Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tích hợp công nghệ viễn thám và GIS trong xây dựng mô hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương (Thunnus albacares và T.obesus)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ

NGUYỄN DUY THÀNH

NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP CƠNG NGHỆ VIỄN
THÁM VÀ GIS TRONG XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO
NGƯ TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG
(Thunnus albacares và T.obesus)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

i

HÀ NỘI, NĂM 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO

ii
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ

NGUYỄN DUY THÀNH

NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP CƠNG NGHỆ VIỄN
THÁM VÀ GIS TRONG XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO
NGƯ TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG
(Thunnus albacares và T.obesus)

NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ
MÃ SỐ: 9.52.05.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. NGUYỄN ĐÌNH DƯƠNG
2. TS. CHU TIẾN VĨNH

HÀ NỘI, NĂM 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng bản
thân tơi. Tồn bộ q trình nghiên cứu được tiến hành một cách khoa học, các
số liệu, kết quả trình bày trong luận án là chính xác, trung thực và chưa từng
được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào. Các thơng tin trích dẫn trong luận án
có nguồn gốc rõ ràng.

Tác giả luận án

Nguyễn Duy Thành


ii
LỜI CẢM ƠN
Luận án được hồn thành tại phịng Nghiên cứu Đo vẽ ảnh và Viễn thám
- Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS.
Nguyễn Đình Dương và TS. Chu Tiến Vĩnh
Trong q trình thực hiên luận án, tác giả ln nhận được sự giúp đỡ của

các cán bộ thuộc các phòng Nghiên cứu Đo vẽ ảnh và Viễn thám, phòng Khoa
học, Đào tạo, Hợp tác quốc tế và Tạp chí thuộc Viện Khoa học Đo đạc và Bản
đồ; Viện nghiên cứu Hải sản
Xin chân thành cảm ơn chủ nhiệm các Đề tài/Dự án: Dự án Điều tra
chung Việt Nam - Trung Quốc, Điều tra tổng thể biến động nguồn lợi hải sản
ven biển Việt Nam từ năm 2016 đến 2020, Điều tra ngư trường, Nghiên cứu
các giải pháp nâng cao chất lượng dự báo cá ngừ đại dương… đã cho phép
Nghiên cứu sinh khai thác và sử dụng số liệu để hoàn thiện luận án; Cảm ơn
các Chi Cục bảo vệ nguồn lợi thủy sản các tỉnh Bình Định, Phú n và Khánh
Hịa đã tạo điều kiện cho tơi trong quá trình triển khai thu thập số liệu trên các
đội tàu khai thác trên biển và tại các cảng cá.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến tất cả các nhà
khoa học, các thầy cô giáo, các cơ quan, các bạn đồng nghiệp và những người
thân đã tận tình giúp đỡ nghiên cứu sinh hoàn thành luận án.


iii
MỤC LỤC
.....................................................................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG .............................................................................. ix
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của luận án ....................................................................................... 1
2. Mục tiêu của luận án ............................................................................................... 4
3. Nội dung nghiên cứu vụ của luận án ....................................................................... 4
4. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................. 5
5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 5

6. Hướng tiếp cận ........................................................................................................ 5
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ............................................................. 6
7.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................ 6
7.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 6
8. Luận điểm bảo vệ .................................................................................................... 7
9. Điểm mới của luận án ............................................................................................. 7
10. Kết cấu của luận án ............................................................................................... 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................. 9
1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ....................................................................... 9
1.1.1. Đặc điểm sinh học, sinh thái của cá ngừ vây vàng ...................................... 9
1.1.2. Đặc điểm sinh học, sinh thái của cá ngừ mắt to ........................................ 13
1.1.3. Dự báo ngư trường ..................................................................................... 18
1.1.4. Viễn thám trong nghiên cứu dự báo ngư trường khai thác ........................ 22
1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ..................................................................... 30
1.2.1. Dự báo ngư trường ..................................................................................... 30
1.2.2. Viễn thám trong nghiên cứu dự báo ngư trường khai thác ........................ 40
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO NGƯ
TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG ................................................... 43
2.1. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu ...................................................................... 43
2.2. Thông tin, dữ liệu nghiên cứu ............................................................................ 45


iv
2.2.1. Thông tin, dữ liệu nghề cá ngừ đại dương ................................................. 45
2.2.2. Thông tin, dữ liệu hải dương học............................................................... 48
2.2.3. Tri thức bản địa .......................................................................................... 52
2.3. Phương pháp viễn thám trong nghiên cứu biển ................................................. 53
2.5. Tích hợp tri thức bản địa, dữ liệu nghề cá, dữ liệu viễn thám để xây dựng mơ
hình dự báo ................................................................................................................ 55
2.6. Đề xuất quy trình dự báo .................................................................................... 59

