楊 洋， 朱國平, 2, 3

(1. 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306； 2. 國家遠洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心，上海 201306； 3.大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點實驗室，極地海洋生態(tài)系統(tǒng)研究室，上海 201306)

1 前言

水聲學(xué)方法最初被用于戰(zhàn)爭中水下潛艇的探測，經(jīng)過長達百年的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于水下導(dǎo)航、探魚、測深及海底地形測繪等方面。目前，水聲學(xué)技術(shù)已是開發(fā)海洋和研究海洋必不可少的手段。作為水聲學(xué)在漁業(yè)資源研究領(lǐng)域的應(yīng)用分支，漁業(yè)聲學(xué)利用水聲學(xué)方法進行水下生物探測或漁業(yè)資源評估和管理[1-2]，現(xiàn)已發(fā)展成為漁業(yè)資源研究領(lǐng)域重要的方法之一。南極磷蝦作為人類蛋白質(zhì)資源的巨大寶庫，其資源評估意義重大。南極磷蝦聲學(xué)資源調(diào)查具有較長的發(fā)展歷史，并已建立了一套較為完善的評估方法體系，但實際研究中仍存在一些亟待解決的問題。本文討論了聲學(xué)資源評估方法及在南極磷蝦研究中的一些熱點問題，著重對南極磷蝦聲學(xué)研究中數(shù)據(jù)采集、目標(biāo)強度研究、后處理方法等方面進行了總結(jié)和歸納，旨在為南極磷蝦的資源管理和科學(xué)研究提供參考。

2 漁業(yè)聲學(xué)在海洋生物資源評估中的應(yīng)用

海洋生物資源評估是利用科學(xué)的方法研究海洋生物資源種群變動和數(shù)量變化，從而為漁業(yè)資源管理提供相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。評估海洋生物資源量的方法有很多，從漁業(yè)資源評估角度來講，一般將這些方法分為兩類，即傳統(tǒng)資源評估方法和聲學(xué)資源評估方法。

2.1 傳統(tǒng)資源評估方法

傳統(tǒng)漁業(yè)資源評估方法大體上分為兩類。一類是用調(diào)查資料進行概算，另一類是用漁業(yè)統(tǒng)計資料進行概算。調(diào)查資料方法包括魚卵仔魚法、拖網(wǎng)掃海面積法、標(biāo)志重捕法、營養(yǎng)動態(tài)法等；漁業(yè)統(tǒng)計資料法包括年齡結(jié)構(gòu)的實際種群分析(TVPA)、基于漁獲物年齡結(jié)構(gòu)的股分析(TCA)、基于漁獲物體長結(jié)構(gòu)的股分析(LCA)等。利用傳統(tǒng)資源評估方法進行漁業(yè)資源評估時，不僅要有完整的漁業(yè)統(tǒng)計資料或海上調(diào)查資料，還需要滿足一定的條件。一般來說，漁業(yè)生產(chǎn)中實際條件往往相距甚遠，在此情況下，估算資源量的準(zhǔn)確性可能較差。另外，傳統(tǒng)資源評估方法限制因子較多，如魚卵仔魚調(diào)查法只適用于產(chǎn)漂流性卵魚類的資源量估算；拖網(wǎng)掃海面積法主要適用于底層和近底層漁業(yè)資源，對中上層魚類的資源評估誤差較大；標(biāo)志重捕法要求標(biāo)志魚和未標(biāo)志魚具有相同的死亡率；體長頻率分析法多應(yīng)用于熱帶魚類和無脊椎動物的資源評估中。漁業(yè)統(tǒng)計資料方法中所用的數(shù)據(jù)測量和收集較為困難，且數(shù)量巨大，計算比較費力。

2.2 聲學(xué)資源評估方法

聲學(xué)資源評估指利用水聲學(xué)方法對水生生物資源量、種群變動進行評估和評價，對集群性較強、資源結(jié)構(gòu)較為簡單的中上層魚類開展資源評估具有較高的準(zhǔn)確性。開展生物資源評估研究需具有濃厚的物理學(xué)背景和嚴(yán)格的物理學(xué)基礎(chǔ)[3]。聲學(xué)方法評估資源量的步驟通常包括調(diào)查設(shè)計、聲學(xué)儀器校正、數(shù)據(jù)采集、目標(biāo)強度確定、數(shù)據(jù)處理及生物量估算等。

