鄭巧玲，張勝茂，樊偉

(1．農業(yè)部東海及遠洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，上海200090;2．中國水產科學研究院東海水產研究所，上海200090;3．上海海洋大學海洋科學學院，上海201306)

專題地圖是突出反映一種或幾種主題要素的圖。地圖的主題要素是根據(jù)專門用途的需要確定的，其他的地理要素則是根據(jù)表達主題的需要進行選繪［1］。海洋漁業(yè)專題圖作為專題地圖的一種，是指在海洋漁業(yè)研究和生產過程中繪制的有關魚類資源分布、漁場環(huán)境狀況、漁場預報和漁業(yè)生產等相關活動的各類圖集。海洋漁業(yè)專題圖的編制最早始于漁場圖，自1904年前蘇聯(lián)學者編制了里海漁場圖以來，第一次世界大戰(zhàn)前后，歐洲學者補充了北海及英國沿岸的鯡魚漁業(yè)漁場圖。此后，前蘇聯(lián)學者對編制漁場圖做出很大貢獻，尤其是對于巴倫支海、里海、遠東海域。在中國，1957年黃海水產研究所編制了渤海、黃海和東海北部機輪底拖網(wǎng)漁撈狀況的漁場圖，為此后中國漁場圖的編制奠定了良好的基礎［2］。隨著3S技術和計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，實現(xiàn)了漁業(yè)數(shù)據(jù)的采集、處理、編制和發(fā)布的信息化及一體化，所繪制的海洋漁業(yè)專題圖不僅精度高、科學指導性強，涉及的種類也越來越多，如漁業(yè)資源分布圖、漁場環(huán)境圖、漁業(yè)相關政策圖等。本研究中系統(tǒng)地闡述了海洋漁業(yè)專題圖的分類、制作及所存在的不足，以期促進漁業(yè)專題圖在漁業(yè)領域的應用，為海洋漁業(yè)研究與管理服務，為海洋漁業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 海洋漁業(yè)專題圖的分類

目前，國內外對海洋漁業(yè)的研究相對較多，涉及的漁業(yè)專題圖也日益增加，但尚未見對海洋漁業(yè)專題圖系統(tǒng)性的研究。陳新軍［2］曾將漁場圖分為一般性漁場圖和全面性漁場圖兩種，前者指缺乏環(huán)境因子或魚類生物學特性繪制的漁業(yè)相關圖集，后者包含的相關因子較為全面。由于現(xiàn)階段繪圖技術已相對成熟，各種環(huán)境因子的獲取也相對容易和精確，本研究中所論述的都是基于環(huán)境條件、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、數(shù)學模型、技術支撐等較完備情況下制作的海洋漁業(yè)專題圖。這種漁業(yè)專題圖科學性高、實用性強，是當前及以后海洋漁業(yè)專題圖的主要代表。在對相關漁業(yè)資料收集和統(tǒng)計的基礎上，依據(jù)海洋漁業(yè)圖所研究對象的性質和特點將其分為五大類。

1.1 漁業(yè)資源圖

漁業(yè)資源圖是有關海洋魚類資源分布的專題圖集合，包括按時間單位(年、季度、月)進行繪制的各種魚類的位置分布、棲息水層、密度分布等專題圖;魚類洄游、生殖、索餌、越冬和臨時集群的地點和路線分布專題圖;魚卵、仔魚的分布和漂流路線專題圖等。聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織(FAO)［3］已出版了在線預覽的全球海洋生物物種分布圖682張，展現(xiàn)了多種海洋魚類和蝦類的全球分布狀況。唐啟升等［4］編制的《中國專屬經(jīng)濟區(qū)生物資源及其環(huán)境調查圖集》包括了黃、渤、東、南海主要魚類資源的地理分布、資源密度、捕撈狀況等。

1.2 漁場環(huán)境圖

漁場環(huán)境圖主要是描繪漁場周圍的海表面溫度、海表面高度、海水鹽度、葉綠素濃度、洋流、鋒面等海況信息的圖集，也被稱為漁場海況圖。海洋魚類的集群、分布和洄游除了受其本身生理特征、生態(tài)習性影響外，還與外界環(huán)境因素有著密切關系［2］。分析海洋環(huán)境要素的分布和變化情況對于研究漁情、漁汛和漁場的變化具有重要意義。韓士鑫等［5］自1987年開始繪制和發(fā)布東、黃海漁場海況圖。日本漁情預報服務中心依據(jù)所獲取的漁業(yè)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)常年向外發(fā)布其制作的漁場海況信息圖，為有需求的漁民和漁業(yè)公司提供參考［6］。

