1、第三章 捕撈努力量和單位捕撈努力量漁獲量 第一節(jié) 捕撈方式與選擇性 第二節(jié) 捕撈努力量 第三節(jié) 捕撈努力量的標(biāo)準(zhǔn)化一、作業(yè)方式 Fishing MethodsBeam trawlsBeam trawls derive their name from the rigid beam supported by the two shoes at either end.A 12-m flatfish beam trawl is hauled alongside a beam trawler. A similar net will also be hauled on the other side of t

2、he vessel.Otter trawlsOtter trawls derive their name from the two otter boards or doors that are fixed between the warps and bridles.The otter boards are set at an oblique angle to the direction of trawl causing them to move apart and hold the mouth of the net in the open position.Bottom otter trawl

3、A typical scallop dredge incorporates a heavy-duty bag or net attached to a rigid metal frame to which tooth bars are fitted.Although scallop dredges can be particularly destructive to seabed habitats, by-catches are limited by the use of rigid steel rings instead of netting.Two seine boats about to

4、 surround a 27 t school of Atlantic menhaden.Beach seine netting for mullet on the Ivory Coast, Africa.Purse seines can be extremely large and take entire schools of fish (anchovy, tuna, mackerel).There is usually a guiding mechanism that directs fish to the trap entrance from which there are a numb

5、er of non-return chambers.Many of the earliest traps were simply circular stone walls that were inundated at the high tide and retained fish as the tide receded.Pots are most commonly used in crustacean fisheries, and also used for predatory fishes and molluscs. Rigid frame with a mesh covering in w

6、hich one or several entrances are inserted.漁具的選擇性Input: fishing effortOutput: catch or fishing mortalityThe process of fishing mortality defined by catchability, vulnerability, and selectivityCatchability (q)Proportion of the stock that can be removed by one unit of fishing effortFt=qEtFactors influ

7、encing q: fishermens behavior and experience, gear, management plan, fish behavior, fishing season and time, target size groups, Often assumed to be the same among years and among different age groups (realistic?) VulnerabilityProportion of fish in the path of the net that go all the way to the code

8、nd AND/OR retained in the codendCritical in scientific survey for population sizeCould be measured by underwater cameraInfluenced by relative velocity of gear and fish, swimming ability, duration, and behaviorSelectivityGear will not be equally efficient in catching all sizes of fishMesh (hook) size

9、s and shapes determine sizes of caught fishSelectivity often described by graphs and modelsImportant to management, conservation, and fishing efficiency Covered codend experiment (trawl)Table. Data obtained from a covered codend experimentLengthCoverCodend102011243 1227813261114352615224716127217567

10、18048At-sea discarding: Discard part of the catch back into the sea before landing.Mortality depends on gear and fishing methods.10% of the total world catch discarded Factors influencing discarding:Market; Holding capacity; Regulations; Nature of fisheriesMethods to collect the informationOn-board

11、observer programLog-book The quality of information depends onCoverage of vessels with on-board observersFishing behavior of vessels第二節(jié) 捕撈努力量（fishing effort)：表示人們?cè)谀澈^(qū)或水域，在一定時(shí)間內(nèi)（年、月或漁汛等），為捕撈某資源群體所投入的捕撈規(guī)模大小或數(shù)量，它反映了被捕撈的資源群體的捕撈死亡水平的高低。經(jīng)濟(jì)角度考慮：資金。從漁業(yè)資源學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，指勞動(dòng)力、漁船數(shù)、漁具數(shù)、在海上作業(yè)的天數(shù)、總馬力數(shù)等：標(biāo)稱努力量（nominal effor