Bước 1 bao gồm 04 bước: .................................................................................... 60
Bước 2 bao gồm 04 bước: .................................................................................... 62
Bước 3 bao gồm 04 bước: .................................................................................... 63
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ KIỂM CHỨNG MƠ HÌNH DỰ BÁO NGƯ
TRƯỜNG KHAI THÁC CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG ................................................... 67
3.1. Khu vực thực nghiệm ......................................................................................... 67
3.2. Dữ liệu thực nghiệm ........................................................................................... 69
3.2.2. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt nước biển (SST) .................................................. 77
3.2.3. Dữ liệu Chlorophyll-a ................................................................................ 80
3.3. Kết quả thực nghiệm mơ hình ............................................................................ 83
3.3.1. Dữ liệu đầu vào .......................................................................................... 83
3.3.2. Xác định mối liên hệ cá và môi trường bằng phương pháp phân tích khơng
gian....................................................................................................................... 84
3.4. Đánh giá so sánh, kiểm chứng ......................................................................... 100
3.4.1. Kết quả kiểm chứng độc lập dự báo thực nghiệm ngư trường nghề câu . 101
3.4.2. Kết quả đánh giá kiểm chứng độc lập trên tàu câu khai thác cá ngừ mắt to
(CNMT) ............................................................................................................. 102
3.4.3. Kết quả đánh giá kiểm chứng độc lập trên tàu câu khai thác cá ngừ vây vàng
(CNVV) ............................................................................................................. 103
3.5. Đề xuất một số giải pháp áp dụng kết quả dự báo ngư trường ........................ 105
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 107
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .............................................. 109
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................... 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 110


v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ALMRV

Assessment of the Living

Đánh giá nguồn lợi sinh vật

Marine Resources in Viet

biển Việt Nam

Nam
AHP

Analytic Hierarchy Process

Q trình phân cấp phân tích

Bathy

Bathymetry

Địa hình đáy
Cơ sở dữ liệu

CSDL
Collecte Localisation

Công ty thu thập ảnh vệ tinh

Satellites

của Pháp (Công ty CLS)

CPUE

Catch per unit effort

Năng suất khai thác

Curts

Currents

Dòng chảy

CHLa

Chlorophyll a

Diệp lục

CLS

Động vật phù du

DVPD

Xoáy nước

EKE

eddy kinetic energy

GIS

Geographic Information system Hệ thông tin địa lý

GHRSST

Group for High Resolution

Nhiệt độ bề mề biển đội phân

Sea Surface Temperature

giải cao

The length based

Phân tích chiều dài

LCA

Cohort Analysis
MERIS

MGET

medium-spectral resolution,

Ảnh quang học phổ độ phân

imaging spectrometer

giải trung bình

Marine Geospatial Ecology

Cơng cụ địa sinh thái biển

Tools
MODIS
AQUA

- The Moderate Resolution
Imaging Spectroradiometer -

Ảnh quang học phổ độ phân
giải trung bình


vi

MOVIMAR

Monitoring Vietnam Marine

Dự án Hệ thống quan sát tàu

Resources

cá, vùng đánh bắt và nguồn

lợi thủy sản bằng công nghệ
vệ tinh

NOAA

SEAFDEC

The National Oceanic and

Cơ quan khí quyển và đại

Atmospheric Administration

dương Hoa Kỳ

The Southeast Asian

Trung tâm phát triển nghề cá

Fisheries Development

Đông Nam Á

Center
SSH

Sea Surface Height

Độ cao bề mặt biển

SST

Sea Surface Temperature

Nhiệt độ bề mặt biển

TVPD
WCPFC

Thực vật phù du
The Western and Central

Ủy ban nghề cá Trung tây

Pacific Fisheries

Thái Bình Dương

Commission


vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hướng tiếp cận nghiên cứu của luận án. ........................................... 6
Hình 2.1. Dự liệu hải dương cùng tỷ lệ với thời gian được chồng xếp xác định
vị trí đánh bắt (Robinson Mugo và cộng sự, 2011). ................................ 44
Hình 2.2. Hệ thống trạm điều tra nguồn lợi cá nổi lớn ................................... 47
Hình 2.3. Số lượt trạm quan trắc các yếu tố khí tượng-hải dương ................. 51
Hình 2.4. Lập qerry để chiết rút dữ liệu trong tools MGET trên phần mềm
ArcGIS ..................................................................................................... 54

Hình 2.5. Phân bố sản lượng khai thác cá ngừ................................................ 56
Hình 2.6. Phân bố sản lượng khai thác cá ngừ và các chỉ số hải dương ......... 57
Hình 2.7. Kết quả dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương................. 57
Hình 2.8. Quy trình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại đương ở vùng
biển Việt Nam .......................................................................................... 59
Hình 3.1. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 68
Hình 3.2. Ngư trường khai thác truyền thống mùa gió Đơng Bắc (trái) và Tây
Nam (phải) từ điều tra kiến thức bản địa ................................................ 73
Hình 3. 3. Sản phẩm MOD09GA đã được hiểu chỉnh phổ ............................. 74
Hình 3. 4. Các cảnh ảnh chụp khu vực nghiên cứu ........................................ 75
Hình 3. 5. Tổ hợp màu thực 4 cảnh ảnh sản phẩm MOD09GA ..................... 75
Hình 3.6. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt nước biển trung bình tháng ...................... 79
Hình 3.7. Dữ liệu Chlorophyll a trung bình tháng .......................................... 82
Hình 3.8. Số liệu phân bố điểm khai thác giai đoạn 2013-2015 ..................... 85
Hình 3. 9. Dữ liệu nhiệt độ bề mặt biển .......................................................... 87
Hình 3.10. Phân cấp dữ liệu hải dương học: SST (A); CHL (B); SSH (C);
EKE (D) ................................................................................................... 88
Hình 3.11. Phân bố dữ liệu nội suy sản lượng khai thác cá ngừ trung bình
thàng của nhiều (2013- 2015) và dữ liệu hải dương học tương ứng. (A):
SST, (B) CHL(C): SSH, (D):EKE ........................................................... 93


