基于支持向量机的库克群岛海域长鳍金枪鱼栖息环境综合指数.docx

? ? 基于支持向量机的库克群岛海域长鳍金枪鱼栖息环境综合指数 ? ? 宋利明，周建坤，沈智宾，赵海龙，谢凯 （1.上海海洋大学海洋科学学院，上海201306；2.国家远洋渔业工程技术研究中心，上海201306；3.大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室，上海201306；4.远洋渔业协同创新中心，上海201306） 基于支持向量机的库克群岛海域长鳍金枪鱼栖息环境综合指数 宋利明1，2，3，4，周建坤1，沈智宾1，赵海龙1，谢凯1 （1.上海海洋大学海洋科学学院，上海201306；2.国家远洋渔业工程技术研究中心，上海201306；3.大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室，上海201306；4.远洋渔业协同创新中心，上海201306） 掌握海洋环境因子对长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）资源密度分布的影响有利于该资源的可持续利用。根据2013年9-12月在库克群岛海域利用延绳钓调查所获得的共计56个站点的长鳍金枪鱼渔获率数据，以及测得的温度、叶绿素a浓度、水平海流及垂直海流等环境因子数据，采用支持向量机方法分析了各水层（40.0~239.9 m，每40 m为一层）及整个水体中各个环境因子与长鳍金枪鱼渔获率的关系并建立了长鳍金枪鱼栖息环境综合指数（IHI）模型，并利用验证站点对模型进行了验证。结果表明：（1）预测渔获率与其对应的名义渔获率无显著性差异；（2）IHI模型的预测能力较好，能有效预测长鳍金枪鱼的分布；（3）不同水层影响长鳍金枪鱼分布的主要因素不同，在40.0~79.9 m、80.0~119.9 m、120.0~159.9 m、160.0~199.9 m和200.0~239.9m水层其分布分别主要受叶绿素a浓度、水温、垂直海流、叶绿素a浓度和温度的影响。整个水体影响长鳍金枪鱼分布的主要因素为温度；（4）长鳍金枪鱼分布密度较高的水层为120.0~199.9 m；（5）长鳍金枪鱼IHI指数分布较高的3个区域分别为9°00′S-12°20′S，159°00′W-164°00′W、13°30′S-14°30′S，159°00′W-161°00′W和10°30′S-12°30′S，167°00′W-168°00′W，建议在上述海域作业时，应使钓具沉降到120~199.9 m水层，以减少其它物种的兼捕率并提高长鳍金枪鱼的渔获率。 长鳍金枪鱼；栖息环境综合指数；支持向量机；库克群岛 长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）是库克群岛海域延绳钓渔业的主要捕捞对象之一（陈锦淘等，2005；Wu et al，2009；范江涛等，2011）。影响长鳍金枪鱼渔获率的环境因子很多，涉及水温、盐度、叶绿素a浓度和溶解氧等（Roberts，1980；Laurs et al，1984；Chien et al，2006；周甦芳等，2006；Zainuddin et al，2004；2006；2008；Hoyle et al，2009；杨嘉樑等，2014）。Roberts等（1980）通过研究长鳍金枪鱼资源分布与海表水温的关系，指出长鳍金枪鱼幼体一般生活在海表水温为18.5℃~21.3℃的海域，并且温跃层的深度也对长鳍金枪鱼的渔获率有较大影响。Murray等（1994）研究发现，南太平洋海域长鳍金枪鱼集中分布在200~300 m深的水层，该水层为盐度与温度强弱交汇处，温度为9℃~20℃。一些学者使用遥感数据对长鳍金枪鱼渔场分布进行分析（Zainuddin et al，2004；2006；2008；樊伟等，2007；陈雪忠等，2013）。杨嘉樑等（2014）使用渔场环境、作业参数、渔获统计数据，通过分位数回归分析有关水层长鳍金枪鱼渔获率与温度、盐度、叶绿素a浓度和溶解氧等环境因子的关系，并考虑其不同的影响权重及交互作用建立了栖息环境综合指数模型。很多学者通过广义相加模型（Maunder et al，2004；Su et al，2008；Howell et al，2010）、随机森林（陈雪忠等，2013）等统计模型对鱼群分布进行预测。Harrell等（1996）的研究表明，在分析高维数据时，为了增加预测模型的准确度，自变量的个数不宜太多。在以往的研究中,普遍采用的是线性模型（Hinton et al，2004；Okamoto，2008），但是随着渔业研究的不断深入，传统的线性模型已很难满足当今渔业研究对精度的要求。Cortes等（1995）提出了支持向量机，把线性不可分空间产生一个最优非线性决策边界。本文利用支持向量机方法（Cortes et al，1995；张浩然等，2002；袁红春等，2010）对库克群岛海域整个水体及不同水层的长鳍金枪鱼栖息环境综合指数进行分析研究，探讨各环境因子对长鳍金枪鱼资源分布的综合影响，