本發(fā)明屬于捕撈位置優(yōu)化的，尤其涉及一種仔稚魚捕撈位置優(yōu)化處理方法。

背景技術(shù)：

1、漁業(yè)研究中，通過捕撈仔稚魚的方式，能夠評(píng)估魚類種群的健康狀況和繁殖情況，有助于評(píng)估魚類資源發(fā)展前景。目前仔稚魚的捕撈方式主要有兩種，一種是定樁設(shè)置網(wǎng)箱的靜態(tài)捕撈，例如中國專利（cn116831091a）公開了一種用于黃河干流的仔稚魚采集裝置，就是定樁捕撈，另一種是采用捕撈船進(jìn)行的動(dòng)態(tài)捕撈，例如中國專利（cn117775202b）公開了一種用于漁業(yè)資源調(diào)查的自動(dòng)作業(yè)漁船。并未有專門針對(duì)仔稚魚捕撈進(jìn)行優(yōu)化的方法，例如根據(jù)仔稚魚的常規(guī)特性，如何更好地進(jìn)行靜態(tài)定樁捕撈仔稚魚，如何更好地驅(qū)動(dòng)捕撈船進(jìn)行仔稚魚捕撈，或者定樁與捕撈船相互配合進(jìn)行仔稚魚捕撈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述背景技術(shù)所述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種仔稚魚捕撈位置優(yōu)化處理方法，針對(duì)要研究的自然水域中劃定捕撈區(qū)，根據(jù)測(cè)繪數(shù)據(jù)生成基于gis系統(tǒng)的捕撈區(qū)地圖，根據(jù)仔稚魚一般都比較喜歡水草周圍的特性，通過無人機(jī)拍攝并基于水草圖像檢測(cè)模型完成劃定捕撈水域中水草區(qū)域的識(shí)別，在水草區(qū)域內(nèi)以布置定樁網(wǎng)箱的方式進(jìn)行靜態(tài)捕撈，同時(shí)為了更充分地進(jìn)行捕撈，在劃定捕撈區(qū)域中水草區(qū)域以外的部分采用捕撈船進(jìn)行捕撈，能夠更加高效地、更加充分地完成劃定捕撈區(qū)域內(nèi)仔稚魚的捕撈工作，有助于更加準(zhǔn)確地評(píng)估當(dāng)?shù)佤~類資源的發(fā)展前景。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案在于：一種仔稚魚捕撈位置優(yōu)化處理方法，包括如下步驟：

3、s1、在自然水域劃定仔稚魚捕撈區(qū)域，從自然資源管理部門獲得劃定仔稚魚捕撈區(qū)域的測(cè)繪數(shù)據(jù)，導(dǎo)入gis系統(tǒng)；

4、s2、在gis系統(tǒng)中，采用網(wǎng)格法生成蛇形的無人機(jī)飛行路徑，將飛行路徑中各個(gè)線段的端點(diǎn)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星定位坐標(biāo)，輸出基于衛(wèi)星定位坐標(biāo)的無人機(jī)飛行軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

5、s3、將無人機(jī)飛行軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入無人機(jī)控制系統(tǒng)，無人機(jī)按照預(yù)定飛行高度h并以飛行速度v進(jìn)行飛行，同時(shí)無人機(jī)相機(jī)以拍攝頻率f進(jìn)行拍照，并將拍攝時(shí)衛(wèi)星定位坐標(biāo)和無人機(jī)的航向角寫入到圖片的元數(shù)據(jù)中，得到一個(gè)劃定仔稚魚捕撈區(qū)域的圖片數(shù)據(jù)集；