2.2.1 航線設(shè)計

開展聲學(xué)資源調(diào)查時，設(shè)計走航路線需要盡量以垂直于目標(biāo)生物密度梯度線為原則，盡量保證航線的平行，以便于分區(qū)計算。從生態(tài)學(xué)考慮，大部分海洋生物的分布與地形和水深有著密切的關(guān)系，因此航線方向應(yīng)以垂直于岸線為主[4]?？紤]到一些復(fù)雜地形以及定點拖網(wǎng)取樣的因素，航線可適當(dāng)進行調(diào)整。

2.2.2 聲學(xué)儀器校正

早期聲學(xué)調(diào)查階段，儀器校正精度是資源豐度評估誤差的主要來源。1981年，F(xiàn)OOTE等[5]發(fā)現(xiàn)，60 mm直徑的標(biāo)準(zhǔn)銅球?qū)?8 kHz始終保持穩(wěn)定的目標(biāo)強度。利用銅球校準(zhǔn)方法精度高達0.1分貝，完全滿足漁業(yè)調(diào)查評估的要求[1, 5]。校正的主要參數(shù)包括系統(tǒng)收發(fā)增益以及等效波束角等。聲速的數(shù)據(jù)可以通過溫鹽深儀(CTD)測得的溫度和鹽度計算得出。校正時要選定海流較為穩(wěn)定的地點，盡量避開魚群的干擾，標(biāo)準(zhǔn)球位置要位于換能器近場區(qū)之外。

2.2.3 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集包括聲學(xué)數(shù)據(jù)和生物學(xué)數(shù)據(jù)的采集。聲學(xué)數(shù)據(jù)采集時，利用聲學(xué)探測系統(tǒng)對換能器以下的水體進行連續(xù)的探測并記錄；生物學(xué)取樣根據(jù)預(yù)設(shè)的拖網(wǎng)站位進行拖網(wǎng)，并對漁獲物進行分類和生物學(xué)信息的記錄。聲學(xué)映像較好時，可以適當(dāng)增加拖網(wǎng)的數(shù)量。

2.2.4 目標(biāo)強度確定

魚類的目標(biāo)強度(Target Strength, TS)為將聲學(xué)回波積分值轉(zhuǎn)化成資源密度和絕對資源量的關(guān)鍵參數(shù)[3]，因此不同種類海洋生物的目標(biāo)強度研究一直是聲學(xué)資源評估中的熱點。目標(biāo)強度的定義為在距離目標(biāo)的聲學(xué)中心1 m處，由目標(biāo)反射回來的聲強與同一方向上入射聲強之比[6]。目標(biāo)強度跟魚類的聲學(xué)散射截面密切相關(guān)。實際情況中，魚類的聲學(xué)散射截面并非恒值，而是隨魚的種類(有無魚鰾及形態(tài)差異)、體長和姿勢(魚體縱軸與換能器聲軸之間的夾角)而變，一般采用對數(shù)形式的目標(biāo)強度值代替反向散射截面的值，

TS=10log10(σ/4π)=10log10(σbs)

式中，σ和σbs分別為魚類的聲學(xué)散射截面和反向聲學(xué)散射截面，單位為m2[7]。

目標(biāo)強度的測定方法主要分為實驗測定法和模型研究法。實驗測定法可分為自然條件測定和網(wǎng)箱控制測定；模型法主要包括DCM(Deformed Cylinder Model)、KRM(The Kirchoff Ray-mode Approximation)、DWBA(Distorted Wave Born Approximation)等。由于理論模型研究不受實驗測定條件的限制，具有靈活、方便的特點，是對目標(biāo)強度測定方法的有效補充，因此也得到越來越廣泛的應(yīng)用[8]。

