【国科报告厅】大数据在海洋科学与水产养殖领域的应用 - 海洋污染预警系统

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海洋科学和水产养殖是两个关系到人类生存和发展的重要领域。随着科技的进步和数据技术的应用，大数据技术在这些领域中的应用也日益受到重视。大数据的应用可以提供全面而准确的数据支持，帮助我们更好地了解海洋环境和水产物种。本文将探讨大数据在海洋科学与水产养殖领域的应用研究，以期对未来的科研和生产提供有益的参考。

一、海洋监测领域

1. 海洋环境数据收集和分析海洋环境数据是了解海洋生态系统健康状况、预测海洋灾害等重要信息的基础，而大数据在海洋监测领域发挥着关键作用。大数据技术可以帮助收集和整合来自多个传感器、观测站以及遥感数据等多个来源的海洋环境数据。通过这种方式，大数据可以提高数据收集效率和覆盖范围，从而提供更全面和准确的海洋环境数据。2. 海洋生态研究大数据在海洋生态研究中有着广泛的应用。首先，大数据可以帮助生态学家收集和分析海洋生态系统的各种生物数据。通过对多个观测站、传感器和卫星遥感数据的整合，可以获得关于海洋生物群落分布、生态相互关系和物种丰富度等信息。这有助于推动对海洋生态系统的深入研究和理解。供图/ 广为海洋

二、海洋资源管理

1. 渔业资源评估和捕捞管理在海洋资源管理中，大数据分析在渔业资源评估和捕捞管理方面发挥着关键作用。通过收集、整理和分析各种相关数据，如渔业生物学、海洋气候、渔船位置和捕获情况等，可以更准确地评估渔业资源的健康状况，并制定相应的保护措施和管理策略。大数据技术可以被用来分析和理解渔业生物学数据。通过监测渔业资源的种群密度、分布区域和生长趋势等数据，可以得出对渔具选择、渔期和渔区规划等方面的有益建议。此外，大数据技术还可以帮助评估和预测不同渔业资源的受捕量，从而合理安排捕捞计划，避免过度捕捞和渔业资源枯竭。大数据分析可以提供准确的渔船位置数据。通过对渔船航迹和作业信息的分析，可以了解渔船的活动范围、渔捞强度和捕获效率等情况。这有助于监测渔业活动的合法性、推动海洋渔业法规的执行以及防止非法捕捞行为的发生。大数据还可以与海洋气候数据结合使用，以支持渔业资源评估和捕捞管理。通过分析海洋气候变化对渔业资源的影响，如水温、海洋盐度和潮汐等因素，可以预测资源的分布变化和数量波动趋势，从而指导渔船选择最佳的捕捞区域和时间。大数据在渔业资源评估和捕捞管理中的应用不仅可以提供科学依据和决策支持，还能够促进可持续发展和生态保护。它将继续在海洋科学与水产养殖领域发挥巨大的推动作用，为实现海洋资源的可持续利用和保护提供更有效的手段和方法。供图/广为海洋2. 海洋保护区规划和管理大数据在海洋保护区规划和管理中的应用案例是非常重要的。通过对海洋环境、物种分布、生态系统状况等相关数据进行收集和分析，可以为海洋保护区的规划和管理提供科学依据，进一步提高保护区的效益和管理能力。大数据可以帮助识别和评估海洋保护区的潜在价值。通过收集各种海洋数据，如水质、沉积物、海洋生物和生态系统的相关信息，可以对海洋保护区内的生态资源进行综合分析。这种分析可以揭示保护区所具有的生态功能、重要性和脆弱性，并为制定科学合理的保护措施提供支持。大数据可以帮助监测海洋保护区的状况和变化。通过使用遥感技术和传感器网络等手段，可以实时获取海洋环境的相关数据，包括水温、海流、营养盐含量等。这些数据可以用来监测保护区内生物多样性的动态变化，以及人类活动对保护区的影响。同时，大数据还可以帮助提前发现海洋污染和灾害事件，从而采取及时的应对措施，维护海洋生态系统的健康和稳定。大数据还可以促进海洋保护区的规划和管理的精细化。利用大数据分析技术，可以对保护区内的生态环境、物种资源和生态系统功能进行空间分析和模拟。这种空间分析和模拟可以帮助确定保护区的边界和划分方式，优化保护区的设计方案，提高保护区的适应性和可持续性。 ( i' n8 J6 b1 k3 t1 m! B