viii
Hình 3.12. Kết quả dự báo ngư trường khai thác cá ngừ mắt to và cá ngừ vây
vàng, tháng 11 năm 2017 ......................................................................... 99
Hình 3. 13. Hiệu quả áp dụng công tác dự báo trong hoạt động khai thác nghề
câu tại 8 tỉnh khảo sát ............................................................................ 100
Hình 3.14. Số lượng mẻ câu cá ngừ đại dương (2015-2017) ....................... 101
Hình 3.15. Hiệu quả dự báo theo từng tháng với câu cá ngừ mắt to ............ 102
Hình 3.16. Hiệu quả dự báo theo từng tháng với cá ngừ vây vàng .............. 103

Hình 3. 17. Kiểm chứng nghề lưới câu, 2017 ............................................... 104
Hình 3.18. Dự báo ngư trường khai thác cá ngừ mắt to tháng 12/2017 ....... 105


ix
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG
Bảng 1.1. Bản tin dự báo ngư trường cho 04 nghề và 01 loài.......................... 38
Bảng 2. 1. Tổng hợp số lượng chuyến điều tra đã thực hiện theo các đề tài/dự
án trong giai đoạn 1997-2014 .................................................................. 45
Bảng 2.2. Lượng số liệu về các yếu tố môi trường thu thập được ở vùng biển
Việt Nam từ năm 1999 – 2015 ................................................................ 50
Bảng 2.3. Lượng số liệu các yếu tố hải dương học được thu thập ở vùng biển
Miền Trung từ năm 2000-2015................................................................ 51
Bảng 2. 4. Xây dựng ma trận so sánh cặp của 06 thông số hải dương học .... 58
Bảng 2. 5. Tính trọng số các yếu tố để lựa chọn đưa vào mơ hình ................. 58
Bảng 3.1. Bảng tổng hợp dữ liệu bổ sung từ các chuyến giám sát cá ngừ đại
dương ở biển Việt Nam trong thời gian thực hiện luận án ...................... 69
Bảng 3.2. Số lượng ý kiến phản hồi ảnh hưởng của yếu tố hải dương đến
quyết định khai thác ................................................................................. 70
Bảng 3.3. Bảng thống kê sản phẩm MOD09GA thu thập .............................. 75
Bảng 3.4. Bảng thống kê sản phẩm thu tập từ MGET .................................... 76
Bảng 3.5. Bẳng tổng hợp dữ liệu đầu vào ....................................................... 83
Bảng 3.6. Bảng phân mức dự báo cá ngừ đại dương ...................................... 86
Bảng 3.7. Kết quả thống kê xác suất chồng xếp dữ liệu nội suy CPUE cá ngừ
mắt to câu tay và các vùng có điều kiện hải dương học khác nhau ........ 94
Bảng 3.8. Mối liên hệ giữa CPUE và các yếu tố hải dương học cho cá ngừ
mắt to ....................................................................................................... 95
Bảng 3.9. Mối liên hệ giữa CPUE và các yếu tố hải dương học cho cá vây
vàng .......................................................................................................... 95
Bảng 3.10. Ma trận so sánh các thông số liên quan đến phân bố cá ngừ ....... 95

Bảng 3.11. Ma trận tính trọng số các thơng số liên quan đến ......................... 96


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của ḷn án
Cơng tác dự báo ngư trường khai thác hải sản nói chung và khai thác hải
sản xa bờ nói riêng đang tập trung vào đối tượng dự báo là nghề khai thác.
Trong khi đó một nghề khai thác có thể khai thác được nhiều đối tượng và một
đối tượng được khai thác bởi nhiều nghề. Dữ liệu được sử dụng trong dự báo
bao gồm dữ liệu hải dương học và dữ liệu nghề cá ở biển Việt Nam, tính đến
thời điểm này, dữ liệu viễn thám dùng để chiết tách dữ liệu hải dương học như
Chl a, nhiệt độ bề mặt nước biển (Sea surface tempretrare -SST) phục vụ nghiên
cứu còn khá hạn chế, đặc biệt việc tích hợp nguồn dữ liệu ảnh viễn thám với
công nghệ GIS chưa được thực hiện. Dự báo ngư trường khai thác là dự báo
vùng tiềm năng khai thác, có thể vùng này là hẹp (độ phân giải không gian điểm
ảnh) hoặc vùng tiềm năng khai thác rộng tùy thuộc vào kết quả phân tích dữ
liệu khơng gian về mối quan hệ giữa các yếu tố hải dương học (trường nhiệt
biển, phân bố hàm lượng chlorophyll a, dòng chảy ) với cá ngừ vây vàng vá
ngừ mắt to. Luận án sẽ xây dựng bản dự báo thể hiện ngư trường khai thác tiềm
năng phải theo vùng ngẫu nhiên có đánh giá, kiểm chứng kết quả. Do vậy, luận
án này cần thiết phải có hướng giải quyết một phần hạn chế nêu trên với việc vận
dụng tri thức bản địa trên cơ sở thực tiễn từ ngư dân khai thác. Nghiên cứu mơ hình
dự báo có vận dụng kiến thức của ngư dân là rất quan trọng, các thông tin, kiến thức
được đúc kết từ thực tiễn sản xuất (kinh nghiệm truyền thống – tri thức bản địa) của
cộng đồng ngư dân khai thác để luận giải cho sự di cư của cá ngừ theo ngư trường
mang tính mùa vụ, dấu hiệu đánh bắt cho khả năng khai thác có hiệu quả cao làm cơ
sở khoa học cho việc xác định các mối quan hệ làm đầu vào để xây dựng mơ hình
dự báo. Mơ hình đang được sử dụng cho dự báo theo nghề với độ phân giải dữ liệu

là 30 x 30 hải lý (900 nm2 ≈ 3.087km2) , trong khi đó, sự phân bố tập trung của cá


