ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРНОГО СОСТАВА РЫБ В МНОГОВИДОВЫХ СКОПЛЕНИЯХ В ЕСТЕСТВЕННОЙ СРЕДЕ ОБИТАНИЯ
HYDROACOUSTIC METHOD OF DETERMINING SIZE COMPOSITION OF FISH IN MULTI-SPECIES CLUSTERS IN NATURAL HABITAT

Изобретение относится к промышленному рыболовству, промысловой и научно-исследовательской гидроакустике, позволяет определять размерный состав рыб в многовидовых скоплениях в естественной среде обитания (in situ) при выполнении тралово-акустических съемок (ТАС) запасов рыб, при ведении промысла, при исследованиях уловистости тралов и акустических характеристик рыб в зависимости от их вида и размера.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по своей сущности является «Гидроакустический способ определения размерного состава рыб в скоплениях в естественной среде обитания», созданный и используемый в институте ПИНРО (Пат. №2271552, Россия, МПК G01S 15/96, заявл. 29.04.2004, опубл. 10.03.2006. Бюл. №7. - 5 с.).
Использование прототипа в 2003-2013 гг. при выполнении ТАС запасов рыб, исследованиях уловистости тралов и акустических характеристик рыб выявило следующий его недостаток: обработка сил цели рыб выполняется при использовании только двух уравнений зависимости силы цели рыб от их длины, что не позволяет определять одновременно размерные составы рыб в многовидовых скоплениях с количеством видов более двух и распределения их сил цели. Этот недостаток существенно ограничивает возможности известного способа.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка путем расширения возможностей известного гидроакустического способа определения размерного состава рыб в скоплениях в естественной среде обитания (in situ).
Предлагаемый гидроакустический способ определения размерного состава рыб в многовидовых скоплениях основан, как и прототип, на использовании гидроакустических устройств (эхолотов или гидролокаторов), измеряющих и регистрирующих силы цели TS рыб и углы их расположения в акустическом луче антенны одновременно из двух любых центральных частей акустического луча относительно вертикальной оси в продольном "fore-and-aft (faa)" и поперечном "athwart (athw)" направлениях, выборе размерных интервалов длины рыб в линейном масштабе в диапазоне, охватывающем все размеры рыб, рассортировке сил цели рыб по интервалам силы цели, соответствующим выбранным размерным интервалам.
mini
maxi
min1
min2
1
1
1
mini
maxi
i
j
j
j
j
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе, по сравнению с прототипом, обработку сил цели всех видов рыб в исследуемом скоплении из двух любых центральных частей акустического луча, ограниченных углами "(faa1)" и "athw1" для первого луча и углами "(faa2)" и "athw2" для второго луча, осуществляют одновременно в несколько массивов, количество которых выбирают равным количеству видов рыб, и одновременно определяют размерные составы каждого из видов рыб в скоплении в соответствии с размерными диапазонами от L до L и уравнениями зависимости силы цели TS от длины L для каждого вида рыб, L, L и TS=A*lg(L)+B для первого вида рыб и L, L и TS=A*lg(L)+B для i-го вида рыб, причем коэффициенты A и B можно выбирать для каждого вида рыб i=1, 2, 3, …, m, где i - индекс вида рыб, a m - количество видов рыб.
mini
maxi
На основе данных о силах цели рыб для каждого размерного интервала в соответствии с размерными диапазонами от L до L и уравнениями зависимости силы цели от длины рыб определяют размерные составы каждого вид рыб, распределения их сил цели, средние силы цели и средние длины.
Сравнение полученных распределений сил цели и размерных составов позволяет с большей оперативностью и точностью определять зависимости силы цели от длины для разных видов рыб (уравнения силы цели) и определять размерные составы рыб в многовидовых скоплениях в естественной среде обитания (in situ) при выполнении тралово-акустических съемок (ТАС) запасов рыб, при ведении промысла, при исследованиях уловистости тралов и акустических характеристик рыб в зависимости от их вида и размера (in situ).
Технический результат предлагаемого решения заключается в расширении возможностей известного способа и более оперативном получении достоверных данных при исследовании многовидовых скоплений рыб в естественной среде обитания.
min
max
Способ осуществляют путем измерения сил цели рыб и углов их расположения относительно вертикальной оси в акустическом луче из двух любых центральных частей акустического луча антенны гидроакустического устройства, выбора для каждого размерного класса размерных интервалов длины рыб в линейном масштабе в диапазоне, охватывающем все размеры рыб, рассортировку сил цели рыб по интервалам сил цели, соответствующим выбранным линейным размерным интервалам, причем обработку осуществляют одновременно в несколько массивов данных, число которых выбирают равным количеству видов рыб в скоплении, и, используя соответствующие им размерные диапазоны от L до L и уравнения зависимости силы цели от длины рыб для каждого вида и сил цели рыб для каждого размерного класса, одновременно определяют размерные составы каждого из видов рыб в скоплении.
