新型和新兴的可持续渔业技术综述报告
新型和新兴的可持续 渔业技术综述 美国环保协会|海洋技术解决方案|2021年4月 新型和新兴的可持续渔业技术综述 作者： 美国环保协会 ChristopherCusackOmishaManglaniShemsJud KatieWestfallRodFujita NicoleSarto咨询 NicoleSartoPoppyBrittingham Fathom咨询 HuffMcGonigal 欲联系本报告作者，请通过edf.org/oceans/smart-boats提交信息。 目录 缩略词表5 1.引言7 2.变革性技术12 2.1传感器12 2.2卫星遥感16 2.3数据采集平台17 2.4智能手机20 2.5公民科学家21 2.6数据连通性21 2.7人工智能23 2.8数据系统和云24 2.9渔具改造25 2.10生物技术26 3.水上活动28 3.1渔获量和捕捞努力量核算28 3.1.1电子监控29 3.1.2电子报告32 3.1.3估算渔获量和捕捞努力量的遥感技术34 3.1.4岸基摄像机34 3.2合规监测35 3.2.1渔船跟踪装置35 3.2.2促进渔业监测、控制和监视的远程跟踪技术36 3.3资源丰度和生产力估算38 3.3.1摄像机视觉调查39 3.3.2用于评估的声学技术41 3.3.3环境DNA和遗传学42 3.4海洋生态系统监测44 3.4.1海洋生态系统测绘44 3.4.2污染监测46 3.4.3监测海洋动物健康状况47 3.4.4声学生态系统监测48 3.4.5珊瑚礁健康状况监测49 3.4.6海洋观测49 3.5提升供应链透明度50 3.5.1减少海产品欺诈53 3.5.2采购负责任海产品53 3.5.3跟踪小规模海产品54 3.6数据集成和管理55 3.6.1改进捕捞作业56 3.6.2利用海洋数据生态系统创造新价值58 4.海洋技术筹资环境60 4.1筹资渠道61 4.1.1政府机构62 4.1.2双边援助机构65 4.1.3国际金融机构66 4.1.4多边机构68 4.1.5慈善基金会69 4.1.6非政府组织72 4.1.7民间融资74 4.1.8加速器项目76 4.2近期筹资活动78 4.2.1增加筹资的资金量和多元性78 4.2.2各类技术的近期趋势79 4.2.3增长趋势的例外82 4.3展望未来83 4.3.1透明度83 4.3.2数据集成、访问和使用84 4.3.3机构能力建设84 4.3.4实施条件85 4.3.5小规模渔业86 4.3.6科研活动87 4.3.7新兴兴趣88 5.致谢90 6.参考文献91 缩略词表 ADB亚洲开发银行 AFMA澳大利亚渔业管理局 AFSC阿拉斯加渔业科学中心 AI人工智能 AIS自动识别系统 AWS亚马逊网络服务 BDCBerring数据集合 BDP大数据项目 BFAR菲律宾渔业与水产资源局 CI保护国际基金会 CPUE单位捕捞努力量渔获量 DARPA美国国防高级研究计划局 DFI发展金融机构 DL深度学习 DNB昼夜光带 DOV潜水员操作视频系统 EDF美国环保协会 EEZ专属经济区 EFCA欧洲渔业控制局 EIB欧洲投资银行 EIF欧洲投资基金 EM电子监控 EMR电子监控和电子报告 ERP企业资源计划 EU欧盟 FAD人工集鱼装置 FAO（联合国）粮食及农业组织 FIP渔业改进项目 GDST海产品可追溯性全球对话平台 GEF全球环境基金 GFW全球渔业观察 GPS全球定位系统 GSI遗传种群鉴定 GSM全球移动通信系统 IMO国际海事组织 IUU非法、不报告和不管制（捕鱼） JICA日本国际协力事业团 LiDAR激光雷达 MCS渔业监测、控制和监视 MPA海洋保护区 MSC海洋管理委员会 MSP海洋空间规划 NFC近场通信 NFWF美国国家鱼类和野生动物基金会 NGO非政府组织 NOAA美国国家海洋和大气管理局 