6、s4、將劃定仔稚魚捕撈區(qū)域的圖片數(shù)據(jù)集中的圖片，依次通過水草圖片檢測(cè)模型檢測(cè)出帶有水草的圖片，獲得所有檢測(cè)出的水草圖片，以及每個(gè)檢測(cè)出的水草圖片中水草面積及水草閉合區(qū)域的最小外接矩形坐標(biāo)，并提取出圖中exif元數(shù)據(jù)中讀取出對(duì)應(yīng)圖片中心的衛(wèi)星定位坐標(biāo)，將水草閉合區(qū)域的最小外接矩形的對(duì)角點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星定位坐標(biāo)，輸出包含圖中水草閉合區(qū)域的面積字段、水草閉合區(qū)域的最小外接矩形對(duì)角點(diǎn)衛(wèi)星定位坐標(biāo)字段的水草檢測(cè)數(shù)據(jù)；

7、s5、將水草檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入gis系統(tǒng)后高亮顯示，生成水草分布地圖，在gis系統(tǒng)中統(tǒng)計(jì)出每一個(gè)連續(xù)的水草區(qū)域的面積，按照網(wǎng)箱的覆蓋能力，計(jì)算出每個(gè)連續(xù)的水草區(qū)域的網(wǎng)箱投放數(shù)量；

8、s6、根據(jù)每個(gè)連續(xù)的水草區(qū)域?qū)?yīng)的網(wǎng)箱投放數(shù)量，在gis系統(tǒng)中計(jì)算每個(gè)連續(xù)水草區(qū)域按照面積均分為份后的網(wǎng)箱投放衛(wèi)星定位坐標(biāo)，輸出包含個(gè)網(wǎng)箱投放衛(wèi)星定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)的記錄，作為相應(yīng)的連續(xù)水草區(qū)域的屬性，并以高亮圓點(diǎn)的形式將所有的網(wǎng)箱投放衛(wèi)星定位坐標(biāo)顯示在水草分布地圖上；

9、s7、將gis系統(tǒng)中輸出網(wǎng)箱投放衛(wèi)星定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入便攜衛(wèi)星定位設(shè)備，在劃定仔稚魚捕撈區(qū)域中找到對(duì)應(yīng)地理位置布置網(wǎng)箱。

10、進(jìn)一步地，在步驟s3中，采用的無人機(jī)為具備定高飛行能力的無人機(jī)。

11、進(jìn)一步地，在步驟s3中，鏡頭豎直查下的無人機(jī)相機(jī)拍攝頻率f的公式為：

12、，

13、其中，f為無人機(jī)相機(jī)的拍攝頻率，v為無人機(jī)飛行速度，為相機(jī)的視野角度，相機(jī)的視野角度越大，單次拍攝的覆蓋范圍越廣，h為無人機(jī)的飛行高度，決定了拍攝區(qū)域的大小，飛行高度越高，拍攝視野范圍越大，o為重合度，用于確保相鄰照片的部分重疊，避免出現(xiàn)盲區(qū)。

14、進(jìn)一步地，在步驟s5中，連續(xù)的水草區(qū)域的網(wǎng)箱投放數(shù)量的計(jì)算公式為：，其中表示第i個(gè)連續(xù)水草區(qū)域的面積，s表示網(wǎng)箱的覆蓋面積，表示向上取整，以確保整個(gè)區(qū)域都被覆蓋。

15、進(jìn)一步地，還包括如下步驟：

16、s8、在gis系統(tǒng)中將水草區(qū)域設(shè)定為障礙物，采用自適應(yīng)剖分算法規(guī)劃出仔稚魚捕撈船的運(yùn)行軌跡，并生成帶有衛(wèi)星定位節(jié)點(diǎn)的捕撈航線，生成捕撈航線節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

17、s9、將捕撈航線節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入仔稚魚捕撈船的控制器中，在劃定仔稚魚捕撈區(qū)域中按照捕撈航線啟動(dòng)仔稚魚捕撈船，對(duì)劃定仔稚魚捕撈區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)捕撈。

18、進(jìn)一步地，步驟s8中生成捕撈航線的操作包括如下步驟：

19、s801、根據(jù)劃定仔稚魚捕撈區(qū)域的邊界生成一個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，,其中表示網(wǎng)格單元的索引，初始化的網(wǎng)格大小和捕撈寬度w相同；