2
không theo quy luật khu ô đã định sẵn. Do vậy, mơ hình trong Luận án này xây dựng
bằng cách phân tích khơng gian về mối liên hệ giữa năng suất khai thác theo đối
tượng (cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to) với một số yếu tố hải dương học cơ bản
(nhiệt độ, hàm lượng chlorophyll a, xoáy (EKE), độ cao mực nước biển (Sea Surface
Hight -SSH) với độ phân giải cao hơn 4kmx4km (độ phân giải ảnh viễn thám). Thực
tế ở Việt Nam, số lượng mơ hình dự báo khai thác hải sản là rất ít, mơ hình
được xây dựng trên cơ sở sử dụng hồi quy tuyến tính và tập trung vào phân tích
tương quan các giá trị trung bình ơ lưới với tần suất thời gian 01 tháng, 03 tháng
và 06 tháng, kết quả dự báo từ các mơ hình này là dự báo năng xuất khai thác
(CPUE) trung bình cho ngư trường trong phạm vi ơ lưới (30x30 hải lý). Bên
cạnh đó, dữ liệu hải dương cung cấp từ Dự án “Hệ thống quan sát tàu cá, vùng
đánh bắt và nguồn lợi thủy sản bằng công nghệ vệ tinh (Movimar) trong hệ
thống thuộc Công ty thu thập ảnh vệ tinh của Pháp (Công ty CLS). Về cơ bản
dự án này đã cung cấp đầy đủ các lớp thông tin để sử dụng cho dự báo ngư
trường khai thác. Tuy nhiên các số liệu mà CLS cung cấp là số liệu đóng vì vậy
việc khai thác sử dụng gặp rất nhiều khó khăn trong việc chiết xuất dữ liệu và
nhập vào phần mềm ArcGIS. Vì vậy để phục vụ cho công tác dự báo mang tính
chủ động chúng ta cần phải nghiên cứu chiết tách dữ liệu từ ảnh viễn thám từ
các nguồn khác nhau. Trong luận án này NCS nghiên cứu mối liên hệ giữa cá
ngừ đại dương với một số chỉ số hải dương từ ảnh viễn thám trên cơ sở nghiên
cứu triển khai theo hướng xây dựng mơ hình dự báo bằng phương pháp phân tích
khơng gian dựa vào dữ liệu hải dương từ ảnh viễn thám tích hợp cơng nghệ GIS,
vậy luận án tiếp cận theo hướng lựa chọn mơ hình phân tích khơng gian mà một
số Quốc gia có nghề cá phát triển đang áp dụng triển khai từ đó lựa chọn thông
số phù hợp với điều kiện Việt Nam để triển khai thực hiện Xây dựng mơ hình và
một số bản dự báo khai thác cá ngừ đại dương ngắn hạn quy mơ tháng. Bên cạnh

đó, cơng tác đánh giá kiểm chứng dự báo hiện nay sử dụng vào nguồn dữ liệu


3
nhật ký khai thác của ngư dân cung cấp, thông tin dữ liệu dạng này thường
được cập nhật và có số lượng lớn nhưng hay bị nhiễu. Trong khi đó, số liệu từ
điều tra giám sát cho độ chính xác tin cậy nhưng chuỗi số liệu mỏng và không
liên tục. Nhằm hạn chế các tồn tại như đã nêu, chương trình đánh giá kiểm
chứng được thiết kế dưới 3 dạng chính bao gồm, giám sát hoạt động khai thác,
phỏng vấn ngư dân và khai thác sử dụng hệ thống giám sát tàu cá (VMS) thuộc
dự án MOVIMAR để thu thập thơng tin về vị trí, sản lượng khai thác nhằm
khai thác tối đa hiệu quả dự án và có thêm thông tin để đánh giá kiểm chứng
kết quả dự báo. Kiểm chứng, đánh giá kết quả thử nghiệm dự báo khai thác cá
ngừ đại dương. Đề xuất một số giải pháp khi được áp dụng thực tế.
Hiện nay, ở Việt Nam, cá ngừ đại dương là mặt hàng quan trọng chiếm
vị trí thứ 3 trong cơ cấu hàng xuất khẩu thuỷ hải sản (sau tôm và cá tra) tới hơn
60 nước trên thế giới. Đây là loài đặc hải sản có giá trị kinh tế cao và là đối
tượng khai thác chính của các nghề câu vàng, lưới rê và lưới vây. Vươn khơi
khai thác xa bờ đã và đang được sự khuyến khích, đầu tư của Nhà nước và hiện
đã trở thành các hoạt động phổ biến của ngư dân và các doanh nghiệp. Giá trị
kinh tế rất cao của 2 đối tượng là cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to, hiệu quả kinh tế
các dòng sản phẩm cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to, theo Cao Lệ Qun (2018),
kết quả tính tốn cho thấy, ngồi xuất khẩu ngun con, hiện có 8 dịng sản phẩm cá
ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to xuất khẩu chủ yếu, bao gồm: Tuna Loin và Tuna
Loin CO; Tuna Seak và Tuna Seak CO; Tuna Cube và Tuna Cube CO; Tuna Saku
và Tuna Saku CO. Trong các dòng sản phẩm cá ngừ đại dương xuất khẩu cá ngừ có
giá trị cao nhất đạt khoảng 12,8 USD/kg (Tuna Saku CO) và cũng là sản phẩm mang
lại giá trị lợi nhuận cao nhất (0,31 USD/kg). Kế đến là dòng sản phẩm Tuna Loin
CO có giá xuất khẩu 8,5 USD/kg và lợi nhuận khoảng 0,19 USD/kg (Dòng sản phẩm
này chiếm tỷ trọng khoảng 11,6% tổng sản lượng cá ngừ đại dương xuất khẩu) và

