《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：From trawl tracks to seabed substrate maps: integrating fisheries operational data and scientific datasets for low-cost mapping in Patagonia, Argentina
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摘要海底基质制图对于基于生态系统的管理、渔业监管和海洋空间规划至关重要。然而，由于海洋学调查成本高昂且物流要求高，高分辨率的海底表征在空间上仍然有限。在此，我们提出了一种低成本且可重复的框架，用于在 GIS 环境中整合异质数据源，包括渔船船长的作业记录、海图、卫星图像、沉积物
摘要
海底基质制图对于基于生态系统的管理、渔业监管和海洋空间规划至关重要。然而，由于海洋学调查成本高昂且物流要求高，高分辨率的海底表征在空间上仍然有限。在此，我们提出了一种低成本且可重复的框架，用于在 GIS 环境中整合异质数据源，包括渔船船长的作业记录、海图、卫星图像、沉积物样本、多波束声学数据和水下视频观测。该方法应用于阿根廷巴塔哥尼亚的圣胡安湾北部，这是一个高度生产力海洋区域，受到密集拖网的影响，却缺乏空间明确的海底信息。分类基质观测被转换为定量沉积物描述符，并通过空间插值生成连续的海底地图，随后使用经验渔业信息对其进行完善，并用科学数据集进行验证。验证显示，岩石底部和沉积物底部之间高度一致（95% 一致性；κ = 0.47），而更详细的沉积物类别之间中等一致（70% 一致性；κ = 0.48）。当科学验证数据被纳入插值时，接近 17% 的制图像素被修改，尽管大规模地貌模式保持稳定。产生的制图代表了圣胡安湾北部的第一张综合海底基质地图，并显示渔业作业信息可以显著提高数据有限的海洋区域的海底表征，为沿海系统的渔业管理、海洋空间规划和保护提供了相关的基线空间信息。
引言
海洋底栖生态系统日益受到累积且空间异质性的人为压力影响，包括捕捞、污染、栖息地退化和气候变化（Lotze 等，2006；Halpern 等，2008，2015）。尽管近几十年来海洋测绘倡议取得了重大进展，但海底与陆地环境相比仍严重探索不足，高分辨率的海底表征在空间上仍然有限，且在不同区域分布不均（Wright 和 Heyman，2008；Mayer 等，2018）。因此，缺乏有效管理海洋资源、保护敏感栖息地以及建立适当保护和管理策略所需的必要信息（Sanders 等，2011）。标准的底栖制图方法通常依赖于专门的海洋学调查，使用多波束回声测深仪、抓取采样器和拖曳成像系统，这些方法提供高分辨率空间信息，但需要大量的经济和物流资源，在大型沿海区域通常不可行，特别是在发展中国家（Wright 和 Heyman，2008；Brown 等，2011）。这些局限性限制了底栖调查的时空覆盖范围，约束了生态系统基于管理所需的基线底栖栖息地信息的生成，以及监测长期捕捞影响的监测计划。在强烈海底拖网的区域，这些信息尤为关键，因为基质类型强烈影响底栖群落结构、对机械扰动的脆弱性以及扰动后的恢复轨迹（Kaiser 等，2006；Hiddink 等，2017）。
将当地生态知识（LEK）和现有科学数据整合到地理信息系统（GIS）中，日益有助于在海洋环境中生成空间明确的生态信息（Teixeira 等，2013；Noble 等，2019）。利益相关者和渔民提供的经验数据已被认定为海洋环境生态空间信息的补充来源（例如，Teixeira 等，2017）。在渔业背景下，作业船只记录可以提供关于广泛空间尺度上环境条件和海底特征的间接信息（Russo 等，2014）。然而，只有少数研究定量地整合了渔业作业数据与沉积学和声学数据集进行海底基质制图（例如，Van der Reijden 等，2023）。
在广泛拖网的地区，如阿根廷大陆架（Amoroso 等，2018；Alberti 等，2026），开发成本效益高的基质制图方法具有高度相关性，特别是在圣胡安湾（SJG）等高生物多样性和生产力区域（Dans 等，2024）。圣胡安湾是一个具有保护意义的区域，部分受各种指定保护，包括巴塔哥尼亚南方跨辖区海洋海岸公园（PIMCPA）和最近宣布的巴塔哥尼亚蓝色省公园（Dans 等，2021；丘布特省政府，2025）。它在国家最重要的渔业资源生命周期中也发挥关键作用，这些资源是主要工业渔业的目标：阿根廷滑柔鱼（Merluccius hubbsi）和巴塔哥尼亚红虾（Pleoticus muelleri）（Trobbiani，2019；Dans 等，2021）。尽管具有生态和经济重要性，但关于底栖栖息地及其与捕捞活动相互作用的明确空间信息仍然稀缺且碎片化（Trobbiani，2019）。改进底栖栖息地地图和捕捞干扰，对于支持正在进行的海洋保护和空间规划倡议特别相关，这些倡议与巴塔哥尼亚海洋保护区的近期扩张有关。
