JP2019511783A - 灰色システムに基づく遠洋イカ類資源の存在度の予測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ある。灰色システム理論は、中国で有名な学者である▲トウ▼聚龍教授が1982年に打ち立てた新しい横断的学科であり、「一部の情報が既知、一部の情報が不明である」の「小さなサンプル」、「不十分な情報」の不確実性システムを研究対象として、主に「一部」の既知の情報の生成、開発により、重要な情報を抽出し、システム運転に対する効果的な制御を実現する。灰色予測は生データの処理及び灰色モデルの作成によって、システム発展のルールを発見して把握し、システムの将来の状態について科学的且つ定量的に予測する。しかし、同じ予測には異なる灰色予測モデルを利用することができ、従って、どの構造の灰色予測モデルは適切であり精度がより高いかは、比較して選択する必要がある。正確な予測モデルを選択すると、漁船の生産効率を効果的に向上させ、企業の年度計画のための参照を提供することができる。
灰色相関解析方法を用いて、遠洋イカ類資源の存在度の影響要素の灰色相関度の大きさを計算するステップ1と、
灰色相関度が大きい影響要素を資源の存在度予測モデルの要素として選択するステップ2と、
離散GMモデルを利用して、ステップ2で選択された要素を用いて遠洋イカ類資源の存在度の予測モデルを作成するステップ3と、
ステップ3の予測モデルに対して、要素データでCPUE値を計算し、実際のCPUE値と比較することにより取得された絶対値の大きさである相対誤差と、ステップ3のモデルで得られた模擬CPUE値シーケンスと実際のCPUE値シーケンスとの相関係数を用いる相関係数分析と、を含む有効性分析を行い、相対誤差が最小であり相関係数が最大であるモデルを最も適切な予測モデルとして選択するステップ4と、を含むことを特徴とする。
イカは太平洋北西部での重要な経済頭足類の1つである。一般的には冬春生まれ群及び秋生れ群に分けられ、その中でも、冬春生まれ群は中国の遠洋漁業の主な漁獲対象である。アカイカ冬春生まれ群の存在度に対する予測方法は、アカイカの生産統計データ及び産卵場環境データを用いて行われ、ステップ(1)〜ステップ (5)を含む。
と、
とを求め、
同様に以下の他のゼロ化値を取得することができ、
第2ステップ、|s0|、|si|及び|si -s0|を求める。
第3ステップ、絶対相関度を求める。
同様にそれぞれ
を求めることができる。
X(0)=(46.54,52.50,53.20,59.94,71.76,80.98,89.93,103.27,113.84,138.40,155.57,160.82) として選択する。
X(1)=(46.54,99.04,152.24,212.18,283,94,364.92,454.85,558.12,671.96、810.36,965.93,ll26.75) を生成する。
計算結果及びテスト
以下の表の計算結果及び後退代入テストから分かるように、上記モデルの実際値とフィッティング値との平均相対誤差が2.19%である。計算結果の精確度及び信頼度がより高いことが示され、このため、灰色シーケンス予測モデルは海洋漁獲量の予測に適用できると考えられる。
(5)8種類の予測モデルに対して有効性テストを行った結果、GM(O,1)、GM(O,2)、GM(O,3)、GM(O,4)、GM(1,1)、GM(1,2)、GM(1,3)モデルの予測精度はいずれも60-80%の間であり、平均精度は75%であり、GM(1,4)モデルの予測相対精度は90%以上である。従って、灰色関連モデルGM(1,4)構造をアカイカ冬春生まれ群資源の存在度の予測方法として選択する。
単位努力量当たり漁獲量(catch per unit effort、CPUE)で大西洋南西部のアルゼンチンイレツクスの資源の存在度を特徴付けして研究を行い、計算方法は以下のとおりである。
式中、Cは年間漁獲量(t)、Bは年間漁船総数(vessel)、CPUEの単位はt・vessel−1である。
離散したGM(0,N)モデルを用いてアルゼンチンイレツクスの資源の存在度を予測し、選択した各月のSSTのシーケンス値と翌年のCPUEのシーケンス値との間の灰色絶対相関度がより大きな点を要素として利用し、複数種のGM(0,N)灰色予測モデルを作成する。それぞれ、
解決案1:6月と7月の灰色絶対相関度が0.90より大きいすべての点のSSTの平均値の2つの要素を含むGM(0,3)モデル。
表2 アルゼンチンイレツクス予測モデルの相関係数
表3 アルゼンチンイレツクス予測モデルの相対誤差