các dịng sản phẩm cá ngừ khơng CO có giá xuất khẩu thấp hơn như Tuna Loin có


4
giá xuất khẩu 4,7 USD/kg đem về lợi nhuận 0,12 USD/kg; Dịng sản phẩm Tuna
Seak có giá xuất khẩu 5,9 USD đem về lợi nhuận 0,14 USD/kg; Dòng sản phẩm
Tuna Cube có giá xuất khẩu khoảng 3,9 USD đem về lợi nhuận khoảng 0,22
USD/kg. Doanh nghiệp đa số chọn những con cá có chất lượng tốt nhất xuất khẩu
để giới thiệu với thị trường Nhật Bản.
Từ những phân tích trên ta thấy việc triển khai luận án là hoàn toàn cần
thiết với cả ý nghĩa về khoa học công nghệ và hiệu quả kinh tế xã hội. Luận án
đã đưa ra một tiếp cận mới để bổ sung nguồn dữ liệu, phương pháp nhằm tăng
chất lượng dự báo ngư trường khai thác. Kế thừa các kết quả đề tài/dự án, khai
thác sử dụng số liệu hải dương quan trắc trực tiếp từ các vệ tinh viễn thám biển,
độ phân giải dữ liệu (1-4 km) áp dụng kỹ thuật phân tích không gian của GIS
công tác dự báo ngư trường cá ngừ được triển khai nhanh chóng và thuận tiện.
Mơ hình xây dựng được vận dụng trên cơ sở các chỉ số của một mơ hình đã
thành cơng trên thế giới kết hợp với thông tin kinh nghiệm khai thác (được
lượng hóa) của ngư dân, kết quả mơ hình dự báo, sản phẩm dự báo là các vùng
phân bố khai thác tiềm năng cá ngừ đại dương và nâng cao mức độ tin cậy của
dự báo theo xu thế phát triển phù hợp với thế giới.
2. Mục tiêu của luận án
Xây dựng được mơ hình dự báo cá ngừ đại dương (Thunnus obesus, T.
albacares ) ở vùng biển Việt Nam bằng công nghệ viễn thám và GIS.
3. Nội dung nghiên cứu vụ của luận án
- Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa đối tượng cá ngừ đại dương
với một số thông số môi trường biển phù hợp cơ bản phục vụ xây dựng dự báo.
- Xây dựng mơ hình và một số bản dự báo khai thác cá ngừ đại dương
ngắn hạn quy mô tháng.

5
- Kiểm chứng, đánh giá kết quả thử nghiệm dự báo khai thác cá ngừ đại
dương. Đề xuất một số giải pháp khi được áp dụng thực tế.
4. Đối tượng nghiên cứu
- Ngư trường khai thác cá ngừ đại dương (cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to);
- Nghiên cứu mối quan hệ giữa cá ngừ đại dương được khai thác ở các loại
nghề (câu cá ngừ đại dương ) với một số yếu tố hải dương học nghề cá.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án được thực hiện trên cơ sở các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp hồi cứu: Tìm kiếm, thu thập các tài liệu, dữ liệu lịch sử
về nghề cá ngừ và hải dương học từ các nguồn và cập nhật dữ liệu từ điều tra
để phục vụ mục tiêu xác định mối liên hệ cá và các yếu tố hải dương.
- Phương pháp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS); dữ liệu viễn
thám để bổ sung vào cơ sở dữ liệu trên phần mềm ArcGIS dùng để phân tích
khơng gian mối liên hệ sự phân bố cá với các yếu tố hải dương.
- Phương pháp thực địa: thu thập tài liệu/thông tin, xác định vị trí đánh
bắt để cập nhật dữ liệu, kiểm chứng kết quả xây dựng mơ hình
6. Hướng tiếp cận
Hướng tiếp cận của luận án là ứng dụng công nghệ viễn thám biển, thực
tế là chiết tách dữ liệu cơ bản như nhiệt độ bề mặt, chlorophyll a, gió, mực biển
từ ảnh để tính tốn các chỉ dữ liệu hải dương (SST, Chla...) phục vụ dự báo.
Mơ hình dự báo xây dựng dưa trên mối liên hệ giữa các chỉ số hải dương học
với cá (hình 1.1.)