本研究描述了一种可重复且可扩展的方法，用于整合多种数据源——包括渔业作业记录、海图、卫星图像、沉积物样本、声学调查和水下视频观测——以绘制海底基质。提出的方法使用地理参考的渔业作业记录，包括源自捕捞活动的分类底部描述，并将它们转换为适用于 GIS 环境中空间插值和建模的二进制变量。这种方法特别适用于科学信息有限，但海底拖网记录可以——直接或间接地——提供海底特征信息的区域。本研究提出了一个详细协议，用于有效整合长期渔业作业记录与异质科学数据集，为在数据有限的海洋区域生成海底基质地图提供了一个成本效益高且可靠的框架。
章节摘要
研究区域
研究沿圣胡安湾（SJG）北岸的西南大西洋进行。覆盖区域从北部的卡马罗内斯湾布兰卡岛（44.7°S）延伸至海岸以南约 40 公里处（45.4°S），从西部的拉萨岛（65.4°W）延伸至东部的昆塔诺岛（66.37°W）（图 1）。区域跨越约 5,100 km2，包括深度高达 100 米的沿海和陆架环境。研究区域的一部分与
结果
本工作的第一个成果是开发了一种详细的方法（概述于图 2），用于从各种数据源生成底部类型制图，例如航拍或卫星照片、海图以及渔民提供的信息（例如，捕捞记录）。作为该方法应用的例子，生成了圣胡安湾北部区域的底部制图（图 4）。在此制图中，“软基质”，在研究区域占主导地位，
讨论
近年来，海底测绘能力迅速进步，由声学系统、遥感工具和空间建模方法的发展所驱动。这些技术进步提高了海底表征的空间分辨率和准确性，但也增加了实施成本和操作复杂性（Brown 等，2011；Diesing 等，2016）。财政资源有限的国家需要低成本工具以实现快速和可及的
CRediT 作者贡献声明
Noela Sanchez-Carnero：撰写 – 原稿，可视化，验证，方法论，形式分析，数据整理。Jesus C. Compaire：撰写 – 审查与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法论。Alejo J. Irigoyen：撰写 – 审查与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，监督，方法论，调查，数据整理，构思。Ana M. Parma：撰写 – 审查与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
人工智能使用声明
人工智能被用作语言校正资源和生成图 2 的初始草图的资源。
资助
这项工作由国家科学技术促进局资助（项目 ANPCyT PICT–2012–0297：“面对沿海海洋生态系统多重利用时的保护科学支持。巴塔哥尼亚南方跨辖区沿海海洋公园邻近区域的捕捞活动及其影响”，ANPCyT PICT–2016–0218：“大西洋巴塔哥尼亚陆架海底拖网的生态足迹：干扰量化和预期
未引用参考文献
Trobbiani 和 Irigoyen，2016
利益冲突声明
? 作者声明以下可能被视为主观潜在竞争利益的经济利益/个人关系：Trobbiani Gaston 报告获得了丘布特省科学、技术和生产创新秘书处的财政支持。Trobbiani Gaston 报告获得了探险者俱乐部的财政支持。Ana Parma 报告获得了国家研究技术发展与促进局的财政支持
致谢
我们感谢所有受访的船长，特别是 Alejandro Pérez，感谢他们为本研究投入的时间，慷慨分享他们的知识并帮助我们解释他们的数据。我们感谢 Mónica Fernández 分享先前发表的数据，感谢 Patricia Rincón-Díaz 审阅手稿，感谢卡马罗内斯国家公园管理局的工作人员在野外工作期间的协助。MaxSea Naval S.L. 提供了本研究中使用的水文导航软件
Gastón Trobbiani|Jesus C. Compaire|Noela Sanchez-Carnero|Manuela Funes|Ana M. Parma|Alejo J. Irigoyen
海洋系统研究中心 (CESIMAR)，国家科学技术研究委员会 (CCT CENPAT–CONICET)。阿根廷，普埃尔托马德林 U9120ACD