OECD经济合作与发展组织PNA《瑙鲁协定》缔约国PSMA《港口国措施协定》 RFID射频识别 RFP需求建议书 ROV遥控潜水器 RUV远程水下航行器 SALT海产品合法性和可追溯性联盟 SAPO预警、预测和观测系统 SAR合成孔径雷达 SBI智能船舶倡议 SDG可持续发展目标 SERNAPESCA智利国家渔业与水产养殖局 SKSaltonstall-Kennedy索顿斯托尔-肯尼迪 SLAR合成孔径侧视雷达 SOF可持续海洋基金 SSF小规模渔业 TNC大自然保护协会 TUV拖曳式水下机器人 UAS无人机系统 UN联合国 USAID美国国际开发署 USGS美国地质调查局 USV无人水面艇 VIIRS可见光红外成像辐射仪套件 VMS渔船监测系统 WCPFC中西部太平洋渔业委员会 WCPO中西部太平洋 WWF世界自然基金会 1.引言 我们的海洋正处于一个拐点。20世纪不加节制的行为——对大部分可利用生物资源的过度开发，塑料和其他化学物质造成的过度污染，混乱无序和相互竞争的利益方激烈争夺海岸和海洋空间，以及采掘业的过度资本化——正在产生非常严重的影响，不仅严重威胁海洋生物和海洋生态系统，还严重威胁世界粮食安全和营养状况，依赖海洋生存的社区的生计以及人类的未来。随着越来越多的人意识到这一问题，这种情况开始有所缓解。 自第一次工业革命以来，人类经历了快速技术变革，这是导致世界海洋遭到大规模破坏的直接原因。这种广泛变革不仅给人类带来了前所未见的最大生存威胁——气候变暖，还显著提高了人类利用海洋矿产和生物资源的能力；陆地上的新制造工艺将大量废水废气排放至海洋和大气中；更先进的通信和交通运输技术快速推动全球化进程，颠覆了传统生活方式，更青睐基于消费的生活方式。具有讽刺意味的是，新兴技术不仅是导致我们造成如此大规模影响的原因，也是减轻和逆转这些影响必不可少的工具。在过去几十年里，我们实现了令人难以置信的广泛技术进步，这些进步正在影响地球上的每一个人。其中最重要的也许是通信网络规模的大规模扩张，现已覆盖地球的每一个角落（以及一定深度）。目前，全球智能手机用户已经达35亿，而手机使用的蜂窝网络速度越来越快，普及率越来越高。目前人类已向太空发射数万颗微型卫 星，其中一些只有烤奶酪三明治那么大1，这些卫星编织的网络已覆盖地球大部分地区。目前研究人员正在开发水声调制解调器2等水下通信方法。这些通信基础设施正在支持和推动一场数字革命。云计算使任何能够连接互联网的人都能够使用超级计算机，推动新技术获取的去中心化，并促进技术在全球的更广泛应用。新传感器技术正在扩大采集的数据类型——并降低数据采集成本——进而拓宽我们的视野，使我们能够更深入地了解海洋以及人类活动对海洋造成的影响。采用人工智能技术的新分析工具正在提高我们利用这些不断扩展的数据集的能力，这在不久之前仍是不可想象的。越来越多的用户能够利用更多信息创造更多价值，进而推动集成技术的开发，使单一信息源能够为多方所用。一种强调免费使用、访问和共享的数据管理范式正在取代信息巨石模式，即数据采集者才能存储和使用数据。 目前我们正在经历第四次工业革命，越来越多的集成技术被用于自动化生产过程，与此同时，第四次环保主义浪潮如火如荼，环境责任日益成为企业经营必不可少的一部分。这种关联关系是一个重大机会，我们可以利用新技术在企业经营过程中促进环境可持续性，如此一来便可推动全球大部分产业的结构重组——这种结构重组的核心支柱是数字技术的新兴潜力。全球大多数产业都在迅速向新范式转变，渔业却被落在了后面。这一现象背后存在诸多深层原因：渔民往往没有特许经营权而且组织不善，在政策过程中缺乏话语权；鱼类数量难以统计；渔民往往是独立经营者，高度分散并且难以追踪；许多渔业难以管理，导致渔业资源消耗量远远高于潜力。所有这些因素 （以及其他诸多因素）交织耦合，不仅导致难以“标准化”或“合理化”鱼类资源管理，也导致整个渔业管理更加复杂，不管是从后勤支持还是投资角度来看，渔业改进举步维艰。