6
Dữ liệu đầu vào (Hải dương học và nguồn lợi cá ngừ)

Mơ hình toán học

Bản dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương

Hình 1.1. Hướng tiếp cận nghiên cứu của luận án.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
7.1. Ý nghĩa khoa học
Sản phẩm của luận án cung cấp thông tin đầy đủ và tin cậy về ngư trường
khai thác tiềm năng cá ngừ đại dương theo không gian và thời gian ở vùng biển
Việt Nam. Bước đầu tiếp cận công nghệ viễn thám và GIS trong việc xác định
ngư trường khai thác cá ngừ đại dương. Đưa ra được mơ hình dự báo ngư trường
khai thác cá ngừ đại dương có tính khoa học, chọn lọc cao, khai thác ở vùng
biển xa bờ, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất cho các nghề khai thác xa bờ.
Kết quả của luận án sẽ góp phần nâng cao tính lựa chọn mơ hình dự báo ngư
trường khai thác cho đối tượng cá ngừ đại dương.
7.2. Ý nghĩa thực tiễn
Thực tế, nhu cầu hiện nay đối với các đội tàu khai thác xa bờ của các tỉnh
và các công ty khai thác tại nước ta là rất cần các thông tin cập nhật về ngư
trường với độ tin cậy cao. Kết quả của luận án là giải pháp rất hữu hiệu để tiết
kiệm thời gian tìm kiếm ngư trường, điều hành thời gian khai thác và cơng nghệ
khai thác hợp lý, tiết kiệm chi phí và thu lợi nhuận cao, đảm bảo đời sống ổn


7
định cho ngư dân, góp phần tăng trưởng kinh tế ngành thủy hải sản nước nhà
đồng thời giảm khí phát thải nhà kính từ việc giảm tiêu hao nhiên liệu trong
q trình tìm kiếm ngư trường. Luận án hồn thành sẽ đáp ứng được yêu cầu
của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nơng thơn, ngồi việc có điều kiện áp dụng
công nghệ viễn thám biển nhằm tăng độ tin cậy cho đánh bắt xa bờ mà còn từng
bước phát triển và ứng dụng mơ hình này cho các đối tượng cá nổi lớn khác ở
vùng biển Việt Nam, đáp ứng yêu cầu quản lý và khai thác bền vững nguồn lợi

hải sản và bảo vệ môi trường biển. Các kết quả của luận án cả về lý luận và
thực tiễn đã mở ra khả năng phát triển mơ hình dự báo ngư trường bằng cơng
nghệ viễn thám biển, có khả năng tiến tới dự báo nghiệp vụ với các bản tin dự
báo ngày càng có độ tin cậy cao, phục vụ có hiệu quả cho q trình khai thác
và quản lý nghề cá.
8. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương bằng cơng
nghệ viễn thám và GIS có độ chính xác cao (khoảng 70%).
Luận điểm 2: Tích hợp dữ liệu viễn thám biển, dữ liệu hải dương học
và tri thức bản địa cho phép xây dựng mơ hình dự báo ngư trường khai thác
cá ngừ đại dương với độ phân giải cao cả về không gian và thời gian đã được
minh chứng hiệu quả cao.
9. Điểm mới của luận án
- Xây dựng được mơ hình dự báo ngư trường khai thác tiềm năng từ dữ
liệu hải dương chiết tách từ viễn thám theo quy mô thời gian (hạn tuần, tháng).
- Từ thông tin kinh nghiệm thực tiễn sản xuất của ngư dân khai thác
trên biển qua nhiều năm, những thông tin này được khai quát hóa sự phân bố
của cá ngừ đại dương theo mùa vụ vào mơ hình dự báo. Kết hợp dữ liệu viễn
thám, dữ liệu nghề cá (sản lượng khai thác, thời gian khai thác và vị trí khai


8
thác) và dữ liệu hải dương học thu thập được cho phép phân tích và xây dựng
mơ hình dự báo ngư trường khai thác cá ngừ đại dương với độ phân giải cao
cả về không gian và thời gian đã được minh chứng hiệu quả cao.
10. Kết cấu của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo,
phụ lục, luận án được kết cấu thành 3 chương.
Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu;
Chương II: Cơ sở khoa học xây dựng mơ hình dự báo ngư trường khai

thác cá ngừ đại dương;
Chương III: Xây dựng và kiểm chứng mơ hình dự báo ngư trường khai
thác cá ngừ đại dương.