本研究では、研究領域1°×1°での各点のSSTシーケンス値を環境要素とし、灰色相関解析と灰色モデル予測方法を用い、大西洋南西部のアルゼンチンイレツクスの資源の存在度を予測する。灰色モデル予測結果(表3)から分かるように、環境要素は6-8月の灰色絶対相関度が0.90より大きいすべての点のSSTの平均値を含むモデル、すなわちモデル4は、精度が最も高く、2016年についての予測の正確率が95%以上と高い。ただし、2003-2004年、2006年、2008-2009年、2014-2015年は当年のCPUEの変化傾向とは僅かな差が存在することも認められ、これは、大西洋南西部の2004-2008年にSSTが大きく変化し、アルゼンチンイレツクスの2004-2008年の資源の存在度がSSTと顕著な負の相関を示すという伍玉梅等の研究と一致し、アルゼンチンイレツクス個体群の回遊経路及び回遊時間の違いにより引き起こされる可能性がある。また、モデルにおける環境要素の選択とモデルの効果から分かるように、環境要素として6月と7月の灰色絶対相関度が0.9より大きいすべての点のSSTを含むモデルの効果は、モデル2とモデル3より高く、このことから、6月と7月の産卵場のSSTによる翌年のCPUEへの影響がより高いことが分かり、この2ヶ月の大西洋南西部のアルゼンチンイレツクス資源の存在度予測モデルの作成は肝要なことである。モデル2において、環境要素として7月のSSTを含まず、モデルが予測した2016年の資源の存在度の相対誤差は354%と高く(表3)、このことから、7月は大西洋南西部のアルゼンチンイレツクスの主な産卵月であることが示されている。
Claims (5)
- 灰色システムに基づく遠洋イカ類資源の存在度の予測方法であって、
灰色相関解析方法を用いて、遠洋イカ類資源の存在度の影響要素の灰色相関度の大きさを計算するステップ1と、
灰色相関度が大きい影響要素を資源の存在度予測モデルの要素として選択するステップ2と、
離散GMモデルを利用して、ステップ2で選択された要素を用いて遠洋イカ類資源の存在度の予測モデルを作成するステップ3と、
ステップ3の予測モデルに対して、要素データでCPUE値を計算し、実際のCPUE値と比較することにより取得された絶対値の大きさである相対誤差と、ステップ3のモデルで得られた模擬CPUE値シーケンスと実際のCPUE値シーケンスとの相関係数を用いる相関係数分析と、を含む有効性分析を行い、相対誤差が最小であり相関係数が最大であるモデルを最も適切な予測モデルとして選択するステップ4と、を含むことを特徴とする灰色システムに基づく遠洋イカ類資源の存在度の予測方法。 - 冬春生まれアカイカについて、灰色相関度が大きい影響要素は海表面温度SSTと、PDOと、nino3.4異常と、クロロフィル濃度chl-aとを備えることを特徴とする請求項1に記載の灰色システムに基づく遠洋イカ類資源の存在度の予測方法。
- 冬春生まれアカイカ資源の存在度に対する予測は、リモートセンシング衛星でnino3.4異常、PDOデータ、海表面温度SST、クロロフィル濃度chl-aの4つの海洋環境と気候要素を取得するステップ(1)と、4つの海洋環境及び気候要素に対して灰色相関解析を行い、すなわち、当年のCPUE値をマザーシーケンス、当年の産卵時間内の各月の産卵場の環境指標及び気候指標をサブシーケンスとして、それぞれ各サブシーケンスとマザーシーケンスとの灰色絶対相関度を計算し、灰色絶対相関度の大きさによって各指標の重要性を評価するステップ(2)と、灰色相関解析の結果に基づいて、相関度が最高である4つの要素として、3月の産卵場の平均海表面温度SST、1月の太平洋十年規模振動PDO、4月のnino3.4異常、4月の平均クロロフィル濃度chl-aを選択するステップ(3)と、選択した4つの要素に基づいて、灰色システムに基づく、GM(O,1)、GM(O,2)、GM(O,3)、GM(O,4)、GM(1,1)、GM(1,2)、GM(1,3)、GM(1,4)の8種類のアカイカ冬春生まれ群資源の存在度の予測モデルを作成するステップ(4)と、8種類の予測モデルに対して有効性テストを行った結果、モデルGM(1,4)構造は最も最適な太平洋北西部のイカ冬春生まれ資源の存在度の予測モデルであるステップ(5)と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の灰色システムに基づく遠洋イカ類資源の存在度の予測方法。
- 大西洋南西部のアルゼンチンイレツクスについて、灰色相関度が大きい影響要素は、6、7、8月の45°〜66°W、32°〜43°S海域のSSTを含むことを特徴とする請求項1に記載の灰色システムに基づく遠洋イカ類資源の存在度の予測方法。
- 大西洋南西部のアルゼンチンイレツクス資源の存在度に対する予測は、6-8月の産卵海域内の各点の海洋表面温度のサブシーケンスと翌年CPUEマザーシーケンスで灰色相関度計算を行い、産卵場海域における灰色相関度が0.9より大きい点のSSTを大西洋南西部のアルゼンチンイレツクス資源の存在度予測モデルの影響要素として選択するステップ1)と、6月と7月の灰色絶対相関度が0.90より大きいすべての点のSSTの平均値の2つの要素を含むGM(0,3)モデルと、6月と8月の灰色絶対相関度が0.90より大きいすべての点のSSTの平均値の2つの要素を含むGM(0,3)モデルと、7月と8月の灰色絶対相関度が0.90より大きいすべての点のSSTの平均値の2つの要素を含むGM(0,3)モデルと、6-8月の灰色絶対相関度が0.90より大きいすべての点のSSTの平均値の3つの要素を含むGM(0,4)モデルとの複数種のGM(0,N)灰色予測モデルを作成するステップ2)と、4種の予測モデルに対して有効性テストを行った結果、モデルGM(0,4)構造は最も最適な大西洋南西部のアルゼンチンイレツクス資源の存在度の予測モデルであるステップ3)と、を備えることを特徴とする請求項4に記載の灰色システムに基づく遠洋イカ類資源の存在度の予測方法。
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