但是，导致渔业难以获得投资来推动技术进步的因素也代表着技术能够产生最重大影响，推动渔业大踏步迈向数字化未来的领域。 在过去十年里，尽管进展缓慢，渔业仍然实现了以技术为核心的人力、资本和政治资源的广泛动员，旨在扭转之前行动造成的影响，同时制定海洋可持续利用战略。 动员全球资源，促进海洋可持续利用日益紧迫，这一点也在联合国于2015年制定的可持续发展目标14（保护和可持续利用海洋和海洋资源促进可持续发展）3和“联合 1https://swarm.space/ 2http://www.teledynemarine.com/acoustic-modems 3https://sdgs.un.org/goals/goal14 国海洋科学促进可持续发展十年”（简称“海洋十年”）4中有所体现。“海洋十年”的总体目标是遏制海洋健康不断下滑的趋势，构建一个共同框架，汇集所有利益相关者，确保所有国家都能利用海洋科学，促进海洋可持续发展。其他备受关注的全球倡议包括联合国粮食及农业组织牵头的《港口国措施协定》（PSMA）5，拒绝为从事非法、不报告和不管制捕捞（IUU）的船舶提供服务（包括卸货），以此来打击IUU捕捞行为；此外，世界自然保护联盟（IUCN）呼吁到2030年至少保护地球上30%的海洋，禁止在保护区内开采资源（30×30）6。这些努力意味着人们开始意识到，海洋可持续利用面临的挑战过于严峻，仅采用零散、非系统性解决方案已无法解决。 如果没有新兴技术在其中发挥核心作用，这些倡议都无法实现。例如，《港口国措施协定》的成员国之所以能够确定对哪些船舶采取制裁措施，是因为它们采用了基于技术的船舶跟踪和海产品追溯系统。而为了划定“30×30”倡议的保护区，以便最大限度地保护生态系统，同时最小化与其他海洋资源使用者的冲突，我们必须了解并测绘海洋栖息地和人类活动的空间分布。联合国“海洋十年”规划的发布表明我们目前已经掌握大幅增进对海洋生态系统以及人类行动如何影响海洋的认识所需的技术。这类合作协议推动各国做出响应，在推动技术创新方面发挥着重要作用。例如，国际海事组织（IMO）的任务规定之一是要求到2050年将国际航运温室气体排放量减半7，这有助于提高在2030年前将零排放船舶推进系统投入市场的可能性（Leape等，2020年）。而国际海事组织的《渔船安全开普敦协定》8则可通过制定可实现的船舶建造和设计性能标准来协助降低商业渔船船员面临的风险。 政府法规可能是重要的创新驱动力，尤其是在监管机构重点关注制定体现当前技术进展，同时激励进一步创新和效率提升的法规的情况下。 政府也在为技术发展提供资金方面发挥着重要作用，并且是一个重要的融资渠道，例如获取世界银行投资。总体而言，渔业和海洋技术的筹资环境正在持续改善，越来越多的影响力基金和私营部门开始为技术发展和渔业改进提供追求收益的投资，对慈善机构、非政府组织（NGO）、政府和多边资金等传统资金来源进行补充。渔业技术发展和海洋可持续利用的产品和服务的成熟市场规模相对较小，因此相关融资一直具 4https://en.unesco.org/ocean-decade 5http://www.fao.org/port-state-measures/en/ 6https://www.iucn.org/resources/issues-briefs/marine-protected-areas-and-climate-change 7https://www.imo.org/en/MediaCentre/PressBriefings/Pages/06GHGinitialstrategy.aspx 8https://www.imo.org/en/MediaCentre/PressBriefings/Pages/25-Torremolinos-Conference.aspx 有挑战性。例如，具有明显商业价值的水产养殖创新的资金非常充足，但渔业监测和海洋科学的资金却相对较少。目前，这种现象正在发生变化。越来越多的组织开始采用“