20、s802、對(duì)于每一個(gè)網(wǎng)格單元，根據(jù)與劃定仔稚魚捕撈區(qū)域邊界和水草區(qū)域邊界的關(guān)系進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，如果一個(gè)網(wǎng)格單元同時(shí)包含水域邊界和淺水區(qū)邊界，或者位于不規(guī)則的區(qū)域邊緣，，也就是如果且，則細(xì)化該網(wǎng)格單元，細(xì)化過程可以采用四分法，將網(wǎng)格單元再細(xì)分為更小的網(wǎng)格單元，使其適應(yīng)復(fù)雜區(qū)域，且為了避免過度細(xì)化，設(shè)定最大剖分深度，如果細(xì)化深度超過，則不再細(xì)化；

21、s803、對(duì)于自適應(yīng)剖分后的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，在每個(gè)網(wǎng)格單元中生成平行航線，航線間隔為捕撈寬度w，但在細(xì)化的網(wǎng)格區(qū)域中，航線的方向和分布根據(jù)網(wǎng)格的形狀動(dòng)態(tài)調(diào)整，也就是在規(guī)則網(wǎng)格區(qū)域，航線為平行線，而在不規(guī)則網(wǎng)格區(qū)域，航線的方向可以根據(jù)網(wǎng)格形狀進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，確保覆蓋率，使得捕撈航線計(jì)算公式為：，其中，i為航線的索引編號(hào)，為第i條捕撈航線的位置坐標(biāo)，為起始捕撈航線的位置坐標(biāo)，w為捕撈寬度；

22、s804、使用水草區(qū)域邊界對(duì)生成的航線段進(jìn)行布爾操作，去除重疊部分，得到有效捕撈航線段，也就是；

23、s805、采用最近鄰算法優(yōu)化對(duì)有效捕撈航線段進(jìn)行全局優(yōu)化，計(jì)算航線之間的最短路徑；

24、s806、根據(jù)水域形狀和航線復(fù)雜度，動(dòng)態(tài)調(diào)整捕撈船的速度，在規(guī)則區(qū)域保持較高速度，在不規(guī)則區(qū)域減速以增加捕撈精度，的公式為：，其中表示仔稚魚捕撈船在網(wǎng)格單元內(nèi)的速度，為仔稚魚捕撈船的最大捕撈航行速度，為用于控制復(fù)雜度對(duì)速度的影響程度的復(fù)雜度調(diào)整系數(shù)，為第i,j個(gè)網(wǎng)格單元的復(fù)雜度值，復(fù)雜度越高，表示該網(wǎng)格區(qū)域越不規(guī)則或存在更多障礙，捕撈船需要減速。

25、進(jìn)一步地，在步驟s4中，水草圖片檢測(cè)模型的檢測(cè)過程包括如下步驟：

26、s4101、將待檢測(cè)圖片輸入訓(xùn)練好的模型，得到預(yù)測(cè)結(jié)果r，包括水草區(qū)域的邊界框及其置信度，并根據(jù)置信度閾值篩選出有效檢測(cè)；

27、s4102、根據(jù)識(shí)別出的水草區(qū)域邊界框的左上角坐標(biāo)（，）和右下角坐標(biāo)（，），計(jì)算出圖中水草區(qū)域的像素面積，；

28、s4103、根據(jù)地面采樣距離gsd和圖中水草區(qū)域的像素面積，計(jì)算出圖中水草區(qū)域?qū)?yīng)的實(shí)際面積，；

29、s4104、根據(jù)從圖中exif元數(shù)據(jù)中讀取出的對(duì)應(yīng)圖片中心的衛(wèi)星定位坐標(biāo)的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)（，）、航向角和圖片的尺寸，通過像素轉(zhuǎn)換為實(shí)際經(jīng)緯度坐標(biāo)的公式，分別計(jì)算出圖中水草區(qū)矩形框的左上角坐標(biāo)（，）和右下角坐標(biāo)（，）對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星定位經(jīng)度和維度坐標(biāo)。

