■文 / 孫芳

聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）2018年發(fā)布的《2018世界漁業(yè)與水產(chǎn)養(yǎng)殖狀況》報告指出：截止到2015年，全世界的野生魚類資源中有33%處于過度捕撈狀態(tài)，更有科學家稱當前全球80%的漁業(yè)資源已經(jīng)枯竭，到2048年海洋中將無魚可捕，雖然有些危言聳聽，但卻引起了全球?qū)Ｑ蟮闹匾暎?如何進行可持續(xù)漁業(yè)管理已經(jīng)提上了全球乃至各個國家的管理日程。

隨著計算機網(wǎng)絡、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機器深度學習、區(qū)塊鏈技術(shù)、遙感和地理信息系統(tǒng)等新興科技的探索和運用，全球漁業(yè)管理的可持續(xù)性，高效性、透明性和可追溯性得到了極大提高。例如人們可以通過計算機網(wǎng)絡、遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)來獲取、處理和傳遞各類漁業(yè)信息；通過海洋漁業(yè)船位監(jiān)測系統(tǒng)，收集船舶和漁獲物動態(tài)信息；通過區(qū)塊鏈技術(shù)進行水產(chǎn)品的供應和質(zhì)量追溯，獲得安全、可持續(xù)的信息等。中國作為全球漁業(yè)大國，也在探索向可持續(xù)漁業(yè)管理轉(zhuǎn)型，正在試點的限額捕撈制度是中國漁業(yè)管理改革重要措施之一，然而該項舉措面臨的挑戰(zhàn)是缺乏準確高效的漁業(yè)數(shù)據(jù)。沒有有效的漁業(yè)數(shù)據(jù)則無法進行科學總可捕量的設定、無法確定漁民的準確漁獲量，以及漁民是否遵守捕撈限額。而基于現(xiàn)代科技的電子監(jiān)測系統(tǒng)可以高效、準確地獲得漁業(yè)相關(guān)的信息，為實現(xiàn)漁業(yè)可持續(xù)管理、促進漁業(yè)轉(zhuǎn)型和改進提供基礎科學數(shù)據(jù)。

當前，漁業(yè)電子監(jiān)測技術(shù)在美國、加拿大、歐盟等國家得到廣泛的應用。本文對漁業(yè)電子監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀和主要目標，在不同漁業(yè)類型上應用以及漁業(yè)電子監(jiān)測系統(tǒng)所需的設備、基礎設施和成本等進行了總結(jié)。為加速探索新興技術(shù)在漁業(yè)上的應用，實現(xiàn)漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，美國環(huán)保協(xié)會啟動“智能船舶（Smart Boat Initiative）”計劃，同時發(fā)布科學技術(shù)助力漁業(yè)發(fā)展報告、漁業(yè)電子監(jiān)測技術(shù)指南和美國西海岸和墨西哥加利福尼亞灣的漁業(yè)電子監(jiān)測試點項目成果報告。

電子監(jiān)測目標及其所需的數(shù)據(jù)

電子監(jiān)測系統(tǒng)主要包括兩部分：一是電子監(jiān)測系統(tǒng)的電子設備，包括攝像機、計算機、漁具傳感器和GPS收發(fā)器等；二是進行數(shù)據(jù)收集、存儲、傳輸、分析和利用的處理系統(tǒng)，經(jīng)過分析處理后的結(jié)果主要應用到漁業(yè)管理中。

漁業(yè)監(jiān)測目標主要取決于漁業(yè)管理目標，不同的漁業(yè)管理目標所需的數(shù)據(jù)和監(jiān)測設備是不同的。通常，漁業(yè)電子監(jiān)測主要包括船載攝像機、平板電腦和電子日志，分別用于監(jiān)測和記錄捕撈位置、漁獲量、兼捕、丟棄漁獲、漁具的利用、保護物種等捕撈活動信息。因此，根據(jù)具體需求設計電子監(jiān)測系統(tǒng)將有助于實現(xiàn)漁業(yè)管理的目標（見表1）。

表1

表2

電子監(jiān)測技術(shù)在不同類型漁具上的具體應用

電子監(jiān)測系統(tǒng)可用于多種捕撈漁具的監(jiān)測，可以根據(jù)所采用的漁具類型和監(jiān)測目標進行監(jiān)測系統(tǒng)的設計，給出一些案例（見表2）。

必要的服務和成本

電子監(jiān)測主要涉及4方面的成本：項目管理；船載設備購買、安裝和維護；數(shù)據(jù)傳輸和存儲；數(shù)據(jù)審查和處理。

1.項目管理。包括數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和審計標準的開發(fā)、電子監(jiān)測系統(tǒng)組件的選擇和管理、管理者和漁民間的高效溝通，并確保電子監(jiān)測的產(chǎn)出可以應用到漁業(yè)管理上。項目管理的成本包括很多方面，其中最重要的是人力成本。為了保證電子監(jiān)測項目的順利實施，需要成立由所有的漁業(yè)利益相關(guān)方代表構(gòu)成的電子監(jiān)測工作組，包括政府官員、管理機構(gòu)、漁民和科學家。