1.3 漁場預報圖

漁場預報圖是在漁場預報模型的基礎上制作出來的產品，用歷史環(huán)境、捕撈數(shù)據(jù)、數(shù)學模型和經(jīng)驗來預測未來的漁業(yè)資源豐度、空間分布或漁汛。一張合理的漁場預報圖應包括三個方面的內容，即漁場學基礎、數(shù)據(jù)分析和預報模型。張晶等［7］對漁場預報圖的制作原理和流程進行了研究，以東海為例制作了東海中心漁場預報圖。陳新軍等［8］利用漁場預報模型分析了海洋表面溫度和溫度梯度與西北太平洋柔魚漁場的關系，繪制了基于溫度的西北太平洋柔魚漁場預報圖。此外，自20世紀80年代以來，用于描述野生動物棲息地質量的棲息地指數(shù) (Habitat suitability index，HSI)模型也被廣泛用于海洋漁業(yè)。利用HSI模型繪制的魚類棲息地指數(shù)分布圖可以較好地表征環(huán)境因子對漁場分布的影響，從而預測漁場的位置。一般認為，HSI＞0．6的范圍是魚類適宜的棲息地，也是漁場出現(xiàn)概率相對較大的位置。目前，漁業(yè)上的HSI分布圖已在漁業(yè)資源評估、漁場預報等方面［9-10］得到廣泛應用，成為漁情預報研究的重要組成部分。

1.4 漁業(yè)生產圖

1．4．1 漁獲量分布圖 一般認為，一定的時空范圍內環(huán)境條件適宜且漁獲量也較高的位置為漁場。在對漁獲量統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理的基礎上，結合相關環(huán)境因子繪制的專題圖稱為漁獲量分布圖。連續(xù)性的漁獲量分布圖可以清晰展示某一海域某種或多種魚類資源的豐度或捕撈強度，為資源開發(fā)和利用提供參考。FAO在其網(wǎng)站上提供了全球金槍魚和劍旗魚捕撈量圖集［11］;上海海洋大學根據(jù)收集的漁獲量數(shù)據(jù)連續(xù)編制了西北太平洋、東南太平洋等海域的柔魚漁獲量和作業(yè)分布圖;東海水產研究所依據(jù)收集的國際金槍魚捕撈產量數(shù)據(jù)，制作了不同種類和不同海域金槍魚捕撈產量分布圖。

1．4．2 船位分布圖 船位分布圖是基于衛(wèi)星的船位監(jiān)控系統(tǒng) (Vessel monitoring system，VMS)所記載的漁船在海上作業(yè)過程中的航跡變化、捕撈狀態(tài)和基于船位的捕撈努力量等與船位相關活動的可視化表達。漁船在不同漁場作業(yè)的時間和效率有一定區(qū)別，漁獲物輸送場所也存在差異，根據(jù)船位分布圖上顯示的航跡和捕撈狀態(tài)并結合漁場信息，可以實現(xiàn)溯源漁船、溯源漁場、溯源漁獲，同時可對漁獲供給提供預報。張勝茂等［12］對北斗衛(wèi)星船位監(jiān)控系統(tǒng)所獲取的漁船船位、航向、航速等信息進行分析挖掘，利用插值法獲取了相關漁區(qū)的捕撈強度圖。Bez等［13］利用VMS數(shù)據(jù)對熱帶金槍魚圍網(wǎng)捕撈活動的空間動態(tài)進行了定量化研究。Fock［14］對2005—2006年的VMS數(shù)據(jù)進行研究，確定了基于船位的捕撈努力量，并據(jù)此給出了法國專屬經(jīng)濟區(qū)內5個資源量最為豐富的漁場。