9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
“Ngư trường” được đặc trưng bởi giá trị nguồn lợi (tổng trữ lượng, sản
lượng khai thác) các lồi hải sản nói chung, hoặc từng lồi, nhóm lồi cụ thể và
quy mơ của q trình khai thác chúng (hiện trạng, xu thế) bởi một số nghề trên
phạm vi địa lí nhất định. Các đặc trưng định lượng cho ngư trường chính là trữ
lượng B (Biomass) và sản lượng khai thác C (Catch) hoặc năng suất đánh bắt
CPUE (Catch Per Unit Effort) chung cho mọi đối tượng, hoặc nhóm đối tượng,
hoặc riêng từng lồi cụ thể và theo từng nghề khai thác.
Dự báo ngư trường cung cấp những thơng tin định tính và định lượng xu
thế phân bố và biến động các đặc trưng nêu trên phục vụ quản lý và điều hành
quá trình khai thác hiệu quả, bền vững, duy trì và bảo vệ nguồn lợi biển. Nhóm
đối tượng hay cịn gọi là nhóm thương phẩm được hình thành từ một số lồi
nhất định, ví dụ nhóm cá ngừ đại dương bao gồm một số loài như cá ngừ vây
vàng (Thunnus albacares), cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) và cá ngừ vằn
(Katsuwonus pelamis). Các nhóm thương phẩm này có thể do một hoặc nhiều
nghề khai thác, ví dụ: cá ngừ vây vàng và ngừ mắt to là đối tượng khai thác
chính của nghề câu, cá ngừ vằn – của nghề rê. Như vậy, việc dự báo ngư trường
cần phải triển khai đối với từng nghề và chung cho mọi đối tượng, hoặc cho
từng loài, nhóm lồi cụ thể.
1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
1.1.1. Đặc điểm sinh học, sinh thái của cá ngừ vây vàng
Ngưỡng nhiệt độ của cá ngừ ở Bắc Thái Bình Dương dao động đối với
cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) và cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) lần
lượt là 13-19 và 18-31 (Collette và Nauen,1983; Uda, 1957). Cá ngừ đại dương

thường sống theo đàn, ở tầng mặt và di cư vào gần bờ kiếm ăn nhưng có khi di


10
cư xuống sâu hàng trăm mét nước. Sức sinh sản của loài cá này lớn, ở vùng
biển Philippin và Nhật Bản, mùa vụ sinh sản từ tháng 5 – 10 và từ tháng 4 - 6
(Nguồn: Nguyễn Xuân Huấn, 2008).
- Chế độ dinh dưỡng của cá ngừ vây vàng:
Thức ăn của cá Ngừ vây vàng khá đa dạng bao gồm một số nhóm thuộc
bọn giáp xác (crustacean), chân đầu (cephalopod) và cá ở các giai đoạn phát
triển khác nhau (Alverson, 1963 ; Cole (1980) và Suzuki (1994a). Thức ăn
thường gặp trong dạ dầy cá Ngừ vây vàng về cả số lượng lẫn số lần bắt gặp là
cá Lành canh (Engraulidae), loại cá thường lấp đầy dạ dầy những mẫu cá Ngừ
vây vàng đánh bắt được bằng nghề lưới vây rút chì (purse-sein). Các pha phát
triển từ thời kỳ cá con tới khi trưởng thành của loại cá này thường được tìm
thấy ở dạ dầy của các con cá Ngừ vây vàng khác nhau, ít khi thấy chúng cùng
xuất hiện trong dạ dầy của cùng một con. Kích thước loại cá mồi này biến đổi
từ 25 mm tới 65 mm SL, thường dễ nhận dạng là loài Lành canh đại dương
(Ocean anchovy, Encrasicholina punctifer), loài cá vốn được dùng cho nghiên
cứu và làm khóa phát hiện chuẩn (standard keys) (Lewis et al..1983; Ozarwa &
Tsukahara,1973; Whitehead et al., 1988).
Cá Ngừ vây vàng ăn cả tơm oplophrid. Các sinh vật bơi nhanh (ví dụ như
các loài cá tự bơi cỡ nhỏ và mực) cũng là thức ăn của cá Ngừ vây vàng (King và
Ikehara 1956; Bucley và Miller 1994). Các loài làm mồi này có kích thước nhỏ
tới mức khơng phải lúc nào cũng có thể bắt chúng bằng lưới bắt vi sinh vật tự
bơi (neckton net) và do đó khơng thể đánh giá trực tiếp loài làm mồi cho cá Ngừ
vây vàng (Sund et al. 1981;Clarke 1983). Các vi sinh vật tự bơi này thường tập
hợp từ dưới lên nhờ những xoáy nước hình thành nằm ở phần bên phía dưới gió
(leeward side) của các đảo đại dương (Boehlert và Mundy 1993).
- Chế độ sinh sản của cá ngừ vây vàng:

11
Tỉ lệ giới tính của cá Ngừ vây vàng, tại vùng biển Ấn Độ Dương giữa vĩ
độ 15o - 30o bắc, cá cái đông hơn cá đực (Mimura et al., 1963a). Tại vùng biển
nhiệt đới, cá đực luôn chiếm ưu thế trong các mẻ lưới đánh bắt bằng nghề câu
vàng cũng như các ngư cụ đánh bắt khác.
Cá Ngừ vây vàng trưởng thành (kích thứơc lớn hơn 100cm) đẻ trứng tại
các vùng biển có nhiệt độ >26oC (Itano 2000). Tại vùng xích đạo, ấu trùng của
các lồi cá ngừ có sức chịu nhiệt ở nhiệt độ dưới 26oC mặc dù một số ấu trùng
thấy xuất hiện tại các vùng biển có nhiệt độ thấp hơn, ở mức 24oC (Ueyanagi,
1969; Nishikawa et al., 1997). Ấu trùng cá Ngừ vây vàng có tuổi 2-14 ngày
thường tập trung tại vùng ráp gianh (frontal zone) nơi có sự pha trộn đan xen
giữa nước sơng và nước của đại dương. Kết quả nghiên cứu về sinh học sinh
sản của cá Ngừ vây vàng tại vùng biển trung tâm và tây Thái Bình Dương cũng
đã xác nhận tiềm năng sinh sản của cá Ngừ vây vàng ở những vùng biển có
nhiệt độ tầng mặt duy trì ở mức trên 24oC đến 25oC. Tuy nhiên, hoạt động đẻ
trứng được ghi nhận bị giảm xuống hoặc tạm dừng. Sự phong phú sinh vật làm
thức ăn hoặc các nhân tố khác có thể đóng vai trị quan trọng để duy trì hoạt
động đẻ trứng ở một số khu vực có nhiệt độ tầng mặt cao và được xem là xu
hướng chung của nhiệt độ ở từng khu vực,.
Sự xác định các giai đoạn sinh trưởng, tần số đẻ trứng và thời kỳ đẻ của
cá Ngừ vây vàng được dựa trên sự phân tích mơ học theo các chi tiết của buồng
trứng đã được bảo quản trước đó. Các phương pháp khác, chẳng hạn như
phương pháp đánh giá buồng trứng bằng mắt, phương pháp phân tích chỉ số tế
bào sinh trứng (gonosomic index analysis) hoặc đo đường kính trứng đều bị
xem là cách chỉ thị rất thiếu chính xác (West, 1990). Các giai đoạn sinh trưởng
dưới đây được xác định dựa trên hệ thống phân loại cùng với các đặc tính của
các nỗn bào do Hunter va Macewicz (1985) cũng như Schaefer (1987;1996;
1998)