12、t）。捕撈努力量計(jì)量單位： 漁船數(shù)（艘或?qū)Γ?漁船總馬力或噸位數(shù)， 作業(yè)漁具數(shù)（如片、盤、樁、鉤、籠數(shù)等）， 作業(yè)時(shí)間數(shù)（天或小時(shí)）， 漁具使用次數(shù)（投網(wǎng)次數(shù)）， 漁民數(shù)， 還有綜合計(jì)量單位（如船*天、馬力*小時(shí)、噸*天等）。 單位捕撈努力量漁獲量（catch per unit effort , CPUE)：即平均每一個(gè)捕撈努力量所捕獲的漁獲量，是表示資源密度的主要指標(biāo)，是分析資源量和生產(chǎn)效益的主要依據(jù)。在漁獲量預(yù)報(bào)中，常以此作為相對(duì)資源量指標(biāo)。假如已知漁獲量，則若捕撈努力量和CPUE兩者知其一，即可計(jì)算另一量值(U=C/f)。實(shí)際上，平均CPUE往往是從整個(gè)漁業(yè)中某些部分的數(shù)據(jù)中求得，并由

13、此估計(jì)出總捕撈努力量。雖然CPUE難以確切地與資源密度成比例，但基本上是測(cè)定相對(duì)資源量的一種方法，而且CPUE往往比總漁獲量更有價(jià)值。聲學(xué)調(diào)查技術(shù)。第三節(jié) 捕撈努力量標(biāo)準(zhǔn)化捕撈努力量的量度能表明與漁獲率成線性相關(guān)關(guān)系者就是一種好的量度單位。(2*f2*Y)拖網(wǎng)漁業(yè)：標(biāo)準(zhǔn)拖網(wǎng)船船數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)漁船作業(yè)天數(shù)，捕撈作業(yè)小時(shí)數(shù)乘以主機(jī)馬力數(shù)。流刺網(wǎng)漁業(yè)：流刺網(wǎng)設(shè)置數(shù)。手釣漁業(yè)：漁民作業(yè)天數(shù)，鉤數(shù)乘以作業(yè)天數(shù)。1、 假如一次作業(yè)的漁獲量同資源密度成正比，則有：（1）C 一次作業(yè)的漁獲量；q 常數(shù)；f 單位作業(yè)的捕撈努力量；N 平均資源數(shù)量；A 資源群體所棲息的面積。 計(jì)算方法 2、從資源量變化的角度， F:捕

14、撈死亡系數(shù)。 時(shí)間間隔： 單位時(shí)間、單位漁場(chǎng)面積的 捕撈努力量，稱捕撈強(qiáng)度。 q：可捕系數(shù)，表示捕撈死亡系數(shù)和捕撈努力量的正比關(guān)系。3、A面積； N數(shù)量； D資源密度CPUE與資源量成正比；當(dāng)A一定時(shí)，與資源密度亦成正比。平均資源量； 平均資源密度。魚(yú)類分布的密度依賴性Density dependent distribution: individual interactions理想漁業(yè)：?jiǎn)我环N漁具作業(yè)，漁具的結(jié)構(gòu)和規(guī)格相同，船型大小和技術(shù)條件一樣，在同一漁場(chǎng)或資源均勻分布的漁場(chǎng)作業(yè)捕撈同一種魚(yú)類。單位：作業(yè)天數(shù)或投網(wǎng)次數(shù)。每增加一個(gè)捕撈努力量，即可按比例增加相應(yīng)的捕撈死亡系數(shù)。同時(shí)各年間或各漁

15、汛間的CPUE的變化也直接反映了相應(yīng)的資源密度或資源量的變化。實(shí)際漁業(yè)：如捕撈東海帶魚(yú)有使用拖、圍、釣和定置網(wǎng)等多種作業(yè)方式。即使同一種漁具，船只馬力和噸位以及網(wǎng)具規(guī)格也各不相同，q和CPUE不同。資源密度分布不均勻。需要捕撈努力量的標(biāo)準(zhǔn)化。一、 捕撈時(shí)間二、 捕撈能力 三、 捕撈作業(yè)的分布捕撈努力量標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)考慮的因素CPUE的微小短暫的波動(dòng)不是我們所要研究的目標(biāo)，長(zhǎng)期波動(dòng)趨勢(shì)是我們需要研究的重要因素。一、 捕撈時(shí)間非直接捕撈作業(yè)的時(shí)間：(1)因惡劣天氣而損失的時(shí)間；(2)往返漁場(chǎng)的時(shí)間；(3)為捕撈而準(zhǔn)備漁具的時(shí)間，這并不是真正作業(yè)的時(shí)間；(4)處理漁獲物的時(shí)間。（偶然性；在漁場(chǎng)上的日平均漁

