馮菲

摘要?介紹了南海鳶烏賊（Sthenoteuthis oualaniensis）的資源調查現(xiàn)狀，分析了大數(shù)據(jù)技術在南海鳶烏賊資源調查中的應用情況，總結出大數(shù)據(jù)技術在鳶烏賊資源調查中的應用框架，為南海鳶烏賊資源的生產(chǎn)和評估提供重要的科學依據(jù)。

關鍵詞?大數(shù)據(jù);漁業(yè)大數(shù)據(jù);鳶烏賊;漁業(yè)資源

中圖分類號?S951.2文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）33-0012-02

隨著我國經(jīng)濟和人口的快速發(fā)展，南海海域漁業(yè)資源過度捕撈，漁業(yè)生態(tài)環(huán)境不斷惡化，導致近海區(qū)漁業(yè)資源枯竭[1]，南海鳶烏賊又稱紅魷魚或南魷，屬于鞘亞綱，槍形目，鳶烏賊屬，柔魚科，其生命周期較短，生長率高，產(chǎn)量十分豐富，是具有較高開發(fā)潛力的物種，是我國南海重要的漁業(yè)資源之一[2-4]。通過聲學評估分析，南海鳶烏賊的資源量達到2.36×106 t[5]。因此對南海鳶烏賊的資源調查極具價值。

2003年，我國首次對印度洋海域鳶烏賊進行資源調查[6-7]。2017年，范江濤等[8]依據(jù)漁業(yè)聲學調查數(shù)據(jù)，用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件對南沙海域鳶烏賊資源進行分析，表明漁場有空間自相關性。由于信息化技術剛起步，結合大數(shù)據(jù)技術對鳶烏賊資源的調查極少。隨著復雜的調查數(shù)據(jù)管理需求增加和信息化技術的突飛猛進，基于大數(shù)據(jù)技術下的資源調查已經(jīng)成為高效存儲和共享資源調查數(shù)據(jù)進行預測分析評估的必要手段之一[9-11]。受不同的環(huán)境因子、資源密度、捕獲量、漁民需求等因素影響，使用大數(shù)據(jù)技術對南海鳶烏賊進行觀測分析越發(fā)必要。利用各種傳感節(jié)點和無線通信網(wǎng)絡對南海鳶烏賊資源進行采集，結合大數(shù)據(jù)分析技術進行傳輸、存儲和處理等，正廣泛運用到鳶烏賊資源調查的各個方面[12]。

相比傳統(tǒng)的調查分析技術而言，大數(shù)據(jù)技術背景下鳶烏賊資源調查規(guī)模大、質量高，能獲得海量、全方位的數(shù)據(jù)，且包括所有能收集到的信息，利用大數(shù)據(jù)理念和技術對資源進行整合、分析，可有效推動鳶烏賊資源的發(fā)展[13]。

該研究介紹了鳶烏賊資源現(xiàn)狀和大數(shù)據(jù)技術應用現(xiàn)狀，將大數(shù)據(jù)技術與鳶烏賊資源調查相結合，有望促進漁業(yè)領域的可持續(xù)發(fā)展。

1?南海鳶烏賊資源研究現(xiàn)狀

1.1?大數(shù)據(jù)技術發(fā)展現(xiàn)狀

我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，信息化技術已經(jīng)成為促進改革創(chuàng)新，推翻傳統(tǒng)漁業(yè)模式的決定性因素，信息化技術是衡量一個國家科技發(fā)展水平高低的重要標志。信息化技術在發(fā)展的同時產(chǎn)生了爆炸式的大數(shù)據(jù)。據(jù)《中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平評估報告（2017）》指出，大數(shù)據(jù)浪潮正在席卷全球，我國也正在向著“數(shù)據(jù)強國”的目標不斷前進[14]。據(jù)Winter Corp調查，數(shù)據(jù)量正以每兩年3倍的速率快速增加[15]。

大數(shù)據(jù)的簡單定義就是無法利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件在一定的時間內(nèi)對這些數(shù)據(jù)進行采集，分析存儲和處理并且獲取大量信息的數(shù)據(jù)集合[16]。大數(shù)據(jù)的特點包括4個方面：數(shù)據(jù)容量海量性、數(shù)據(jù)處理的高速性、數(shù)據(jù)類型多樣性和商業(yè)價值性[17]。大數(shù)據(jù)技術包括海量數(shù)據(jù)的收集、存儲、傳輸、建模和分析等一系列活動形成的產(chǎn)業(yè)鏈，同時和其他行業(yè)結合在一起，從而獲得巨大的效益[18]。