Предлагаемый способ реализован в программе пост-обработки "SALTSE" (Scattering Area Coefficient, Length and Target Strength Estimation).
На первом этапе при помощи эхолота проводят гидроакустическое обследование скоплений рыб в море и выполняют сбор и хранение акустических данных о силе цели рыб в виде RAW-файлов.
Затем выполняют пост-обработку RAW-файлов эхолота программой пост-обработки "SALTSE" (Scattering Area Coefficient, Length and Target Strength Estimation) с реализованным в ней предлагаемым способом:
thrmin
min
max
- вводят в программу значения углов двух центральных частей акустического луча от вертикальной оси в продольном "(faa1)", "faa2" и поперечном "athw1", "athw2" направлениях, минимальный порог регистрации силы цели TS, минимальное TS и максимальное TS значения силы цели, охватывающие все размеры рыб; граничные критерии по минимальной и максимальной длительности эхосигналов и фазовому сдвигу внутри эхосигналов для выделения и измерения TS только от одиночных рыб при наличии плотных скоплений и косяков;
min
max
- вводят в программу количество видов рыб, размерные диапазоны от L до L для каждого вида, размерные интервалы длины рыб для каждого размерного класса (L-интервалы) в линейном масштабе в диапазоне, охватывающем все размеры рыб, и уравнения силы цели для каждого вида;
- программа определяет и устанавливает интервалы сил цели (TS-интервалы) для каждого линейного интервала размерного класса (L-интервала) в соответствии с уравнениями силы цели;
min
max
- программа осуществляет рассортировку сил цели по TS-интервалам одновременно во всем диапазоне сил цели от TS до TS в два потока: первый - от рыб, попадающих в первую центральную часть акустического луча, ограниченную углами "(faa1)" в продольном и "(athw1)" в поперечном направлениях; второй - от рыб, попадающих во вторую центральную часть акустического луча, ограниченную углами "(faa2)" в продольном и "(athw2)" в поперечном направлениях;
- по результатам сравнения обоих потоков данных о распределении сил цели рыб по TS-интервалам при разных углах "(faa1)","(athw1)" и "(faa2)", "(athw2)" определяют границы TS-распределений для каждого вида рыб;
min
max
- на основе TS-распределений в пределах размерных диапазонов от L до L и уравнений зависимости силы цели от длины рыб для каждого вида рыб определяют одновременно размерные составы каждого вида рыб в многовидовом скоплении, их средние длины L и средние силы цели TS.
Таким образом, предлагаемый гидроакустический способ по сравнению с прототипом расширяет его возможности, обеспечивая одновременную оценку размерных составов и распределений сил цели каждого вида рыб в многовидовом скоплении. За счет одновременного получения данных достигается снижение затрат времени и, следовательно, достигается более оперативное определение размерных составов и распределений сил цели для каждого вида рыб в исследуемом скоплении, что в конечном итоге позволяет повысить точность и качественный уровень работ по оценке запасов рыб.
Примеры осуществления способа.
На рис. 1, 2, 3, 4 и 5 представлены размерно-видовые составы рыб в уловах и сравнительные оценки предлагаемым гидроакустическим (ГА) способом и программой пост-обработки "SALTSE" их размерных составов (L-распределений), средней длины , TS-распределений и средних значений , которые поясняют преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом.
Так, на рис. 1 представлен пример определения программой постобработки "SALTSE" TS-распределений,  одиночной рыбы, L-распределений и  рыб трех видов рыб (мойвы, пикши и трески) в трехвидовом скоплении в Баренцевом море.
На рис. 2 представлен пример определения программой постобработки "SALTSE" TS-распределений,  одиночной рыбы, L-распределений и  рыб четырех видов рыб (молоди мойвы, взрослой мойвы, пикши и трески) в четырехвидовом скоплении в Баренцевом море.
На рис. 3 представлен пример определения программой постобработки "SALTSE" TS-распределений,  одиночной рыбы, L-распределений и  рыб пяти видов рыб (мойвы, сельди, окуня-клювача, пикши и трески) в пятивидовом скоплении в Баренцевом море.
На рис. 4 представлен пример определения программой постобработки "SALTSE" TS-распределений,  одиночной рыбы, L-распределений и  рыб пяти видов рыб (молоди минтая, взрослого минтая, корюшки, сельди и наваги) в пятивидовом скоплении в Охотском море.
На рис. 5 представлен пример определения программой постобработки "SALTSE" TS-распределений,  одиночной рыбы, L-распределений и  рыб пяти видов рыб (молоди кильки, кильки анчоусовидной, кильки обыкновенной и осетровых) в пятивидовом скоплении в Каспийском море.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет с большей оперативностью и меньшими затратами труда определять размерные составы рыб в многовидовых скоплениях в естественной среде обитания (in situ) при выполнении тралово-акустических съемок (ТАС) запасов рыб, при исследованиях уловистости тралов и акустических характеристик рыб в зависимости от их вида и размера в естественной среде обитания.