16、獲量/出海日平均漁獲量；當(dāng)資源處于高水平時(shí)，在漁場(chǎng)的日平均漁獲量的變動(dòng)會(huì)低于資源密度的變動(dòng)。）生產(chǎn)性時(shí)間：(1)在漁場(chǎng)探測(cè)魚(yú)群的時(shí)間；(2)操作漁具捕魚(yú)的時(shí)間。典型代表：捕鯨和底拖網(wǎng)。圍網(wǎng)：捕撈操作時(shí)間或是探索時(shí)間？或兩者兼而有之？基本單位：用天數(shù)或小時(shí)表示的在漁場(chǎng)的時(shí)間。延繩釣、刺網(wǎng)這類網(wǎng)具，同拖網(wǎng)有相似之處，6h12h2*6h?；締挝唬悍笤O(shè)漁具套數(shù)。在大多數(shù)漁業(yè)中，用以測(cè)定捕撈時(shí)間的方法有：捕撈小時(shí)、投網(wǎng)次數(shù)、拖曳次數(shù)、敷設(shè)組（套）數(shù)、作業(yè)天數(shù)、在漁場(chǎng)天數(shù)、離港天數(shù)和航次數(shù)。二、 捕撈能力(fishing power)某一特定漁具的捕撈能力，是指從給定的魚(yú)類密度中在單位捕撈時(shí)間中所獲得的

17、漁獲量：(1)漁具作業(yè)的活動(dòng)范圍，在該范圍內(nèi)魚(yú)類都易遭捕獲（以a表示）；(2)在該水域范圍內(nèi)實(shí)際被捕獲魚(yú)的比例（以p表示）。如果魚(yú)類和捕撈作業(yè)都是隨機(jī)分布，則p*a/A是捕撈死亡率的直接量度。捕撈技術(shù)的改進(jìn)：例如圍網(wǎng)漁船中采用高速船、大型網(wǎng)具、先進(jìn)的探測(cè)設(shè)備。對(duì)于定置漁具如陷阱網(wǎng)、延繩釣等，捕撈能力的變動(dòng)并無(wú)重要意義：籠數(shù)或釣鉤數(shù)等乘以一個(gè)相應(yīng)的捕撈時(shí)間。對(duì)于許多主動(dòng)性較大的漁具，如拖網(wǎng)、圍網(wǎng)等的捕撈能力多半是隨著漁船或漁具的改進(jìn)而發(fā)生變化。在拖網(wǎng)漁業(yè)中：噸位*小時(shí)。效能比。三、 捕撈作業(yè)的分布由于在漁場(chǎng)中魚(yú)類資源分布并不均勻，漁船作業(yè)分布也不均勻，除調(diào)查船外，一般漁船均在高產(chǎn)的中心漁場(chǎng)作業(yè)，

18、即在資源的高密度中心進(jìn)行捕撈。先進(jìn)的通訊導(dǎo)航和探魚(yú)儀器。一般漁船的CPUE是加權(quán)平均密度，它高于真正平均密度。假設(shè)某漁場(chǎng)有三個(gè)面積相同的漁區(qū)，CPUEA=1t/網(wǎng)次，CPUEB=4t/網(wǎng)次，CPUEC=10t/網(wǎng)次。三個(gè)漁區(qū)的作業(yè)漁船分別為10、20、50艘，分別投網(wǎng)40、80、200網(wǎng)次。假設(shè)這80艘漁船的捕撈能力已經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化修正。由于作業(yè)漁船總是集中在高產(chǎn)中心漁場(chǎng)作業(yè)，由實(shí)際分布的CPUE所求得的加權(quán)平均密度(D加權(quán))也能反映資源密度和資源量的高低，但高于真正平均密度(D真正)。只要上式比例每年保持一定，CPUE實(shí)仍可以作為資源密度指標(biāo)。在捕撈努力量標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，如果以CPUE實(shí)作為標(biāo)準(zhǔn)，則可

