渔业电子监测数据的高时空分辨率具有双重作用：一是促进渔业可持续发展，二是加强对敏感栖息地的保护

《Frontiers in Marine Science》：The dual purpose of high spatiotemporal resolution of electronic monitoring data in fisheries: sustain fisheries and enhance protection of sensitive habitats

底拖网渔业通过BB电子监控系统获取高分辨率时空数据，可精准评估对海草栖息地的影响，而低分辨率VMS数据会导致估算偏差，凸显电子监控在生态系统管理中的重要性。

　　随着全球对生态系统导向的渔业管理需求日益增长，如何准确评估渔业活动对海洋生态系统的直接影响成为关键课题。特别是使用底部拖网设备进行捕捞的渔业，其对海底栖息地的物理干扰可能对海洋生物多样性产生深远影响。为了满足这一管理目标，需要具备高分辨率的远程电子监测数据，以精确识别渔业活动的实际位置，并评估其对生态系统的具体影响。这些数据不仅需要符合渔业活动的时空操作特性，还应与自然保护区的目标相匹配，如对栖息地和物种分布的保护需求。

本研究通过展示黑匣子（Black Box，简称BB）数据记录系统在评估贝类捕捞对海草床的影响方面的作用，揭示了高分辨率数据的重要性。研究发现，使用BB记录的实际捕捞轨迹能够明确显示与已知海草床分布无重叠，而使用低分辨率的渔船监控系统（VMS）记录的数据则显示了与海草床的重叠。此外，VMS数据中少数船只的记录显示出与适合海草生长的区域相比，与海草床重叠的面积是BB系统记录的全部渔船轨迹的2.5倍。这一发现强调了为渔船配备能够记录实际捕捞活动位置的电子监测系统的重要性，使我们能够更准确地追踪渔业活动对海洋生态系统的影响，并在结合高分辨率栖息地监测数据的基础上，实现系统性的生态系统导向渔业管理，从而确保自然保护区目标的实现。

过去二十年，渔业管理已从以物种为中心的策略发展为涵盖环境和生态影响的生态系统导向管理。这种转变使得渔业活动与自然环境保护之间的平衡成为必要，以确保人类活动不会对海洋生态系统造成显著威胁。渔业对海洋生态系统的影响包括直接的、间接的以及累积的，这些影响涉及海底栖息地、物种多样性及生态系统的生产力。特别是在使用底部拖网设备进行捕捞时，其对不同栖息地及其中的定居性和移动性底栖生物的影响尤为明显。因此，渔业监测与底栖栖息地的详细地图绘制成为评估此类渔业活动影响的关键手段。

在评估渔业足迹时，数据来源包括VMS、AIS以及其他电子监测系统（EM）。VMS和AIS已被证明在监测渔业努力方面有效，能够用于研究渔业活动，如量化拖网强度和追踪拖网路径。然而，对于小型渔船（SSF）而言，由于这些数据通常不记录实际的捕捞活动位置，因此在识别渔业活动方面存在局限。此外，一些国家如欧盟，仅要求长度超过10米的渔船填写捕捞日志，而超过12米的渔船才需安装VMS，导致小型渔船的捕捞信息有限，难以支持可持续管理或评估其对海洋生态系统的具体影响。这一问题在沿海水域尤为突出，因为这些区域往往分布着易受破坏的栖息地，如海草床。

为了解决这一问题，全球范围内已开始部署电子监测系统，包括带有摄像头和传感器的黑匣子系统，或通过平板电脑和智能手机进行电子报告和监测。这些系统不仅有助于提高监管合规性，还能够提供小型渔船的详细操作记录，从而支持整个渔业供应链的数字化追溯。此外，电子监测系统还能通过分析捕捞行为，用于分类渔业活动，为小型渔业管理提供更精确的工具。

在丹麦，所有贝类捕捞渔船自2012年秋季起必须安装并使用黑匣子系统。该系统通过记录渔船位置、速度（每10秒一次）以及卷扬机活动，来精确确定捕捞活动的位置。BB系统包括GPS模块用于记录渔船位置（在最佳条件下精度为2米，次佳条件下为10米），感应式接近传感器用于记录卷扬机的启动和停止时间，以及车载硬盘用于存储数据。这些数据在渔船进入覆盖区域后，会通过Wi-Fi或蜂窝网络自动传输至丹麦渔业管理局的中央数据库。BB数据相较于VMS和AIS，具有更高的时空分辨率，能够提供更精确的捕捞活动位置信息，无需通过速度过滤来区分捕捞与航行活动，因此在分析移动底部接触性捕捞设备对海底栖息地的影响时，BB数据能够提供更精细的空间细节。