1．4．3 海水養(yǎng)殖分布圖 近年來，海水養(yǎng)殖產量增長快速，2009年FAO漁業(yè)技術論文中提到:過去10年里，海水養(yǎng)殖產量占總產量的比例從13%增加到19%，而海洋捕撈產量由69%減少到56%［15］。對海水養(yǎng)殖而言，選址較為關鍵，合理的養(yǎng)殖地點有助于提高養(yǎng)殖產量，減少成本。海水養(yǎng)殖分布圖是對養(yǎng)殖地點的資源、環(huán)境、經(jīng)濟等因子進行綜合性評價的結果，給出海水養(yǎng)殖地點的適宜性等級分布，可為選址作參考。Ross等［16］進行了基于 GIS的沿海水產養(yǎng)殖選址研究，以水深、海流、遮蔽物和水質為基本影響因子對鮭科魚養(yǎng)殖水箱放置地點進行了研究，繪制了養(yǎng)殖點適宜性分布圖。目前，海水養(yǎng)殖分布圖包含了選址、產量分布和產品分布等內容。

1.5 海洋漁區(qū)與漁業(yè)政策圖

海洋漁區(qū)與漁業(yè)政策圖是指依據(jù)國內外海洋漁業(yè)法規(guī)相關規(guī)定繪制的漁區(qū)位置、范圍、政策等相關信息的圖集。自《聯(lián)合國海洋法公約》生效以來，截止到2000年底，共有112個國家建立200 n mile專屬經(jīng)濟區(qū)，13個國家建立了寬度不等的專屬漁區(qū)，專屬經(jīng)濟區(qū)的宣布使得世界上大部分可開發(fā)的漁業(yè)資源處于沿海國的管轄之下［17］。為便于漁業(yè)統(tǒng)計，F(xiàn)AO針對世界內陸水域和三大洋共劃分了24個大漁區(qū)報告漁業(yè)生產，其中內陸水域6個，三大洋18個［18］;1986年，中國農牧漁業(yè)部水產局完成了《中國漁業(yè)區(qū)劃》的編制［19］。2002年12月，國家海洋局出版了《中國海洋政策圖集》，包括中國漁港、漁場分布和周邊各國的領?；€等內容。李小恕等［20］利用GIS制作了中國海洋漁區(qū)及漁業(yè)政策圖，內容包含中國行政區(qū)劃、領?；€、禁漁線、漁業(yè)協(xié)定水域、等深線、漁區(qū)等。

2 海洋漁業(yè)專題圖的制作和發(fā)布

2.1 制圖要素

根據(jù)海洋漁業(yè)專題圖的應用目的和信息特點，可將其繪制的地圖要素分為以下幾類:

(1)海況信息。指漁場周圍的環(huán)境，包括衛(wèi)星遙感反演獲取的海表面溫度、海洋水色、海面高度等信息，以及測量與計算得到的海水鹽度、溫度梯度、葉綠素濃度等。

(2)漁獲量信息。指漁船捕撈作業(yè)過程中統(tǒng)計的漁獲量數(shù)據(jù)，包括種群、數(shù)量、坐標位置等。

(3)漁場預報。根據(jù)海況信息、漁獲量信息和漁場預報模型等相關因子計算得到的漁場位置、面積、移動方向和發(fā)展趨勢等信息。

(4)漁場要素。包括漁場的基本信息及相關政策規(guī)定，如漁場名稱、范圍、各國間的漁業(yè)協(xié)定，以及禁漁區(qū)、保護區(qū)等與捕撈作業(yè)相關的信息。