19、能使估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)捕撈努力量偏低。不同的作業(yè)方式（拖、圍、流、釣、定）也是我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)化時(shí)要考慮的重要因素。 一、效能比法（CPUE) 二、有效捕撈努力量的方法（面積） 三、概略的方法（CPUE） 四、相對(duì)捕撈努力量的方法（Sparre等，1989） 捕撈努力量標(biāo)準(zhǔn)化的方法一、效能比法 效能比法是某一漁船與所選定的標(biāo)準(zhǔn)船在相同漁場(chǎng)、相同資源密度、相同捕撈作業(yè)時(shí)間的條件下，其CPUE（如單位網(wǎng)次產(chǎn)量或單位時(shí)間產(chǎn)量）的比值。 實(shí)際上，效能比就是捕撈效率或能力的比。 例：A、B、C、 D四種類型漁船在同一漁區(qū)作業(yè)?，F(xiàn)選取A類漁船為標(biāo)準(zhǔn)船，則其它各類漁船的效能比為：設(shè)在該海區(qū)作業(yè)的各類漁船的實(shí)際捕撈努力量為

20、：則該海區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)捕撈努力量為：例：A、B、C、D四類拖網(wǎng)漁船，均投放100網(wǎng)次，每網(wǎng)拖曳時(shí)間為3H。A船漁獲1000T，B船800T，C船500T，D船200T，A船為標(biāo)準(zhǔn)船：若以D船為標(biāo)準(zhǔn)船，同理可得總標(biāo)準(zhǔn)捕撈努力量為1250網(wǎng)次或3750h。所選取的標(biāo)準(zhǔn)船必須在多年的漁業(yè)生產(chǎn)中有此類漁船并有統(tǒng)計(jì)資料。我國(guó)的拖網(wǎng)漁業(yè)：1000馬力？600馬力？250馬力的對(duì)拖漁輪可能好些。二、有效捕撈努力量的方法 解決由于資源密度分布不均，隨之出現(xiàn)的作 業(yè)分布不均等原因?qū)е聦?duì)CPUE 和總捕撈努力量的估計(jì)偏差問(wèn)題。 則 在面積為Ai的漁場(chǎng)中，資源尾數(shù)： 設(shè)整個(gè)海區(qū)分成n個(gè)區(qū)域（i=1,2,.,n) ，則總資

21、源量N資源密度：假設(shè)各區(qū)域qi相等為q，則：因?yàn)?， 則f 稱有效總捕撈努力量，即將總漁獲量除以以面積為權(quán)的CPUE加權(quán)平均值。例：面積相等A、B、C區(qū)域，總漁獲量為2360噸，三、概略方法在多種作業(yè)方式在同一漁場(chǎng)捕撈同一資源群體時(shí),可將某一種作業(yè)方式的船隊(duì)(A)作為標(biāo)準(zhǔn),以其CPUE作為最佳的資源密度指標(biāo),其總捕撈努力量單位數(shù)用概略的方法進(jìn)行推算。總捕撈努力量:一般選取其中最合適、統(tǒng)計(jì)資料能方便取得的船隊(duì)為標(biāo)準(zhǔn)。例：葉昌臣（1980），黃海鯡魚(yú)漁業(yè)有拖網(wǎng)、圍網(wǎng)、定置網(wǎng)作業(yè)，其中拖網(wǎng)占優(yōu)勢(shì)（50%）。以機(jī)輪拖網(wǎng)漁船每100網(wǎng)投網(wǎng)次數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，已知C總=175000t, （CPUE）標(biāo)=323.6

22、t/100網(wǎng)次，則:f72=175000/323.6=540個(gè)單位努力量四，相對(duì)捕撈努力量方法（Sparre等, 1989）在C、f、CPUE的關(guān)系式中，為了最終得到對(duì)捕撈努力量成比例的一種量度，不是用漁獲量和捕撈努力量的絕對(duì)值，而是用漁獲量、捕撈努力量和CPUE成比例的量值，所以稱為“相對(duì)捕撈努力量方法”。，為了使不同的漁具類型的捕撈努力量單位一致起見(jiàn)，每種單位都必須變換成CPUE，然后依次將其變換成相對(duì)的CPUE。第Y年的相對(duì)單位捕撈努力量漁獲量的定義：（對(duì)每種漁具，則無(wú)量綱）其中，（n年平均值）表3-1不同捕撈努力量累計(jì)方法的假設(shè)例子的解釋說(shuō)明Yi(Y)為Y年第i種漁具的漁獲量，i=1,

