近日，發(fā)表在《自然》上的一項新研究所繪制的地圖對海洋工業(yè)用途及其變化提供了前所未有的視角。這項由全球漁業(yè)觀察組織領導的研究利用AI機器學習和衛(wèi)星圖像創(chuàng)建了第一張大型船舶交通和海上基礎設施的全球地圖，發(fā)現了大量以前對公共監(jiān)測系統(tǒng)“黑暗”的活動。研究團隊結合衛(wèi)星圖像、船舶GPS數據和深度學習模型，繪制2017年至2021年世界沿海水域的工業(yè)船舶活動和海上能源基礎設施地圖。研究發(fā)現，世界上72%~76%的工業(yè)漁船沒有被公開跟蹤，其中大部分捕魚活動發(fā)生在南亞、東南亞和非洲。公共跟蹤系統(tǒng)中缺少21-30%的運輸和能源船舶活動。
這項研究使用機器學習和衛(wèi)星圖像創(chuàng)建了第一張全球船舶交通和海上基礎設施地圖，為以前未繪制地圖的海洋工業(yè)用途提供了前所未有的視角。圖源：2023年全球漁業(yè)觀察
全球超過10億人的主要食物來源依賴海洋，全球海洋漁業(yè)就提供了2.6億人就業(yè)。大約80%的貿易貨物通過海洋運輸，世界上近30%的石油產自近海油田并分布在全球。除了這些既定的海洋用途外，海上可再生能源、水產養(yǎng)殖和采礦業(yè)也在迅猛發(fā)展。所有這些工業(yè)為1.5–2.5萬億美元的“藍色經濟”提供了動力，其增長速度快于全球整體經濟，但也導致了環(huán)境的快速下降。三分之一的魚類種群超過了生物可持續(xù)水平，估計有30-50%的關鍵海洋棲息地因人類工業(yè)化而喪失。
由于缺乏全球觀測數據，人們無法了解藍色經濟在哪里以及如何擴張，以及它如何影響發(fā)展中國家和沿海社區(qū)。在陸地上，幾乎每條道路都有地圖，正在為每一個人造結構開發(fā)數據集，林業(yè)和農業(yè)等采掘業(yè)也在全球范圍內以公里為單位繪制地圖，并每月更新。然而，在海洋中，許多海船沒有提供其位置，或者沒有被公共監(jiān)測系統(tǒng)探測到，關于海上基礎設施發(fā)展和其他工業(yè)活動的信息往往是保密的。其結果是，人類繼續(xù)向海洋擴張的記錄很少。
“一場新的工業(yè)革命一直在我們的海洋中出現，直到現在還沒有被發(fā)現，”全球漁業(yè)觀察研究與創(chuàng)新主任、該研究的聯(lián)合首席作者David Kroodsma說。“在陸地上，我們有地球上幾乎每一條道路和建筑的詳細地圖。相比之下，我們海洋的增長在很大程度上被公眾所掩蓋。這項研究有助于消除盲點，并揭示人類在海洋活動的廣度和強度。”
研究人員分析了2017-2021年期間高達200萬GB的衛(wèi)星圖像，以探測六大洲沿海水域的船只和海上基礎設施，四分之三以上的工業(yè)活動集中在這些水域。通過將GPS數據與五年的雷達和光學圖像相結合，研究人員能夠識別出未能廣播其位置的船只。然后，他們利用機器學習得出結論，這些船只中哪些可能從事捕魚活動。
“從歷史上看，船只活動的記錄很少，這限制了我們對世界上最大的公共資源——海洋——如何被使用的理解，” 聯(lián)合首席作者、全球漁業(yè)觀察高級機器學習工程師費爾南多·保羅說。“通過將空間技術與最先進的機器學習相結合，我們以前所未有的規(guī)模繪制了未公開的海上工業(yè)活動圖。”
雖然并非所有船只都被法律要求提供其位置，但沒有公共監(jiān)測系統(tǒng)的船只，通常被稱為“黑暗艦隊”，對保護和管理自然資源構成了重大挑戰(zhàn)。研究人員在許多海洋保護區(qū)內發(fā)現了許多深色漁船，在許多國家的水域中發(fā)現了高度集中的船只，而公共監(jiān)測系統(tǒng)此前幾乎沒有船只活動。通過揭示黑暗的船只，我們創(chuàng)造了全球工業(yè)捕魚最全面的公眾形象。”
這項研究還顯示了人類在海洋中的活動是如何變化的。在新冠肺炎疫情期間，全球漁業(yè)活動下降了約12%，其中中國下降了8%，其他地方下降了14%。相比之下，運輸和能源船的活動保持穩(wěn)定。
研究期間，海上能源開發(fā)激增。石油結構增加了16%，而風力渦輪機增加了一倍多。到2021年，渦輪機的數量超過了石油平臺。中國的海上風能增長最為顯著，從2017年到2021年增長了9倍。
這項研究強調了這項新技術在應對氣候變化方面的潛力。繪制所有船只交通圖將提高對海洋溫室氣體排放的估計，而基礎設施地圖可以為風能開發(fā)提供信息，或有助于跟蹤石油勘探造成的海洋退化。
SkyTruth的地理空間工程師、合著者Christian Thomas表示：“識別海上基礎設施對于了解海上能源發(fā)展的影響和趨勢至關重要，也是我們檢測海洋污染事件并追究責任方責任的關鍵數據。”
研究中使用的開放數據和技術可以幫助政府、研究人員和民間社會識別潛在非法活動的熱點，確定工業(yè)漁船可能侵占傳統(tǒng)手工漁場的位置，或者更好地了解其水域中的船只交通。這種類型的衛(wèi)星監(jiān)測之前只對那些有能力付費的人開放。現在，所有國家都可以免費使用。這項研究標志著海洋管理和透明度新時代的開始。