大數(shù)據(jù)技術在各行各業(yè)都有了廣泛的發(fā)展，比如近年來，劉海英[19]將大數(shù)據(jù)技術與共享鏈結合共同促進共享經(jīng)濟的發(fā)展。郭少青[20]利用大數(shù)據(jù)技術治理氣候變化問題，促進城市的可持續(xù)發(fā)展。蔣鵬飛等[21]把空間遙感大數(shù)據(jù)技術應用在農(nóng)業(yè)“防災減災”領域，從而獲得更加準確的參數(shù)信息。但是，大數(shù)據(jù)技術在南海鳶烏賊資源方面的應用較少，加上漁業(yè)活動較為分散等原因，導致漁業(yè)信息化水平較低。

將大數(shù)據(jù)應用于漁業(yè)領域，有利于提升漁業(yè)科學研究和生產(chǎn)水平的創(chuàng)新能力，提高漁業(yè)資源政策的科學性，創(chuàng)新其發(fā)展模式，促進漁業(yè)從跟跑到領跑式的發(fā)展[22]。其原理是利用大數(shù)據(jù)和相關技術的思想架構，結合數(shù)學模型處理漁業(yè)信息化產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要對有用的結果進行分析和渲染，進而處理漁業(yè)資源領域出現(xiàn)的問題[23]。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖和捕撈業(yè)的快速發(fā)展和應用，使得鳶烏賊資源獲得的數(shù)據(jù)量也不斷擴大，其數(shù)據(jù)資源多種多樣、結構復雜、分布較廣，使得大數(shù)據(jù)技術在南海鳶烏賊資源管理方面的應用較為復雜。

1.2?國內(nèi)外南海鳶烏賊資源調查研究現(xiàn)狀

早在20世紀70年代，南海鳶烏賊資源就已經(jīng)出現(xiàn)，但因為傳統(tǒng)漁業(yè)資源豐富，且鳶烏賊的經(jīng)濟價值較低，所以鳶烏賊資源未被重視。如今，傳統(tǒng)漁業(yè)資源的逐漸衰退使得南海鳶烏賊資源成為我國南海最重要的漁業(yè)資源之一，在我國引起很大的關注[24]。目前國內(nèi)外對南海鳶烏賊資源的研究大多集中在其生長繁殖、種群結構遺傳結構[25-29]等生物學特性方面，對鳶烏賊的資源量調查大多集中在燈光罩探捕調查[30]以及資源量的水聲學評估[5]等方面，將大數(shù)據(jù)技術用于南海鳶烏賊資源調查的研究少之又少，再加上數(shù)據(jù)混亂、數(shù)據(jù)分析人才的缺乏，導致大數(shù)據(jù)技術的應用更為復雜。

1.3?大數(shù)據(jù)技術應用在南海鳶烏賊資源管理中的意義

由于我國漁業(yè)的信息化程度普遍較低，而探索大數(shù)據(jù)技術在漁業(yè)中的應用處于剛起步階段[22]。當前，漁業(yè)仍沿用大量消耗資源和粗放經(jīng)營的傳統(tǒng)方式[10]，對鳶烏賊資源的調查也仍然采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件對抽樣所獲得的數(shù)據(jù)進行分析評估，分析效率低，資源浪費，預測評估不及時，存儲的數(shù)據(jù)量少，導致分析結果精準度低。

利用大數(shù)據(jù)技術，可以提高漁業(yè)信息的綜合利用率，發(fā)掘隱藏在其中的信息，并產(chǎn)生新知識用于漁業(yè)資源市場的預期。南海鳶烏賊有著豐富的資源量，更需要大數(shù)據(jù)技術的支持。比如從不同的地區(qū)和不同年齡的漁民的購買數(shù)據(jù)中分析出鳶烏賊的需求量，根據(jù)需求情況調配資源和管理，從而開拓更大的市場。另外大數(shù)據(jù)平臺的眾多外部資源可以對南海鳶烏賊所處的環(huán)境進行分析，查找影響其生長繁殖和捕獲量的各種因素，對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行分析，關注整體動向，預測其變化規(guī)律[31]。