30、進(jìn)一步地，在步驟s4103中，地面采樣距離gsd的計(jì)算公式為：，其中，h為無人機(jī)的飛行高度，為相機(jī)的視野角度，相機(jī)的視野角度越大，單次拍攝的覆蓋范圍越廣，為無人機(jī)相機(jī)圖像傳感器在對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度方向上的像素?cái)?shù)。

31、進(jìn)一步地，在步驟s4104中，像素轉(zhuǎn)換為實(shí)際經(jīng)緯度坐標(biāo)公式的計(jì)算包括以下步驟：

32、s1041、針對(duì)圖中任意一點(diǎn)（，），計(jì)算出相對(duì)于圖像中心（，）的偏移和，公式為和；

33、s1042、將偏移量和分別轉(zhuǎn)換為地理距離偏移量和，且公式為和；

34、s1043、使用旋轉(zhuǎn)矩陣調(diào)整地理距離偏移量和,且公式為；

35、；

36、s1044、將調(diào)整后的地理偏移量加到圖像中心的衛(wèi)星定位坐標(biāo)的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)（，）上，得到該像素點(diǎn)的實(shí)際經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo)，且公式為：

37、和，其中r為地球半徑，取值6371000m。

38、本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)，產(chǎn)生的有益效果如下：

39、1、本發(fā)明針對(duì)要研究的自然水域中劃定捕撈區(qū)，根據(jù)測(cè)繪數(shù)據(jù)生成基于gis系統(tǒng)的捕撈區(qū)地圖，根據(jù)仔稚魚一般都比較喜歡水草周圍的特性，通過無人機(jī)拍攝并基于水草圖像檢測(cè)模型完成劃定捕撈水域中水草區(qū)域的識(shí)別，在水草區(qū)域內(nèi)以布置定樁網(wǎng)箱的方式進(jìn)行靜態(tài)捕撈，同時(shí)為了更充分地進(jìn)行捕撈，在劃定捕撈區(qū)域中水草區(qū)域以外的部分采用捕撈船進(jìn)行捕撈，能夠更加高效地、更加充分地完成劃定捕撈區(qū)域內(nèi)仔稚魚的捕撈工作，有助于更加準(zhǔn)確地評(píng)估當(dāng)?shù)佤~類資源的發(fā)展前景。

40、2、本發(fā)明通過引入無人機(jī)拍攝、衛(wèi)星定位和gis系統(tǒng)的結(jié)合，相比人工隨機(jī)選取仔稚魚捕撈地點(diǎn)，能夠更加精確劃定仔稚魚的捕撈區(qū)域，且實(shí)現(xiàn)了水草區(qū)域的自動(dòng)檢測(cè)和網(wǎng)箱投放位置的優(yōu)化計(jì)算，減少了人為誤差，確保捕撈網(wǎng)箱準(zhǔn)確投放在魚類聚集的適宜位置，提升了捕撈效率和準(zhǔn)確性。

41、3、本發(fā)明通過gis系統(tǒng)生成的水草分布地圖和網(wǎng)箱捕撈位置的高亮顯示，能夠方便漁業(yè)管理人員更加直觀地掌握水草的空間分布情況，以進(jìn)行有效的捕撈網(wǎng)箱布置，進(jìn)而能夠更好地管理水域資源，且這種可視化管理方式便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策制定。

42、4、本發(fā)明通過提前檢測(cè)水草分布區(qū)域并自動(dòng)計(jì)算出網(wǎng)箱投放位置，減少了對(duì)水草等生態(tài)環(huán)境的干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)捕撈區(qū)域更加精確的劃定和網(wǎng)箱更加合理的分配。