.7 映像分析和积分值分配
• 3.1.8 鳀鱼群体结构和资源量评估
• 3.2 结果
• 3.2.1 鳀鱼分布
• 3.2.2 鳀鱼群体生物量与体长结构
• 3.2.3 鳀鱼群体年龄结构评估
• 3.3 讨论
• 3.3.1 声学映像的生物学鉴别和积分值分配
• 3.3.2 鳀鱼越冬群体结构的年际变化
• 第四章 总结
• 参考文献
• 发表和完成文章情况
• 附录Ⅰ: Echoview 系统中相关概念和操作简介
• 1 Echoview 后处理系统中相关基本概念
• 1.1 数据文件、文件组合 EV 文件
• 1.2 单格和区域
• 2 混响和噪声
• 2.1 混响和噪声的定义
• 2.2 描述噪声的特征
• 2.3 Echoview 中噪声和混响专题
• 2.4 噪声和混响分析
• 2.5 使用虚拟变量扣除噪声
• 3 声学数据的分析
• 3.1 换能器属性
• 3.2 表层排除区和底层排除区
• 3.3 分析方法的选择
• 4 结果输出
• 4.1 积分值和目标强度数据输出
• 4.2 鱼种密度的计算
• 5 小结
• 附录Ⅱ: 利用声学数据和拖网生物学数据评估鳀鱼群体结构的相关公式
• 致谢