2.2.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理包括聲學(xué)映像分析和積分值分配。回波數(shù)據(jù)中不但包含了目標(biāo)群的信號，也可能包含來自船體和海底海表的背景噪聲和混響信號。聲學(xué)映像分析利用后處理方法盡可能剔除回波數(shù)據(jù)中非目標(biāo)生物的信號；積分值分配則將回波信號的積分值分配到各個生物種，然后將單元格內(nèi)目標(biāo)生物的回波信號輸出用于目標(biāo)群密度的計算。傳統(tǒng)的積分值分配主要依賴于拖網(wǎng)驗證和經(jīng)驗判定生物種比例，具有較大的不確定性。近些年來，由于后處理方法的逐步完善，可通過技術(shù)手段直接分析回波信號以判定生物群的種類和比例，減少了對拖網(wǎng)驗證的依賴，并提高了積分值分配的準(zhǔn)確性。

2.2.6 生物量估算

群生物量的估算，首先需要根據(jù)生物種類的特性選擇積分?jǐn)?shù)據(jù)處理方法。一般分為回波計數(shù)法和回聲積分法?；夭ㄓ嫈?shù)法為在一定范圍內(nèi)對聲學(xué)波束掃描區(qū)域內(nèi)回波個數(shù)進行檢測和計數(shù)，根據(jù)波束擴展采樣角度計算掃描水域的體積，獲得該范圍內(nèi)生物群的平均密度，回波計數(shù)法對生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的單一種類，且分布較為離散的魚種調(diào)查較為準(zhǔn)確；回聲積分法基于體積混響測量原理，將波束掃描區(qū)域內(nèi)的單體生物和生物群回波均視為體積散射，通過積分和平均一定測量區(qū)間的體積散射強度(Backscattering Volume Strength, Sv)，然后利用它與生物目標(biāo)強度、生物群的密度成正相關(guān)，即平均Sv可被視為單體魚聲學(xué)散射截面的非相干疊加[9]，區(qū)域的生物資源密度可表示為：

ρ = /<σbs>

式中，和<σbs>分別為平均Sv和生物個體的平均聲學(xué)反向散射截面。根據(jù)已知的Sv、TS或σbs值可得出目標(biāo)生物的面積密度，進而得到整個調(diào)查區(qū)域的資源量。

3 漁業(yè)聲學(xué)在南極磷蝦資源研究中的應(yīng)用

南極磷蝦廣泛分布于南大洋水域，資源儲量豐富，是全球海洋中最大的單種可捕生物資源。同時，南極磷蝦也是須鯨、企鵝及魚類和海鳥的主要食物，是南大洋生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵物種[10-11]。由于南極磷蝦在南大洋生態(tài)系統(tǒng)中的重要地位，南極磷蝦的資源量分布及其變動對南大洋生態(tài)系統(tǒng)會產(chǎn)生多個水平的影響，準(zhǔn)確掌握南極磷蝦資源量及變化將有利于南大洋海洋生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)視。同時，南極磷蝦資源調(diào)查研究也是南極磷蝦反饋式漁業(yè)管理(Feedback Management，F(xiàn)BM)機制的重要組成部分[12]。

3.1 南極磷蝦特征

3.1.1 分布特征

南極磷蝦具有明顯的環(huán)南極分布特征，主要分布于50°S以南海域，但其分布并不均勻，呈顯著的斑塊狀分布[13]，50%以上的南極磷蝦分布在南大西洋南極繞極流海域[14]，而南印度洋區(qū)豐度較低。南極磷蝦資源豐度與海冰的面積有一定的相關(guān)性，冬季海冰可以為南極磷蝦提供覓食、棲息、躲避敵害的場所，海冰的減少會對南極磷蝦種群的生存和發(fā)展產(chǎn)生較大的影響[15-16]。南極磷蝦在一定條件下和其它物種存在空間重疊。NICOL[17]在南極極鋒以南、南極半島海域觀察到南極磷蝦與紐鰓樽(Salpathompsoni)的空間分布存在重疊，這為基于聲學(xué)手段評估南極磷蝦資源帶來了較大的困難。此外，據(jù)筆者登臨我國南極磷蝦漁船時觀察，布蘭斯菲爾德海峽內(nèi)南極磷蝦與紐鰓樽存在大量的空間重疊，且僅通過漁探儀圖像無法區(qū)分。

