本文關(guān)鍵詞：典型島礁海域生物資源修復(fù)效果監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)研究與應(yīng)用　出處：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：海島是我國(guó)發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的前沿陣地,被稱為“第二海岸帶”,雖然島嶼面積小,但對(duì)內(nèi)陸經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的輻射意義。有些海島區(qū)位特殊,具有重要的國(guó)防價(jià)值和維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益的戰(zhàn)略意義。在海洋生境受損的壓力下,孤立的海島生態(tài)系統(tǒng)變得更加脆弱,其生物資源的保護(hù)和修復(fù)尤為重要。生物資源修復(fù),比如大型藻類修復(fù)、人工魚(yú)礁建設(shè)等廣泛開(kāi)展。但由于島礁海域生境復(fù)雜,常規(guī)的生物資源監(jiān)測(cè)手段效率低下,難以得到較為準(zhǔn)確的資源數(shù)據(jù),且對(duì)生物群體存在較大擾動(dòng)。因此本論文嘗試在海州灣前三島島礁海域,針對(duì)大型藻類群落、刺參(Apostichopus japonicus)種群、礁區(qū)魚(yú)類等代表性生物群體及其生境特征,篩選、建立并應(yīng)用視頻、水聲學(xué)等監(jiān)測(cè)技術(shù),研究其資源變動(dòng)及空間分布等特征。主要研究結(jié)果如下:1、采用傳統(tǒng)的潛水樣方法和水聲學(xué)技術(shù)相結(jié)合的手段,研究了前三島島礁海域大型藻類群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)演替及空間分布特征。在2013年開(kāi)展的4次潛水調(diào)查中,共鑒定出藻類19種,其中紅藻門14種、褐藻門3種、綠藻門2種。每個(gè)調(diào)查季度月的優(yōu)勢(shì)種不同,馬尾藻(Sargassum sp.)是常年優(yōu)勢(shì)種。大型藻類群落結(jié)構(gòu)存在明顯的季節(jié)演替,其種類數(shù)和生物量具有不同的季節(jié)變化趨勢(shì)。比如,高溫季節(jié)大型藻類種類數(shù)減少,而生物量卻增加;其直接原因是紅藻門種類數(shù)的減少,及褐藻門生物量的增加。大型藻類群落特征在有明顯的空間差異,島南兩個(gè)灣內(nèi)的生物量顯著高于島北部的兩個(gè)灣(p0.05)。2013年5月和8月,在該海域開(kāi)展兩次水聲學(xué)調(diào)查,確定了該海域馬尾藻床的回聲強(qiáng)度范圍,并研究了馬尾藻床蓋度等空間分布特征。馬尾藻床回聲強(qiáng)度在-55db~-75db之間,與海水及海底的信號(hào)區(qū)分明顯。通過(guò)參考envelope算法,提取了該海域馬尾藻藻床蓋度和高度特征,其中東北灣藻類蓋度最低。通過(guò)與側(cè)掃地貌影像比對(duì),發(fā)現(xiàn)海底是否形成成片礁石分布,與藻類群落分布的空間特征有較大相關(guān)性�；芈曁綔y(cè)較潛水樣方采樣而言,尚不能得到詳細(xì)的藻類群落組成,但可從較大尺度上高效獲得馬尾藻床的空間分布特征。2、結(jié)合機(jī)器視覺(jué)與支持向量機(jī)(supportvectormachine,svm),建立刺參(a.japonicus)濕重預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)了基于視頻的刺參濕重準(zhǔn)確預(yù)測(cè)技術(shù)。設(shè)計(jì)刺參圖像采集平臺(tái),獲取刺參在自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下不同體態(tài)的刺參輪廓圖像;通過(guò)圖像處理提取刺參不同體態(tài)下的體長(zhǎng)、體寬、周長(zhǎng)、面積等參數(shù);使用svm和指數(shù)模型將刺參的形態(tài)特征與濕重進(jìn)行回歸,svm的模型訓(xùn)練組和驗(yàn)證組的r2及指數(shù)模型的r2均達(dá)到0.9以上。設(shè)計(jì)了適用于刺參的雙目視頻采集裝置,并編寫了刺參濕重測(cè)量軟件,用于刺參水下圖像的處理和濕重的測(cè)算,實(shí)測(cè)誤差4.7%±1.7%。