2?大數(shù)據(jù)技術在鳶烏賊資源調查中的應用框架

2.1?數(shù)據(jù)的采集和傳輸

采用傳感器測量南海鳶烏賊資源環(huán)境中的各種變量，將采集的信息轉化為可讀的信號，通過無線網(wǎng)絡載體，將信息傳播到數(shù)據(jù)采集點以待處理[32]。其傳感器的原理是由電池供電，微小傳感器收集所感知的數(shù)據(jù)，基站在節(jié)點部署完成之后發(fā)布收集命令，這樣不同節(jié)點產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)將會被匯集，之后轉發(fā)到基站以待處理[33]。例如傳統(tǒng)的鳶烏賊資源調查航次分析主要依靠人工錄入捕撈日志等信息來確定和判斷航次，而基于大數(shù)據(jù)下的鳶烏賊資源調查可以快速提取每搜漁船的捕撈航次信息，能夠直觀地看出每年出海捕撈情況，可以協(xié)助進行漁船的精準化管理。另外采集方式還有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等[32]。

2.2?數(shù)據(jù)的存儲與處理

所收集到南海鳶烏賊資源的各種數(shù)據(jù)，包括每年探捕的鳶烏賊量，每年度中每季度的鳶烏賊的資源量以及其分布的區(qū)域的經(jīng)緯度等信息數(shù)據(jù)，通過Haddoop體系進行存儲計算。Haddoop體系包括HDFS（ Hadoop Distributed File System）和 Map Reduce兩部分。HDFS將調查鳶烏賊資源獲得的大數(shù)據(jù)切分成大小相同的小數(shù)據(jù)塊進行存儲，存于多個數(shù)據(jù)節(jié)點上，并進行校對、負載等。一般用HDFS存儲數(shù)據(jù)，不容易丟失，且容量大。Map Reduce將海量數(shù)據(jù)分為不同的數(shù)據(jù)塊進行過濾處理，每個數(shù)據(jù)塊都對應一個任務，將所得中間結果保存在本地，將中間結果傳輸?shù)礁鱾€Reduce節(jié)點進行最終的Reduce聚集處理，最后將最終結果輸入到分布式存儲文件系統(tǒng)[34]。另外它可以存儲離線數(shù)據(jù)，Map節(jié)點和Reduce節(jié)點相互配合，以最快的速度完成計算，從而提高運算效率。另外其存儲技術還包括分布式文件系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫等。與傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)比較，基于大數(shù)據(jù)技術背景下非關系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有擴展性好、存儲性能好且運算效率高等特點。

ETL對南海鳶烏賊資源調查過程中收集到的分散數(shù)據(jù)進行提取、轉換、清洗并加載至數(shù)據(jù)倉庫中，使得這些數(shù)據(jù)成為智能化有用的數(shù)據(jù)[35]。

2.3?數(shù)據(jù)的分析

通過ETL數(shù)據(jù)清洗得到標準化的鳶烏賊資源數(shù)據(jù)，從不同的業(yè)務中提取數(shù)據(jù)的特征，利用局部區(qū)域近十年的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并構建棲息地指數(shù)模型或者廣義可加模型（GAM），根據(jù)模型對整個南海鳶烏賊資源數(shù)據(jù)進行預測和分析[36]。在鳶烏賊資源管理過程中，會涉及多個過程，包括養(yǎng)殖、捕撈、運輸、加工等過程，其間包含環(huán)境因子、各種生物成分，以及安全問題、生產(chǎn)效益、漁民需求等因素。此外利用BI分析平臺，將復雜難懂的數(shù)據(jù)配合多維專業(yè)工具轉化為簡單、易理解的圖形方式體現(xiàn)，對需要的指標進行多角度分析，并且生成分析報告，從中得到有用的信息[37]。

3?展望

傳統(tǒng)的鳶烏賊資源調查大多要經(jīng)歷幾個環(huán)節(jié)，并且需要不同的人員相互配合共同完成，多以現(xiàn)場采樣、統(tǒng)計以及記錄的方式采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)簡單處理，通過Excel進行分析數(shù)據(jù)得到有用的信息，這個過程比較繁瑣，稍有失誤將會影響整個調查結果。基于大數(shù)據(jù)技術下的鳶烏賊資源調查可以提供標準化的數(shù)據(jù)結構，同時具有數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)以免數(shù)據(jù)丟失，從而保護數(shù)據(jù)的安全性，還能提供數(shù)據(jù)共享[11]。另外大數(shù)據(jù)技術可以幫助構建漁業(yè)云平臺，向相關的漁民提供在線查詢、數(shù)據(jù)分析、共享交流等服務[38]。將大數(shù)據(jù)技術應用于漁業(yè)資源管理中，有望為將來的漁業(yè)資源領域開辟一條新的道路。

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