3.1.2 集群特征

南極磷蝦存在晝夜垂直移動現(xiàn)象，且集群特征跟光照條件、攝食行為及環(huán)境因子相關(guān)[18-20]。白天南極磷蝦遷移至較深水層，夜晚上升至海表[21]。蝦群密度的趨勢也表現(xiàn)出明顯的晝夜變化規(guī)律，南極磷蝦在白天似乎具有相對較高的集群密度[22]。南極磷蝦屬于弱泳生物，水平尺度運動能力有限，基本上屬于隨波逐流[23]，攝食狀態(tài)或海流的變化會影響南極磷蝦的游泳姿態(tài)，而對于當(dāng)前南極磷蝦研究中的大多數(shù)目標(biāo)強度模型來說，傾角參數(shù)的確定十分重要。

3.1.3 個體特征

魚體含脂量是影響魚體目標(biāo)強度的因素之一。南極磷蝦的個體生長和含脂量存在季節(jié)性變化。IKEDA等[24]和朱國平[25]的實驗結(jié)果表明，若冬季停止攝食，南極磷蝦個體將會出現(xiàn)負(fù)生長。聶玉晨[26]發(fā)現(xiàn)，自南極的初夏到秋末，南設(shè)得蘭群島海域的南極磷蝦脂肪含量呈逐漸上升趨勢，且雄體南極磷蝦與抱卵雌體含脂量存在差異。MORRIS[27]發(fā)現(xiàn)，相同體長的南極大磷蝦雌性與雄性體重存在約9.5%的差異，南極磷蝦集群密度較大，種群結(jié)構(gòu)的差異可能導(dǎo)致不同集群之間積分值產(chǎn)生難以預(yù)料的偏差。另外，在將聲學(xué)數(shù)據(jù)處理所得南極磷蝦密度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為生物量時，個體特征的差異也是誤差的來源之一。

3.2 南極磷蝦聲學(xué)評估的發(fā)展

南大洋距離人類生活的大陸遙遠，且南極磷蝦分布范圍較廣，一次完整的聲學(xué)調(diào)查需要較高的成本。歷史上只進行過兩次大規(guī)模的南極磷蝦資源多國聯(lián)合調(diào)查，第一次為1979/1980和1984/1985年進行的BIOMASS項目[28]，其中FIBEX(First International BIOMASS Experiments)主要針對南大洋的大西洋扇區(qū)和印度洋扇區(qū)進行了南極磷蝦分布范圍調(diào)查[29]，SEBEX(Second International BIOMASS Experiments)主要對南極半島海域的南極磷蝦分布和資源量進行了調(diào)查[30-31]。2000年，基于漁業(yè)管理的需要，由CCAMLR(Commission for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources)組織的斯科舍海及南極半島海域多船多國聯(lián)合調(diào)查開展[32]。該調(diào)查重點對商業(yè)捕撈區(qū)域的磷蝦資源量進行了評估，并收集了用于分析環(huán)境和生態(tài)變化對于南極磷蝦生長、分布影響的寶貴資料。

南極磷蝦的聲學(xué)評估發(fā)展中，其目標(biāo)強度和后處理方法一直是研究的熱點。目標(biāo)強度方面，研究人員最初采用經(jīng)驗公式法和DWBA模型的方法結(jié)合拖網(wǎng)數(shù)據(jù)確定目標(biāo)強度，后通過對南極磷蝦自然狀態(tài)下傾角變化以及其它聲學(xué)特性的研究，引入了磷蝦游泳傾角以及磷蝦與海水之間密度比、聲速比等參數(shù)，優(yōu)化了目標(biāo)強度模型，即當(dāng)前被廣泛采用的SDWBA模型；后處理方法上，主要包括噪聲剔除和目標(biāo)信號提取方面的研究。COX[33]在2017年的CCAMLR聲學(xué)小組(Subgroup On Acoustic Survey And Analysis Methods，SG-ASAM)會議上提出了一種基于磷蝦集群識別的數(shù)據(jù)處理方法。與傳統(tǒng)的積分法相比，集群法基于一種對磷蝦群特征分析算法識別回波圖像中的蝦群，只針對目標(biāo)蝦群信號進行積分計算和區(qū)域密度計算。相較于以往的通過頻差識別后積分柵格處理方法，集群法不需要對蝦群以外的回波信號進行噪聲處理等操作，大大節(jié)省了數(shù)據(jù)處理時間，未來可能成為南極磷蝦資源評估中數(shù)據(jù)處理的主要方法。

