《Frontiers in Mammal Science》：Using a shore-based radar system to improve whale-vessel strike risk assessments at the entrance to San Francisco Bay
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全球范围内，船舶碰撞是导致大型鲸类死亡的主要原因，尤其在繁忙海港附近鲸类聚集区域更为突出。鲸类—船舶碰撞（vessel strike）风险评估依赖于对本地船舶活动的全面理解。然而，此类评估常用的船舶交通数据多来自船舶广播的自动识别系统（AIS，Automati
全球范围内，船舶碰撞是导致大型鲸类死亡的主要原因，尤其在繁忙海港附近鲸类聚集区域更为突出。鲸类—船舶碰撞（vessel strike）风险评估依赖于对本地船舶活动的全面理解。然而，此类评估常用的船舶交通数据多来自船舶广播的自动识别系统（AIS，Automatic Identification System），许多船舶并不发送AIS信号。研究人员通过比较AIS与非AIS船舶活动格局，考察了上述评估中的关键数据空白。为此，研究人员采用创新岸基技术包ProtectedSeas Marine Monitor（M2），其复用现成船用雷达、AIS接收机与摄像机，对所有船舶交通进行跟踪。M2系统布设于金门海峡（Golden Gate Strait）——美国加利福尼亚州旧金山湾入口——提供一年分析数据。研究人员发现，受分析航迹中81%来自未发送AIS的船舶。非AIS船舶运行轨迹通常更不稳定，其季节趋势亦异于AIS船舶。浓雾等低能见度条件下，非AIS船舶在晴天达到的最高航速仍保持一致。该研究证明，仅用AIS数据建模碰撞风险会显著低估船舶交通活动；同时所述方法提供可行方案，该易部署岸基技术可在沿海或地理受限鲸类栖息地提供全面船舶数据，支撑稳健碰撞风险评估。
研究背景方面，船舶碰撞是全球大型鲸类死亡主因之一，在鲸类与高强度人类活动重叠水域尤为突出。传统鲸类—船舶碰撞风险评估依赖自动识别系统（AIS，Automatic Identification System）获取船舶交通数据，但AIS仅强制大型商船、载客超12人客船等发送信号，大量小型休闲船、商业渔船、帆船等未被覆盖。即便小型船舶亦可能造成致死性或亚致死性撞击，且活动范围广、缺乏针对性管理。因此仅用AIS会低估真实船舶压力，形成风险评估数据空白。旧金山湾既是油轮、货船等通达六大港口的咽喉，又是灰鲸（Eschrichtius robustus）与座头鲸（Megaptera novaeangliae）季节性栖息和取食地，碰撞风险突出，亟需更全面船舶监测。
研究人员在金门海峡Point Bonita布设移动式岸基系统ProtectedSeas Marine Monitor（M2），集成X波段船用雷达、AIS接收机与云台变焦摄像机，于2021年9月至2022年8月连续采集数据，并以每月分层随机4天、共47个分析日进行人工影像判读与非AIS船舶分类，比较AIS与非AIS船舶组成、季节、速度、加速/减速与航向偏离等运动特征，得出非AIS船舶占日间航迹81%、其活动格局显著不同于AIS船舶的结论。该成果发表于《Frontiers in Mammal Science》，意义在于证明岸基雷达可弥补AIS覆盖缺口，为城市化河口鲸类保护提供可推广监测方案。
关键技术方法上，研究人员使用M2系统：雷达提供2–3海里有效范围内全尺寸船舶每2–6秒更新位置与速度，AIS补充广播身份与动态数据，摄像机每约2分钟抓拍以人工判定非AIS船型；用空间100米、时间15秒、航速差小于1.5节、航向差小于10°规则关联雷达与AIS航迹，并剔除重复与异常；按月分层抽样4天共47天，人工将非AIS船分为休闲、帆船、商业、商业捕鱼、其他/未知等，再归并为大类；计算航迹时长、最大速度、最大加速度、最大减速度、航向标准差（course deviation），按晴/雾条件用分位数检验比较。样本为金门海峡M2有效覆盖范围内的过境船舶航迹，无实验试剂与分子操作。
研究结果如下。
3.1 AIS vs. non-AIS traffic：通过对47天3297条非AIS记录清洗，剩余3030条非AIS航迹占所有日间航迹3749条的81%；商业捕鱼船全部无AIS，游艇类98%无AIS，其他类82%无AIS，而货船、油轮、拖带船全有AIS。结论为金门入口船舶活动以非AIS为主。
3.2 Non-AIS traffic：非AIS中以小型机动船最多（1428条），休闲属性占44%，大型机动船仅16%为休闲，帆船100%休闲，商业捕鱼全为非休闲。结论为非AIS交通主体是小型休闲机动船。
3.3 Seasonal presence：AIS日计数各季较稳，秋到冬显著下降但中位数仍10–20艘；非AIS春到夏显著上升，夏季中位数与峰值最高（111与232），非AIS占比夏季达95%。商业捕鱼、大/小机动船夏季均显著多于春秋。结论为鲸类觅食夏季恰逢非AIS高峰，AIS单独使用会漏掉季节风险。
3.4 Movement characteristics：AIS中拖带船平均停留43分钟拉高均值，非AIS小船平均最快19.4节，加速/减速率更高；帆船航向偏离41.8°，拖带船48.9°。晴/雾比较中，雾天中位最大速度与减速度略低，但90分位极端速度无变化。结论为非AIS小船快、不可预测，雾天仍保高速，视觉外鲸喷难以发现故风险上升。
讨论部分总结：研究人员指出M2可连续独立监测，不仅服务碰撞评估，也可支撑小型/大型鲸类对交通声学行为与生理响应研究。金门入口AIS比例19%低于湾内66.1%，也低于加拿大、苏格兰等地，因都市休闲船多且只分析白天。非AIS休闲船数量大、操作者经验少、接近鲸类更近，是管理盲区。季节上非AIS夏天高峰与座头鲸觅食重叠，被AIS模型忽略。运动特征显示小船高加速/减速降低可预测性，但近距离高速时机动能力仍不足以避免撞击。雾中雷达见船不见鲸，非AIS船维持高速放大碰撞概率。局限包括岸基视线限制、昼间相机分类主观、未含夜航。
结论部分翻译：虽然AIS是有价值且易获取的船舶交通数据源，本研究结果表明AIS与雷达检测的船型覆盖差异很大，休闲船在AIS数据中尤其代表性不足。这证实在近岸鲸类—船舶碰撞风险评估中仅用AIS会严重低估船舶交通的数量与季节性，从而误判整体碰撞风险。风险评估唯有动态纳入鲸类出现与船舶交通的时空趋势才最有效。稳健船舶数据对识别高风险区、实施限速区与航道调整等管理至关重要。本研究展示一种可关键城市水道兼鲸类栖息地提供全面船舶数据的新型技术包。虽未利用M2固有移动性，未来可随栖息地变化迁站；沿海经济与鲸类分布变化下，改进船舶监测对科学风险评估与减缓碰撞风险愈发重要。