23、2,3,4， Y=1971,1975；fi(Y)為Y年第i種漁具的捕撈努力量；Yi(Y)/ fi(Y)為Y年第i種漁具的單位捕撈努力量漁獲量；Ri(Y)為相對(duì)CPUE=CPUE(Y)/(平均CPUE)。表3-1不同捕撈努力量累計(jì)方法的假設(shè)例子的解釋說(shuō)明（續(xù)），由于各種作業(yè)方式在漁業(yè)中的地位不同，則相對(duì)CPUE的累加計(jì)算，應(yīng)以相應(yīng)的產(chǎn)量為權(quán)進(jìn)行加權(quán)平均：，各年份相對(duì)捕撈努力量：，規(guī)范化的相對(duì)捕撈努力量：第Y年所調(diào)查收集的各種漁具努力量對(duì)應(yīng)的漁獲量累加值；第Y年相對(duì)CPUE的以各種漁具產(chǎn)量為權(quán)的加權(quán)平均值。YT(Y)為所有作業(yè)方式的總漁獲量（包括未被調(diào)查收集的漁具而未知其捕撈努力量的那部分產(chǎn)量）；

24、YT(Y)/R(Y)為第Y年相對(duì)捕撈努力量為第Y年規(guī)范化的相對(duì)捕撈努力量。年份調(diào)查收集的總漁獲量YS(Y)加權(quán)累加YiRi相對(duì)CPUER(Y)總漁獲量YT(Y)相對(duì)捕撈努力量YT(Y)/R(Y)規(guī)范化的相對(duì)捕撈努力量E(Y)19717908301.052790075150.65319728749041.034874084510.7341973105910801.02010590103860.9031974126312100.95812630131831.1461975166015310.922416600179971.564 平均YT/R 11506小結(jié)：（）各漁具分別求出其各年份的相對(duì)CPU

25、E值。（）各漁具以產(chǎn)量為權(quán)的加權(quán)相對(duì)CPUE（每年）。（）各年份相對(duì)捕撈努力量（總漁獲量）/（相對(duì)CPUE）。（）對(duì)相對(duì)捕撈努力量進(jìn)行規(guī)范化（即與各年平均值的比）。CPUE標(biāo)準(zhǔn)化的模型方法單位捕撈努力量漁獲量(Catch Per Unit Effort, 簡(jiǎn)稱CPUE)常被假設(shè)與資源量成正比關(guān)系, 并廣泛應(yīng)用于漁業(yè)資源評(píng)估與管理中大量研究表明, CPUE與資源量間的正比關(guān)系常因受眾多因素的影響而難以成立使用各種統(tǒng)計(jì)模型對(duì)CPUE進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化, 以去除相關(guān)影響、重構(gòu)該正比關(guān)系CPUE標(biāo)準(zhǔn)化模型q常受資源豐度或資源棲息面積、環(huán)境效應(yīng)、漁民或資源調(diào)查行為、釣具改進(jìn)、管理規(guī)定等因素的影響而產(chǎn)生變化線性模

26、型非線性模型廣義線性模型(GLM)假設(shè): (1)應(yīng)變量服從指數(shù)分布族中的某一分布, 如正態(tài)分布、指數(shù)分布、伽馬分布, 泊松分布、二項(xiàng)分布等。(2) 應(yīng)變量期望值與自變量間存在如下關(guān)系: GLM在CPUE標(biāo)準(zhǔn)化中應(yīng)用最廣泛，但也存在一些固有弱點(diǎn)，如無(wú)法靈活表達(dá)非線性關(guān)系、無(wú)法處理應(yīng)變量間存在的相關(guān)性等問(wèn)題。線性模型的擴(kuò)展：廣義最小二乘法(Generalized Least Squares, GLS)、廣義線性混合模型 (Generalized Linear Mixed Model, GLMM)廣義估計(jì)方程(Generalized Estimating Equations, GEE)應(yīng)變量間存在相