三、海洋灾害预警

1.海洋气象和海洋地震预警目前，随着技术的不断发展，大数据在海洋灾害预警中的应用变得越来越重要。在海洋气象和海洋地震预警方面，大数据技术发挥着关键的作用。大数据技术可以通过收集、整理和分析海洋气象数据，提供更准确的气象预报信息。海洋气象的变化对海洋航行、渔业经营等活动具有重要影响。利用大数据技术，可以实时收集海洋气象数据，包括风向、风力、海浪高度、海水温度等信息，并与历史数据进行比对和分析，从而准确预测未来的气象变化。这样，不仅可以帮助海上航行者做出更准确的航线规划，提高航行安全性，也能够提醒渔民及时采取措施保护渔船和渔业资源，减少损失。大数据技术还可以应用于海洋地震预警中。海洋地震是引发海啸等一系列灾害的重要原因之一。通过大数据技术，可以实时监测海洋地震活动，并快速分析地震的规模、强度和区域范围等信息。这样，就能够及时发出地震预警，提醒沿海地区的居民和相关部门采取紧急措施，减少地震可能带来的损失。大数据技术在海洋灾害预警中的应用对于保护海洋资源、提高海上安全性具有重要意义。通过准确预测气象和地震等海洋灾害，可以及时采取措施应对，最大程度地减少损失并保护人民生命财产安全。因此，进一步发展和应用大数据技术，提高海洋灾害预警能力，是当前海洋科学与水产养殖领域研究的重要方向。2. 海啸和海洋污染预警大数据技术在海啸和海洋污染预警方面的应用，为保护海洋生态环境和维护人类利益提供了有效手段。通过海洋观测设备和传感器等工具，收集大量的海洋环境数据，并结合先进的数据处理和分析算法，实现对海啸和海洋污染的早期预警。针对海啸预警，大数据技术可以通过实时监测浪高、地震等数据指标，结合历史海啸事件数据和气象信息，构建预警模型。通过实时分析海洋环境数据的变化趋势，大数据技术可以提供准确的海啸预警信息，帮助相关部门和居民采取及时有效的防护措施，减少人员伤亡和财产损失。在海洋污染预警方面，大数据技术可以实时收集水体中的化学物质、重金属等污染物的浓度和分布数据，并结合海洋流动模型和气象数据，进行动态分析和预测。通过建立污染物扩散模型和事件反应模型，大数据技术可以对污染源的位置、规模和影响范围进行准确预测，及时发布预警信息，协助相关部门采取紧急应对措施，最大程度地减少海洋生态环境的损害。

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图/海上溢油智能监测及扩散预测系统 广为海洋

四、水产养殖技术改进

1. 水质监测和养殖环境管理大数据在水产养殖领域的应用，为水质监测和养殖环境管理提供了重要的支持。通过采集和分析大量的数据，可以实时监测养殖水体的水质参数，如溶氧量、水温、pH值等。这些数据可以帮助养殖人员及时了解养殖环境的变化，及时采取相应的措施，以保障养殖动物的生长和健康。大数据可以辅助养殖人员进行精细化的养殖环境管理。通过对大量不同因素的数据进行综合分析，可以为养殖人员提供科学的决策依据。比如，在控制饲料投放量时，大数据可以根据养殖水体的水质状况、养殖动物的需求量等因素进行精确的调控，从而达到最佳养殖效果。此外，大数据还可以帮助养殖人员预测养殖动物的生长轨迹，提前做好相应的养殖准备工作。大数据在水质监测和养殖环境管理中的应用，可以帮助养殖业实现精确化、智能化管理，提高养殖效益和资源利用效率。2. 水产养殖种类选择和养殖技术改进大数据在水产养殖种类选择和养殖技术改进中的应用案例丰富多样。首先，在水产养殖种类选择方面，大数据可以通过分析历史数据和市场需求，预测不同水产养殖品种的发展趋势和市场前景。养殖人员可以根据这些数据进行科学的种源选择，提高养殖投入与产出的匹配度。同时，大数据还可以辅助养殖人员进行交叉种养和多功能水产养殖的规划，以最大程度地利用养殖资源和提高养殖效益。在养殖技术改进方面，大数据可以通过对大量养殖数据的分析和挖掘，发现养殖中存在的问题和潜在的风险，并提供相应的解决方案。通过学习和总结历史数据中的经验教训，养殖人员可以优化养殖工艺和技术流程，提高养殖的可持续性和稳定性。此外，大数据还可以帮助养殖人员进行智能化的养殖管理，通过监测和分析数据，实现精细化的饲养和疾病防控，提高养殖动物的健康和生长效益。 ; K' r% B* E' g9 o

结语

大数据技术在海洋科学与水产养殖领域中的应用研究展示了其巨大的潜力和重要性。通过真实而准确的数据收集和分析，我们可以更好地了解海洋环境和水产物种，提供科学的决策支持和解决方案。大数据技术为海洋资源管理、海洋灾害预警以及水产养殖技术改进等提供了新的思路和途径。我们应该进一步研究和应用大数据技术，促进海洋科学和水产养殖领域的可持续发展。

来源 | 选自2023年高等教育科研论坛桂林分论坛论文集作者 | 李子音 上海海洋大学 水产与生命学院来源：数智海洋

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