除負責上述工作的管理者和電子監(jiān)測工作組外，還需要技術(shù)經(jīng)理確保電子監(jiān)測設備和數(shù)據(jù)傳輸過程順利進行。技術(shù)經(jīng)理通常是電子監(jiān)測供應商公司的員工，其管理成本通常包括在每艘船只的服務費中。

2.船載電子監(jiān)測設備的購買、安裝和維護。占項目成本的比重很大，尤其是前期成本。然而，這些成本可以被分攤到預期的設備有效期內(nèi)，通常設備的有效期大于5年。

攝像機可以采用具有寬闊視野和良好低光性能、且清晰度越來越高的數(shù)碼攝像機。內(nèi)置移動部件的攝像機通常不是很準確，因此大多數(shù)電子監(jiān)測服務商使用固定鏡頭，閉合電路，防水攝像機，防水攝像機已在海洋環(huán)境中試驗過，成本為80-400美元。為了減少所需攝像機的總數(shù)，一些供應商開始使用具有180度或360度鏡頭的攝像機，但所需攝像機數(shù)量取決于具體監(jiān)控目標。通常情況下，1臺攝像機就能夠?qū)崿F(xiàn)保證符合漁具管理規(guī)定的基本監(jiān)測，但為了符合丟棄漁獲的限制或者計算和識別漁獲量，則需要4-5個攝像機。

漁具傳感器通常是測量流體壓力的液壓傳感器或者滾筒旋轉(zhuǎn)感應傳感器。這些傳感器用于提供獨立的捕撈活動記錄，并發(fā)射信號通知電子監(jiān)測攝像機開始記錄。目前已經(jīng)有很多關(guān)于使用人工智能(AI)進行活動識別的研究，這不僅會消除對漁具傳感器的需求，而且還提供視頻注釋，以便在需要分析視頻片段時提醒人類檢查員。

控制單元是電子監(jiān)測系統(tǒng)的大腦，通常是桌面計算單元，而且現(xiàn)在較常用的是定制設計，例如在運輸行業(yè)或者電子監(jiān)測服務商專門開發(fā)的定制設計?？刂茊卧獙碜詳z像機、傳感器和GPS單元的數(shù)據(jù)進行合成并將數(shù)據(jù)存儲到可移動的方便交換和郵寄給管理者的固態(tài)硬盤上（容量1-4TB）。

用戶界面主要保證漁民能夠查看他們的電子監(jiān)測系統(tǒng)是否正常工作。用戶界面通常是一個安裝在駕駛艙的視頻屏幕，在大多數(shù)情況下，漁民能夠看到數(shù)據(jù)被記錄但不能進行修改。

3.數(shù)據(jù)傳輸和存儲，也是很重要的考慮因素。通常情況下數(shù)據(jù)被寫入移動固態(tài)硬盤上，當漁船回到港口后，硬盤會被拆下郵寄給管理者。管理機構(gòu)通常擁有大型的、具有很多硬盤驅(qū)動器插槽的存儲服務器。這些服務器需要在其他服務器備份。最近正在嘗試通過蜂窩網(wǎng)絡等無線網(wǎng)絡進行電子監(jiān)測視頻和傳感器數(shù)據(jù)的傳輸。衛(wèi)星傳輸雖然可行但成本太高。隨著機器深度學習技術(shù)和數(shù)據(jù)解析技術(shù)的發(fā)展，僅傳輸必要的相關(guān)子集則可以大幅減少無線傳輸成本（減少50%-90%）。無線傳輸數(shù)據(jù)的云存儲可能比私人服務器存儲更劃算，但有時也可能不經(jīng)濟。

4. 數(shù)據(jù)審查和處理。當審查員對電子監(jiān)測數(shù)據(jù)進行審查和處理仍需要訓練有素的視頻分析員時，數(shù)據(jù)審查和處理的成本會很高。數(shù)據(jù)分析員經(jīng)常采用審查軟件將視頻和傳感器數(shù)據(jù)與拖拽、陷阱或延繩釣檢索等捕撈航次的第一特征相結(jié)合， 分析員根據(jù)審查目標快速地瀏覽視頻，并使用軟件生成管理數(shù)據(jù)。如果目標是監(jiān)測丟棄漁獲活動，以3倍或者4倍的速度進行視頻瀏覽。如果目標是計數(shù)和識別物種則需要以實時的速度瀏覽視頻。最后，數(shù)據(jù)被生成一個漁業(yè)管理者可用的表單，例如電子表單或者關(guān)系數(shù)據(jù)庫表單。

隨著科技的發(fā)展，漁業(yè)監(jiān)測方法日趨多樣化，根據(jù)生成的數(shù)據(jù)流類型、所需的專業(yè)知識、利益相關(guān)者的必要參與水平、基礎設施投入的要求和成本等各不相同，如何確保監(jiān)測計劃的收益大于成本至關(guān)重要。通常情況下，采用多攝像頭的綜合監(jiān)測系統(tǒng)可以獲得高度翔實的數(shù)據(jù)，但相對成本較高， 一些傳統(tǒng)的小型漁業(yè)無法負擔，不過現(xiàn)在已有很多低成本的替代產(chǎn)品同樣可以實現(xiàn)所需的監(jiān)測目標，并已經(jīng)應用到南美和東南亞等地區(qū)的小型漁業(yè)上。