3、設(shè)計(jì)了潛水員手持式水下雙目立體攝像裝備,并研發(fā)了配套的視頻測(cè)量軟件;將立體測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于島礁海域戀礁性魚(yú)類種群結(jié)構(gòu)的研究,對(duì)魚(yú)類全長(zhǎng)的實(shí)測(cè)誤差為3.3±2.6%;并將立體測(cè)量技術(shù)與水聲學(xué)技術(shù)結(jié)合,研究了島礁海域洄游性魚(yú)類的集群密度及空間分布特征。對(duì)于船礁區(qū)許氏平?jīng)嬔芯康慕Y(jié)果表明,2012年和2013年許氏平?jīng)嬋L(zhǎng)分別為34.92±5.98cm和38.16±5.75cm,存在顯著性差異(p0.05)。2012年5月對(duì)中國(guó)花鱸資源量及空間分布特征進(jìn)行回聲探測(cè)研究,結(jié)果表明中國(guó)花鱸(lateolabraxmaculatus)個(gè)體回聲強(qiáng)度值-30~-45db,集群密度3.18×102尾/公頃,主要分布于島東部的大小參礁周圍海域。4、通過(guò)聲學(xué)探測(cè)與視頻采樣的結(jié)合,完成了島礁海域生境數(shù)字化;基于geodatabase建立了島礁海域生境與生物資源數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)三維可視化。使用多波束聲納獲得島礁海域高程數(shù)據(jù),建立數(shù)字高程模型;使用側(cè)掃聲納探測(cè)獲得島礁海域地貌特征,并結(jié)合水下視頻等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)島礁海域地貌特征進(jìn)行分類。平島海域均屬島下岸坡,近島巖礁區(qū)多位于水深15m內(nèi),為藻類及刺參等海珍品增殖海域;遠(yuǎn)島粘土沉積區(qū)則主要為船礁的建設(shè)區(qū)域。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)建立,實(shí)現(xiàn)高程、地貌、水質(zhì)、底質(zhì)沉積等生境特征與大型藻類、刺參種群、魚(yú)類等生物資源特征的存儲(chǔ)。用arcgis軟件實(shí)現(xiàn)三維可視化,利于直觀理解生物資源和生境之間的關(guān)系。本研究通過(guò)視頻、水聲學(xué)及常規(guī)采樣方法的結(jié)合應(yīng)用,建立和應(yīng)用了適合于島礁海域生境特征的生物資源監(jiān)測(cè)技術(shù),豐富了島礁海域等復(fù)雜生境生物資源監(jiān)測(cè)手段,并建立空間數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)資源環(huán)境數(shù)據(jù)的管理、整合及可視化,為近海生物資源修復(fù)效果評(píng)價(jià)及現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)建設(shè)與管理提供必要的技術(shù)支撐。
[Abstract]:This paper attempts to study the seasonal succession and spatial distribution of large - scale algae community structures in the first three islands of the island , including 14 species of red algae , 3 species of alginate and 2 green algae . This paper deals with the spatial distribution characteristics of sea water and sea bottom by using svm and exponential model . Based on geodatabase , the habitat and biological resources database of islands and reefs is established , and the data three - dimensional visualization is realized by using multi - beam sonar to obtain sea area elevation data .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P714.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳勇;鄭小賢;朱敬博;劉國(guó)山;劉海映;張國(guó)勝;;人工魚(yú)礁區(qū)魚(yú)類和大型無(wú)脊椎動(dòng)物的調(diào)查方法[J];水產(chǎn)科學(xué);2008年06期

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本文編號(hào)：1398538