3.3 聲學(xué)評估面臨的問題

3.3.1 數(shù)據(jù)采集

南極磷蝦聲學(xué)調(diào)查成本較高，一方面要考慮數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，還要兼顧經(jīng)濟方面的因素。因此，南極磷蝦的聲學(xué)調(diào)查要求盡可能在較短的時間內(nèi)獲取準(zhǔn)確有效的聲學(xué)資料。而由于南極磷蝦存在晝夜垂直移動的行為，夜晚蝦群上升至海表，白天下沉到較深水層。南極磷蝦調(diào)查船吃水多在6 m以上，調(diào)查所用頻率換能器近場區(qū)范圍在1～11 m之間。因此，海表20 m以內(nèi)聲學(xué)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性往往較差，而夜間蝦群可能會聚集在表層區(qū)間。因此，南極磷蝦的聲學(xué)調(diào)查多在黎明至黃昏時段進行[34-35]。這無疑會增加調(diào)查時間和調(diào)查成本。未來在調(diào)查設(shè)備和分析方法上的進步可能會突破這些限制。

3.3.2 背景噪聲剔除

噪聲是任何存在于傳播介質(zhì)中的與發(fā)射脈沖無關(guān)的信號，包括背景噪聲、儀器自身的電噪聲和船舶噪聲等[36]。海表風(fēng)浪的變化、船體自身噪聲以及儀器之間的干擾、海底的劇烈變化等引起的噪聲均屬于聲學(xué)信號中的“污染”。背景噪聲的處理是影響南極磷蝦資源評估準(zhǔn)確性的重要因素之一。

南極磷蝦集群特性較為復(fù)雜，密度和集群大小在時間和空間上的不確定性較大，加上環(huán)境以及船體噪聲的復(fù)雜變化，使得南極磷蝦集群聲學(xué)信號的信噪比變化較大[37]。目前國際通用的南極磷蝦聲學(xué)信號背景噪聲處理方法為2007年ROBERTIS等提出的基于噪聲修正和SNR閾值(Signal-to-noise-based Thresholds)的快速去噪方法[38]。這種方法需要人為的設(shè)置信噪比上限值，去噪效果依賴于人的主觀意識[36]。因此，有關(guān)南極磷蝦聲學(xué)數(shù)據(jù)后處理中噪聲方面需要更多的研究。

3.3.3 種類鑒別

聲學(xué)方法評估生物資源量離不開對回波信號進行精確的分類識別。目前，聲學(xué)調(diào)查中海洋生物的目標(biāo)識別仍然是一個難題[38]。由于南大洋復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性，一定條件下與磷蝦集群具有相似體積散射強度的非磷蝦物種(如，紐鰓樽)以及其它弱散射體的存在，往往會對資源量評估帶來偏差[39]。而傳統(tǒng)的依據(jù)經(jīng)驗和漁獲物比例進行回波圖象判別和積分值分配的方法過于主觀[40]。當(dāng)前較為流行的南極磷蝦分類鑒別方法為多頻差分技術(shù)[41]，即頻差法(dB Difference)。頻差法是利用不同頻率下蝦群平均體積散射強度差值，將差值范圍內(nèi)的信號視為目標(biāo)信號進行積分輸出。然而頻差法對于浮游動物之間以及無鰾魚類分類判別效果并不理想[42]，DEMER等[43]在利用頻差法對南極磷蝦進行資源量評估時，發(fā)現(xiàn)高頻率下得出的生物量比低頻率多出55%之多，HEWITT等[32]認(rèn)為這可能是由于頻差法將一些浮游動物和其它物種誤判為南極磷蝦所致。