(5)基礎底圖。與捕撈作業(yè)相關的行政邊界、海域、陸地、島嶼、海底地形等底圖信息。

(6)標注信息。包括經(jīng)緯度、漁場、等值線、等溫線、等深線等相關漁業(yè)信息，以及基本的圖名、圖例、比例尺、制作單位和時間等。

2.2 數(shù)據(jù)采集

衛(wèi)星遙感技術為海洋漁業(yè)發(fā)展提供了強有力的保證。應用衛(wèi)星遙感技術可以進行對海洋表面生物和非生物信息的實時、動態(tài)、持續(xù)和大范圍的同步檢測，實現(xiàn)了漁業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集的時效性和同步性，保證了各類海洋漁業(yè)專題圖制作的時空精確性［21］。使用衛(wèi)星遙感技術收集的水溫、葉綠素、海面高度和初級生產力等信息，結合漁業(yè)捕撈數(shù)據(jù)以及GIS空間分析功能在海洋漁場環(huán)境分析、漁情預報、漁業(yè)資源評估和漁業(yè)管理等方面得到了廣泛應用［22-23］。世界范圍內，海洋漁業(yè)衛(wèi)星遙感技術發(fā)展較為完善的美國、日本、澳大利亞等國家，分別建立了完備的海洋漁業(yè)服務系統(tǒng)，定期為公司或漁民提供各類相關的漁情分析圖［24］。在中國，20世紀80年代初東海水產研究所首次通過氣象衛(wèi)星紅外云圖提取海表水溫數(shù)據(jù)，結合同期的現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測和漁場生產信息綜合分析，手工制作成黃、東海區(qū)漁海況速報圖［25］，現(xiàn)已形成自動化的漁業(yè)服務系統(tǒng)，每周定時為漁民提供東太、東南、西太平洋和印度洋的海況及漁情預報圖。

2.3 編制原則

海洋漁業(yè)專題圖包含內容較多，各類專題圖的側重也有差別。但總體上每類專題圖的編制都要遵循以下原則:(1)真實性。數(shù)據(jù)的真實性是科學研究的必要保證。(2)完整性。各類海洋漁業(yè)專題圖能夠完整地展示研究對象的性質和特點。(3)統(tǒng)一規(guī)范。現(xiàn)行的海洋漁業(yè)專題圖繪制比較隨意，缺乏統(tǒng)一性和規(guī)范性。

2.4 制作流程

(1)確定對象，收集資料。掌握研究對象生命史過程中生物學特性及其與環(huán)境的關系，收集漁獲量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和相關的政策法規(guī)等信息。

(2)數(shù)據(jù)分析。確定數(shù)據(jù)處理的模型方法和繪制專題圖類型，并借助相關軟件進行規(guī)范化制圖。

(3)驗證和修訂。利用新數(shù)據(jù)驗證結果，若存在誤差則需修訂和完善，若誤差較大則重新處理并繪制新的專題圖。

2.5 編制工具

目前，國內用于海洋漁業(yè)專題圖繪制的常見軟件有 GIS、Marine Explorer、MATLAB、R語言等，其中GIS作為一種高效的時空分析工具，于1980年末應用于海洋漁業(yè)領域，并在漁海況數(shù)據(jù)采集與分析、漁業(yè)資源與海洋環(huán)境關系、水產養(yǎng)殖選址、漁業(yè)資源評估與分析、漁情預報等方面得到了廣泛應用［26］。海洋漁業(yè)地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展推進了海洋漁業(yè)專題圖繪制的革命性轉變，催生了大批基于GIS的漁業(yè)研究。田思泉等［27］利用GIS和廣義可加模型分析了各海洋環(huán)境因子與西北太平洋柔魚資源豐度時空分布的關系，可推測不同月份柔魚資源豐度空間的分布情況。鄭麗麗等［28］基于GIS研究了西南大西洋阿根廷滑柔魚漁場葉綠素a分布及其與漁場的關系。季民等［29］開發(fā)了“海洋漁業(yè)服務電子圖集創(chuàng)作與閱讀系統(tǒng)”并據(jù)此創(chuàng)建了以東海為示范區(qū)的海洋漁業(yè)服務電子圖集。Marine Explorer是由日本開發(fā)的一款專業(yè)的漁業(yè)系統(tǒng)管理軟件，可供漁業(yè)數(shù)據(jù)處理和管理使用，該軟件依托良好的性能和便捷的可視化表達功能而被廣泛使用。MATLAB、R語言等因為擁有良好的繪圖功能或強大的數(shù)據(jù)分析性能也常被用于海洋漁業(yè)制圖。

2.6 專題圖的發(fā)布

隨著遠洋漁業(yè)的發(fā)展，遠洋漁情分析和漁場預報逐漸成為一種需求。中國最早于20世紀60年代根據(jù)收集到的漁業(yè)資料展開了漁業(yè)資源評估和漁汛預報，并以信函、傳真、語言報告等多種形式向漁民發(fā)布，傳統(tǒng)發(fā)布方式的范圍受限、時效性差，不能滿足生產和研究需要。伴隨互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，各種基于衛(wèi)星遙感和Web環(huán)境構建的漁海況信息平臺成為發(fā)布漁情分析和漁場預報圖的主要方式，其優(yōu)點在于傳播速度快、范圍廣，無時空限制，易于獲取，預報的結果也較為直觀科學［24］。海洋漁業(yè)專題圖的發(fā)布內容主要包括漁場位置、漁場周圍的溫度、葉綠素、海流、海表面異常等信息。