为了确保BB数据的准确性，丹麦渔业管理局使用Black Box Analyzer软件对数据进行质量检查。该软件通过可视化捕捞活动数据，帮助评估三种不同的标准：卷扬机传感器的旋转方向、航行速度以及最低捕捞时间。通过这些标准，可以确定捕捞活动的开始和结束时间，并标记出哪些点属于捕捞轨迹。尽管手动检查过程较为耗时，但丹麦渔业管理局仍将其作为优先事项，以减少BB数据中的不准确性。手动检查能够识别错误，例如缺少逆时针旋转的卷扬机活动（表明捕捞活动的结束），并基于速度曲线手动定义捕捞轨迹的结束点。本研究使用了2013年至2021年间质量保证的BB数据，涵盖Lovns Bredning地区的贝类捕捞活动。

为了确定渔业活动对海草床的影响，需要结合渔业努力数据和海草床的分布数据。自2011年起，Lovns Bredning地区每年都会进行详细的视频调查，以评估海草床的分布情况。本研究使用了2019年的海草床数据，以评估现有分布与预测分布之间的重叠情况。根据欧盟水框架指令（WFD）的要求，任何活动如果妨碍了“良好环境状态”（GES）的实现，都是被禁止的。因此，保护现有的海草床以及未来可能形成海草床的区域是必要的。这可以通过实施措施，如设定固定的海草床深度限制，从而限制在该深度以下的活动，或通过关闭未来可能形成海草床的区域，同时允许在其他区域进行捕捞活动。对于尚未达到GES的区域，可能需要采用适应性管理方法，随着环境条件的改善，例如海草床的光照条件，逐步调整管理策略。

在2013年至2020年间，BB数据和VMS数据被用于评估已知海草床和预测海草床分布之间的重叠情况。BB数据提供了最高分辨率的时空信息，而VMS数据由于其较低的时空分辨率，导致评估结果的准确性较低。研究发现，使用低分辨率VMS数据（VMS网格）估算的渔业活动与适合海草生长的区域重叠面积为3.29平方公里，而使用高分辨率BB数据（BB网格）或BB多边形估算的重叠面积分别为2.11和1.94平方公里。这一结果表明，低分辨率数据往往会导致渔业足迹的高估，尤其是在分布较为集中的区域，其足迹可能在几百米范围内从零到多个重叠点。因此，即使是高分辨率的BB数据，如果将其以网格形式进行处理，特别是在使用大网格时，仍可能导致渔业足迹的高估，因为生态特征如栖息地往往分布在更小的尺度上。

在丹麦，所有贝类捕捞渔船必须安装BB系统，并按照欧盟法规填写捕捞日志。BB系统记录的捕捞轨迹（包括缓冲区）能够提供详细的渔业活动地图，有助于分析渔业活动对底栖栖息地的影响。与传统的VMS和AIS数据相比，BB数据能够更精确地反映实际的捕捞活动位置，从而支持更系统的渔业管理。然而，BB数据的分析仍面临一些技术挑战，如GPS位置记录错误（例如单点记录或记录在陆地上），或卷扬机活动传感器未能正常工作。因此，丹麦当局实施了手动数据质量检查，以确保渔业活动的准确空间分布。尽管手动检查过程较为耗时，但根据具体管理需求，可以考虑使用自动化流程来识别未包含或排除的无效捕捞轨迹，从而优化数据质量处理过程并降低成本。这将使BB系统更适用于监控大规模渔业，因为需要评估数千艘渔船的活动，手动检查将变得极为耗时和昂贵。

本研究还发现，使用VMS数据进行渔业足迹评估时，数据的分辨率对结果影响显著。例如，VMS数据由于其每小时的记录频率，导致在分析过程中可能低估渔业活动对底栖生态系统的具体影响。此外，VMS数据的低分辨率可能使对海草床的评估产生偏差，尤其是在需要区分不同时间段的活动时。因此，高分辨率的BB数据在分析渔业活动与海草床之间的重叠时，能够提供更精确的估算，从而支持更有效的生态系统导向管理。这些数据不仅有助于提高渔业管理的科学性和准确性，还能够为自然保护区目标的实现提供有力支持。

在欧盟，自2024年起，新的法规要求所有欧盟渔船以及在欧盟水域运营的非欧盟渔船必须使用VMS并提交电子捕捞报告，无论其规模大小。小型渔船被给予了至2028年的过渡期以适应这些新要求。尽管VMS的安装有助于提高对小型渔船的管理，但如本研究所示，带有感应式接近传感器的黑匣子系统能够提供更准确和详细的捕捞轨迹信息，从而显著增强对底部拖网设备渔业的监管和监控，保护易受破坏的底栖栖息地如海草床。目前，多种电子监测系统可供选择，但具体选择取决于各欧盟成员国的管理需求。这些高分辨率数据对于推进可靠的渔业足迹评估方法至关重要，能够指导未来的决策，支持生态系统导向管理，以实现自然保护区目标。