FALLON[44]利用隨機森林法(Random Forest，RF)對南極磷蝦、冰魚以及其它弱散射魚類集群進行了物種判別，分類結(jié)果總精確度達到了94%。隨機森林法可以高效地處理多維的龐大數(shù)據(jù)，且分類的準(zhǔn)確性不受變量之間相關(guān)性的影響和限制，但對一些低密度的集群，分類效果會受到限制。WOODD-WALKER[42]對集群散射和形態(tài)特征做了統(tǒng)計，并利用線性分類函數(shù)分析技術(shù)(Discriminant-function Analysis，DFA)和人工神經(jīng)網(wǎng)模型(Artificial Neural Network，ANN)對三種浮游動物集群進行了種類鑒別，并將效果與頻差法進行了比較，結(jié)果顯示相對于魚群識別效果DFA和ANN方法較為理想，但對于南極磷蝦和紐鰓樽之間的鑒別效果不佳。另外,這些基于統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)的方法相較于和頻差法需要更復(fù)雜的分析和更大的工作量，對于以往用柵格積分法評估資源來說具有一定的難度。然而，對于利用集群法進行資源評估來說，將上述集群鑒別方法與集群法結(jié)合進行資源評估，或許會成為今后南極磷蝦資源評估中的有效途徑。

目前對于南極磷蝦的判別和分類方法較多，但目前多具有一定的局限性。對南極磷蝦和多種海洋生物集群信號進行分類和判別仍然是未來聲學(xué)評估工作的一項重要內(nèi)容[45]。

3.3.4 目標(biāo)強度

目標(biāo)強度研究是聲學(xué)方法進行資源調(diào)查評估的重要內(nèi)容。不同于有鰾魚類，南極磷蝦個體較小，單體目標(biāo)強度較小且集群情況下體積散射強度存在復(fù)雜變化。最初，南極磷蝦的目標(biāo)強度是使用由GREENE[46]提出的經(jīng)驗公式來表示：

TSf= 34.85log10L- 127.45 + 10log10(kf/k120kHz)

式中，k=2πf/c，k為波數(shù)，f為所求頻率，c為聲速(m·s-1)，L為南極磷蝦的體長(mm)。后來經(jīng)過對活體磷蝦的測量驗證，此經(jīng)驗公式適用于成體南極磷蝦，適用體長范圍較窄，并且可能高估了南極磷蝦的目標(biāo)強度。當(dāng)前南極磷蝦目標(biāo)強度計算多使用SDWBA(Stochastic Distorted Wave Born Approximation)模型。在SDWBA模型中，南極磷蝦的分布傾角和聲學(xué)特性(磷蝦和海水的密度比、磷蝦和海水的聲速比)是影響目標(biāo)強度的重要參數(shù)[47]，DEMER等[43]分別采用不同的傾角參數(shù)對斯科舍海域南極磷蝦資源量進行了評估，結(jié)果分別為1.094×108t(變異系數(shù)CV=10.4%)、1.374×108t(CV=10.8%)、1.924×108t(CV= 11.7%)。在利用模型法對南極磷蝦資源量進行評估時，自然狀態(tài)下的傾角分布較大程度上影響著評估的準(zhǔn)確性。而當(dāng)前對南極磷蝦自然條件下分布傾角又缺乏現(xiàn)場的調(diào)查研究[35]。此外，自然狀態(tài)下南極磷蝦是否對調(diào)查船或是探測設(shè)備存在逃避行為尚無明確的定論。

3.4 我國南極磷蝦聲學(xué)評估工作

自1984年首次開展南極考察，中國就將南極磷蝦的研究作為一項重要的考察內(nèi)容。1989年，第6次南極考察對普里茲灣及其外海進行了以南極磷蝦生態(tài)為主的考察[24]。1993年，郭南麟等[48]利用第6、7次南極考察期間探魚儀獲得的磷蝦映像資料，利用WT-2圖像處理系統(tǒng)，對普利茲灣外海南極磷蝦的分布狀況和生物量進行了估算。2001年，“雪龍”號極地考察船利用EK 500-BI500科研用回聲探測-積分系統(tǒng)對南極磷蝦進行了聲學(xué)調(diào)查與評估。近年來，隨著我國南極海洋生物資源開發(fā)利用項目的開展，國內(nèi)對于南極磷蝦研究也逐漸增多。王新良等[22]對南極磷蝦數(shù)據(jù)后處理中儀器干擾信號的消除進行了研究；屈泰春[49]研究了南極磷蝦聲學(xué)數(shù)據(jù)噪聲處理并對普利茲灣南極磷蝦資源量進行了評估。