27、關(guān)關(guān)系以及時(shí)空結(jié)構(gòu) 廣義加性模型(GAM) 處理非線性的復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系利用樣條平滑函數(shù)擬合變量之間的關(guān)系有效的數(shù)據(jù)探索、分析工具, 但其任何形式的推斷過(guò)程(假設(shè)檢驗(yàn)、置信區(qū)間等)均可能存在問(wèn)題分類回歸樹(shù)方法（CART）非參數(shù)化方法, 具有階躍函數(shù)特征,對(duì)存在非線性關(guān)系的結(jié)果會(huì)更穩(wěn)健, 更有可能獲得最小估計(jì)誤差。在誤差結(jié)構(gòu)、變量選擇, 處理缺失數(shù)據(jù)、復(fù)雜交互效應(yīng)及異常值(outlier)時(shí)具有更高的靈活性其估計(jì)值可能有偏神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法ANN能模擬更靈活的的非線性關(guān)系一種黑盒子技術(shù), 無(wú)法解釋因變量與自變量間的關(guān)系缺少GLM等模型所具有的直觀性受初始值的影響, 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能存在多解， 不能給出不確性

28、估計(jì)R語(yǔ)言代碼library(mgcv)b |t|) (Intercept) 7.83328 0.09878 79.3 2e-16 *Approximate significance of smooth terms: edf Ref.df F p-value s(x0) 2.500 3.115 6.921 0.000129 *s(x1) 2.401 2.984 81.858 2e-16 *s(x2) 7.698 8.564 88.158 2e-16 *s(x3) 1.000 1.000 4.343 0.037806 * R-sq.(adj) = 0.715 Deviance explained

29、 = 72.5%GCV = 4.0505 Scale est. = 3.9027 n = 400 模型的選擇模型變量選擇、模型誤差結(jié)構(gòu)的選擇(如對(duì)數(shù)正態(tài)分布、伽馬分布等)統(tǒng)計(jì)模型的選擇(如GLM、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。模型選擇主要考察: 模型對(duì)觀察數(shù)據(jù)的擬合度, 模型的簡(jiǎn)潔性以防止過(guò)擬合、實(shí)現(xiàn)偏差與方差的平衡及模型的預(yù)測(cè)能力等模型選擇的方法假設(shè)檢驗(yàn)方法： F檢驗(yàn)(F分布)、似然比檢驗(yàn)(Likelihood Ratio Tests)基于信息理論的方法：AIC(Akaike Information Criterion)、BIC(Bayesian Information Criterion)、DIC(Devi

30、ance Information Criterion)交叉驗(yàn)證方法 (Cross Validation)多模型推斷和模型平均方法 CPUE標(biāo)準(zhǔn)化中需注意的問(wèn)題捕撈量為零數(shù)據(jù)的處理：造成捕撈量為零的原因非常復(fù)雜, 包括魚(yú)的資源密度、魚(yú)的行為特點(diǎn)、漁具及其使用方式、數(shù)據(jù)記錄及其粒度選擇等方面交互效應(yīng)的處理空間異質(zhì)性：捕撈努力量的時(shí)空分布常呈現(xiàn)不均勻及動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)間尺度第五節(jié)實(shí)例一，東海帶魚(yú)漁業(yè)捕撈努力量的標(biāo)準(zhǔn)化。二，廣東省海洋漁業(yè)捕撈努力量的標(biāo)準(zhǔn)化。表，東海區(qū)國(guó)營(yíng)漁輪CPUE標(biāo)準(zhǔn)化程序。1234567ABCDE=D/AF=B*EG=F/C底拖網(wǎng)年產(chǎn)量250hp年產(chǎn)量250hp作業(yè)天數(shù)帶魚(yú)產(chǎn)量帶魚(yú)占拖網(wǎng)產(chǎn)量百分比250hp帶魚(yú)產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)船日漁獲量（CPUE）表3-4 以產(chǎn)量為權(quán)的CPUE加權(quán)平均值。P73表3-5 效能比方法進(jìn)行努力量換算。（CPUE效能比法，標(biāo)準(zhǔn)努力量換算）表3-6，3-7 產(chǎn)