1.一种面向海洋牧场的动态监管方法,其特征在于,具体步骤包括:步骤1:采集海洋牧场的生物参数和环境参数,所述生物参数具体为生物密度、生物运动速度、生物种群数量以及生物种类数量,所述环境参数具体为水温、盐度、溶解氧以及pH;
步骤2:基于无量纲化处理后的生物密度、生物运动速度、水温、盐度、溶解氧和pH数据,生成生物活性指数;基于无量纲化处理后的生物种群数量、生物种类数量和水温数据,生成生态健康指数;
步骤3:将生物活性指数和生态健康指数综合,进行相关性分析,生成用于反映海洋牧场整体状态的综合检测指标;
步骤4:将综合检测指标与预设的评估阈值进行比较,并根据比较的结果,综合评估海洋牧场的生态状况,并指导管理决策;
所述生成综合检测指标,所依据的公式如下:
其中,Dcombined为综合检测指标,Ba为生物活性指数,τ为其预设的比例系数,He为生态健康指数,ω为其预设的比例系数,且ω>τ>0,C3为第三常数修正指数。
2.根据权利要求1所述的一种面向海洋牧场的动态监管方法,其特征在于:所述采集生物密度所依据的具体逻辑为:启动声纳系统,在监测区域内进行巡航,发射声波并记录返回信号,利用图像处理技术对声纳数据进行进一步分析,识别不同种类的生物体,并统计出各种生物的生物体数量,将第i种生物的生物体数量标定为Nb(i),i为生物种类的索引,且i∈(1,k),k为生物种类数量;
获取监测区域体积V:测量监测区域的长度、宽度和深度,并计算体积:V=L*W*H
其中,V为监测区域体积,L为监测区域的长度,W为监测区域的宽度,H为监测区域的深度;
使用如下公式计算生物密度:
其中,Db(i)为第i种生物的生物密度;
所述采集生物运动速度所依据的具体逻辑为:
在水下的监测区域内定期拍摄视频,记录生物运动,识别出生物体的种类及其坐标,通过分析每个生物体在不同时间点的坐标,计算生物体在两次拍摄之间的位移:其中,Δd为生物体位移,(x1,y1,z1)为第一次测量时的坐标,(x2,y2,z2)为第二次测量时的坐标;
计算两次拍摄之间的时间间隔:
Δt=t2‑t1
其中,Δt为两次拍摄的时间间隔,t1为第一次拍摄的时间,t2为第二次拍摄的时间;
依据如下公式计算生物体的运动速度:
其中,Vb为生物体的运动速度,Δd为生物位移,Δt为两次拍摄的时间间隔;
计算同一种类生物体的运动速度均值,并将其作为该种生物的生物运动速度,将第i种生物的生物运动速度标定为Vb(i);
使用如下公式计算生物种群数量:
其中,N为生物种群数量。
3.根据权利要求1所述的一种面向海洋牧场的动态监管方法,其特征在于:所述采集海洋牧场环境参数的过程,具体为:使用水质监测仪测量海洋牧场的水温、溶解氧、盐度和pH值,并将测量的水温记作T,将测量的溶解氧记作O2,将测量的盐度记为S,将测量的pH值记为P;
将采集到的水体温度与预设的温度评估阈值进行比较,若超出阈值范围,则计算出当前水体温度与预设阈值的差,记为ΔT;若未超出阈值范围,则在后续计算生物活性指数时,不纳入计算;
将采集到的水体盐度S与预设的盐度评估阈值进行比较,若超出阈值范围,则计算出当前水体盐度与预设阈值的差,记为ΔS;若未超出阈值范围,则在后续计算生物活性指数时,不纳入计算;
将采集到的水体pH值与预设的pH评估阈值进行比较,若超出阈值范围,则计算出当前水体pH值与预设阈值的差,记为ΔP;若未超出阈值范围,则在后续计算生物活性指数时,不纳入计算。
4.根据权利要求2所述的一种面向海洋牧场的动态监管方法,其特征在于:所述生成生物活性指数,所依据的公式如下:其中,Ba为生物活性指数,O2为溶解氧,ΔT为水体温度与预设阈值的差,ΔS为水体盐度与预设阈值的差,ΔP为水体pH值与预设阈值的差,γ (i)为第i种生物的预设权重,且μ、 为预设比例系数,且 C1为第一常数修正指数。
5.根据权利要求1所述的一种面向海洋牧场的动态监管方法,其特征在于:所述生成生态健康指数,所依据的公式如下:其中,He为生态健康指数,Nb为生物种群数量,α为其预设的比例系数,k为生物种类数量,β为其预设的比例系数,且β>α>0,T为水体温度, 是一个指数衰减函数,表示水温对于生态健康指数的影响,(T‑25)表示当前温度与最理想水温25摄氏度之间的差值,C2为第二常数修正指数。
6.根据权利要求1所述的一种面向海洋牧场的动态监管方法,其特征在于:所述将综合检测指标与预设的评估阈值进行比较的过程,具体为:当Dcombined≤0.5DY时,表示综合检测指标Dcombined显著低于正常区间,即在危机区间,立即进行全面评估,需要暂停捕捞、进行生态修复或其他保护措施;
当0.5DY
当Dcombined>DY时,表示综合检测指标Dcombined在正常区间范围,即在正常区间,表明生态系统健康,生物活动正常,在此情况下,维持现有捕捞与养殖策略;
其中,Dcombined为综合检测指标,DY为预设的评估阈值。
7.一种面向海洋牧场的动态监管系统,其特征在于:所述一种面向海洋牧场的动态监管系统用于执行权利要求1‑6任一项所述的一种面向海洋牧场的动态监管方法,包括:数据采集模块,用于采集海洋牧场的生物参数和环境参数,所述生物参数具体为生物密度、生物运动速度、生物种群数量以及生物种类数量,所述环境参数具体为水温、盐度、溶解氧以及pH;
数据处理模块,基于无量纲化处理后的生物密度、生物运动速度、水温、盐度、溶解氧和pH数据,生成生物活性指数;基于无量纲化处理后的生物种群数量、生物种类数量和水温数据,生成生态健康指数;
指标生成模块,用于将生物活性指数和生态健康指数综合,进行相关性分析,生成用于反映海洋牧场整体状态的综合检测指标;
动态监管模块,用于将综合检测指标与预设的评估阈值进行比较,并根据比较的结果,综合评估海洋牧场的生态状况,并指导管理决策。