自2010年開始，我國每年派出數(shù)艘大型拖網(wǎng)漁船前往南極海域開展生產(chǎn)作業(yè)及探捕調(diào)查。部分漁船已裝備了先進的科學(xué)探魚儀，具備了按照CCAMLR標(biāo)準(zhǔn)采集科學(xué)有效聲學(xué)數(shù)據(jù)的能力。目前南極磷蝦作業(yè)漁船聲學(xué)數(shù)據(jù)難以用于科學(xué)研究，一方面是因為數(shù)據(jù)覆蓋過于集中，不能實現(xiàn)調(diào)查區(qū)域全覆蓋。另一方面就是儀器校準(zhǔn)不能夠規(guī)范化，以及數(shù)據(jù)采集過程中參數(shù)設(shè)置一成不變，很難適應(yīng)于調(diào)查過程中復(fù)雜的環(huán)境條件變化。有效利用漁船聲學(xué)數(shù)據(jù)，可以較低的成本獲取豐富的漁業(yè)資源時空分布信息[24]。2012年，CCAMLR聲學(xué)小組開始將目光投向了如何使用漁船提供的聲學(xué)數(shù)據(jù)為南極磷蝦和其它浮游物種的分布和相對豐度提供定性和定量的信息[50]。2016年的聲學(xué)小組會議上討論了當(dāng)前南極作業(yè)漁船聲學(xué)儀器多種校準(zhǔn)方法的有效性，并提出了改善聲學(xué)數(shù)據(jù)的收集方法[35]。我國漁船每年記錄聲學(xué)資料數(shù)據(jù)量大，針對以上問題，應(yīng)該加強漁船聲學(xué)數(shù)據(jù)規(guī)范化管理以及發(fā)展更為便捷的數(shù)據(jù)處理方法和工具。

4 總結(jié)與展望

南極磷蝦的聲學(xué)調(diào)查評估不同于近海和淡水調(diào)查。首先，南極調(diào)查所需時間較長，花費人力物力巨大。這就要求調(diào)查過程準(zhǔn)確而有效，這依賴于調(diào)查設(shè)備、技術(shù)、儀器校正方法以及調(diào)查環(huán)境等因素。其次，南極磷蝦自身聲學(xué)特性復(fù)雜，評估的準(zhǔn)確性受限于其體積散射、目標(biāo)強度、噪聲剔除的研究。近年來，多種研究方法和新技術(shù)在南極磷蝦聲學(xué)調(diào)查評估研究中得到嘗試，例如AMAKASU[45]利用寬帶回聲探測系統(tǒng)和DWBA-PSM(Distorted-wave Born Approximation-Based Prolate Spheroid Model)模型，通過對蝦群寬帶信號散射特征進行分析和單個頻率信噪比估算反推出蝦群體長頻率分布；COX[51]利用多波束技術(shù)對自然狀態(tài)下南極磷蝦集群的觀測，提出了基于蝦群識別進行資源量評估的集群法等。近年來，寬帶技術(shù)發(fā)展較快，且在一些有鰾魚類和浮游動物領(lǐng)域取得了一定成果[52-53]。寬帶技術(shù)通過對聲學(xué)信號特性進行分析，可以區(qū)分調(diào)查生物的種類，并可解讀出目標(biāo)信號的大小、豐度及傾角信息[54-55]，具有很大的發(fā)展前景。因此，發(fā)展寬帶技術(shù)將是今后南極磷蝦聲學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。此外，考慮到南極磷蝦經(jīng)常與其它浮游動物(如，紐鰓鱒)和中上層魚類(如，冰魚和南極電燈魚等)，發(fā)展區(qū)分這些物種的方法和技術(shù)也將是今后精確評估南極磷蝦資源需要解決的重要問題。最后，當(dāng)前我國利用聲學(xué)方法對南極海洋生物資源進行調(diào)查研究和國外尚有一定差距，需要吸收國外先進經(jīng)驗和更進一步的探索發(fā)展。

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