3 現(xiàn)狀與展望

3.1 現(xiàn)狀

3．1．1 缺乏規(guī)范和分類 海洋漁業(yè)專題圖因其包含范圍廣、類型多略顯龐雜，相比地理類專題地圖，海洋漁業(yè)專題圖缺少明確的地圖符號、制圖規(guī)范和分類標準。在地圖符號方面，現(xiàn)有的海洋漁業(yè)專題圖大都為了輔助相應的課題和項目而作，彼此間獨立性較強，缺乏聯(lián)系和統(tǒng)一，其明顯特點是各類專題圖的符號使用較隨意，辨識度不高。例如漁獲統(tǒng)計圖中的產量分布和作業(yè)網(wǎng)次，基本都用相同的圓圈符號或菱形符號，這主要由制圖者主觀決定，作為地圖的閱讀者若沒有圖例的支持，則很難判讀該類符號所表達的含義，即地圖缺乏自明性。在制圖規(guī)范方面，海洋漁業(yè)專題圖研究對象的空間分布范圍較廣且流動性大，在地圖的分辨率和比例尺方面的要求相對較低，符號和精度都影響了其制作的規(guī)范性。分類方面，雖然目前海洋漁業(yè)專題圖的數(shù)目和種類比較繁多，但由于相關研究較少，仍然缺乏公認的分類標準。

3．1．2 資源利用不合理 隨著3S技術和計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，海洋漁業(yè)在信息的獲取、處理、模擬分析和可視化表達方面已取得較大突破，正在不斷地推進漁業(yè)資源與環(huán)境的信息化、漁業(yè)生產與管理的信息化、漁業(yè)科教信息化與漁業(yè)水產品的信息化。中國已建成了一批實用數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)，如全國漁業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)庫、漁業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、海洋漁業(yè)生物資源數(shù)據(jù)庫等，而有關海洋漁業(yè)專題圖系統(tǒng)并不多，僅季民等［29］設計了“海洋漁業(yè)服務電子圖集創(chuàng)作與閱讀系統(tǒng)”。海洋漁業(yè)專題圖可以充分展示海洋漁業(yè)數(shù)據(jù)的內容，形成可視化信息，結合互聯(lián)網(wǎng)的專題圖制作發(fā)布系統(tǒng)，可提高專題圖應用的時效性。從宏觀角度看，在大數(shù)據(jù)庫的支撐下眾多的漁業(yè)資源是可共享的，專題圖的制作和發(fā)布流程也是相似的。如何借助信息技術將資源進行有效整合，提高海洋漁業(yè)專題圖的制作和發(fā)布效率以及應用價值，是其發(fā)展的又一個難題。

3.2 展望

海洋漁業(yè)專題圖綜合化的表達優(yōu)勢使其能為捕撈作業(yè)提供科學的漁場預測，為捕撈船只提供最佳的航行路線，從而減少捕撈的盲目性。海洋漁業(yè)專題圖對漁業(yè)資源管理、促進學科發(fā)展和建設具有重要意義，其未來應向標準化、信息化、集成化和一體化的方向發(fā)展。標準化是要有統(tǒng)一的符號系統(tǒng)、規(guī)范的表達方式和明確的分類標準，從而提高地圖的自明性;信息化是要借助3S技術和計算機網(wǎng)絡等科學技術進行漁業(yè)相關信息的采集、處理、分析、存貯、傳輸?shù)?，保證數(shù)據(jù)采集的精確性和共享性;集成化是指開發(fā)專業(yè)的海洋漁業(yè)專題圖系統(tǒng)，并將其作為子系統(tǒng)并入已有的和即將建立的海洋漁業(yè)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，集大數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢為一體，提高海洋漁業(yè)專題圖制作的高效性;一體化則要求海洋漁業(yè)專題圖的設計編繪以及發(fā)布過程是一體的，以保證其時效性。

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