12
Cá Ngừ vây vàng được xem là sinh vật đẻ trứng hàng loạt (serial
spawner) (Schaefer, 1996). Các nghiên cứu trước đây cũng như các quan sát
ngồi mơi trường đã cho thấy hoạt động đẻ trứng của cá Ngừ vây vàng diễn ra
vào lúc chiều tối hoặc sáng sớm với hiện tượng hyđrát hóa dự đốn xẩy ra vài
tiếng trước khi trứng rụng.
- Vùng phân bố của cá ngừ vây vàng:
Dựa trên các dữ liệu từ EQUALANT, IGY, Meteor (1925-1927), dữ liệu
của các hạm đội nghiên cứu cá Ngừ, cũng như các kết quả của nghề câu vàng
ở Nhật Bản, Kawai (1967) đã nghiên cứu mối liên hệ giữa cấu trúc nhiệt của
đại dương và sự phân bố của cá ngừ tại vùng biển nhiệt đới ở Thái Bình Dương
và Đại Tây Dương và đã tìm ra đặc điểm ở cá Ngừ vây vàng có chung cho cả
hai đại dương với hai đặc điểm thường thấy trong các vùng phân bố chính ở cá
Ngừ vây vàng: Nhiệt độ tầng mặt cao (nói đúng hơn là nhiệt độ tại vị trí giao
nhau của các vùng (mixed area)), thường trên 27oC; Ngưỡng nhiệt gây chết
(thermocline) thấp, thường là các vùng biển gần các đảo hoặc rặng san hô (điều
kiện này ngụ ý rằng tại các vùng này có sự phong phú của các sinh vật làm thức
ăn cho cá Ngừ vây vàng).
Cá Ngừ vây vàng phân bố rộng khắp các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt
đới thuộc Thái Bình Dương. Tuy nhiên, có một số dấu hiệu về sự pha trộn có
giới hạn (indication of restricted mixing) giữa vùng biển đông và tây Thái Bình
Dương được dựa trên cơ sở sự phân tích di truyền (genetic sample) (Ward et
al. 1992) và sự thu thập các số liệu theo dõi hoạt động của cá (tagging data).
Theo Bartoo 1987, cá Ngừ vây vàng (Thunnus albacares) phân bố giữa
vĩ độ 40,55o Bắc đến 40,45o Nam của 3 đại dương. Các tiểu quần thể cá Ngừ
vây vàng ở vùng biển trung tâm và tây Thái Bình Dương (WCPO) bị xé lẻ tại
kinh độ 150o tây (Ward và nnk. 1994).

13
Tại bờ đơng Thái Bình Dương, sự phân bố của cá Ngừ vây vàng chịu ảnh
hưởng mạnh bởi sự thay đổi cường độ của dòng hải lưu Pêru và dòng nước trồi
xích đạo (equatorial upwelling). Cá Ngừ vây vàng ở vùng biển này bị vùng
nước lạnh hình răng lược (wedge) (hay có dạng hình lưỡi (tongue-shaped))
chảy dọc theo xích đạo và được bao quanh bởi đường đẳng nhiệt 24oC chia
làm hai vùng khác nhau.
Nhiều dữ liệu cho phép giả thiết rằng dường như cá Ngừ vây vàng trước
tuổi trưởng thành (juveniles yellowfin tuna) phân bố rất dầy đặc ở vùng biển
giữa đại dương (mid-ocean). Có lẽ, các vực nước ven bờ ở vùng biển nhiệt đới
đã cung cấp cho chúng một nơi cư trú. Tuy nhiên, tỉ lệ cá con (young fish) xuất
hiện ở giữa đại dương như thế nào hiện vẫn chưa được biết. Lí do giải thích tại
sao cá Ngừ vây vàng trước tuổi trưởng thành (juvenile yellowfin) bơi vào các
vực nước vùng duyên hải cũng chưa rõ ràng, tuy nhiên có thể giả thiết rằng:
hiện tượng trên có lẽ do sự thay đổi nhu cầu về thức ăn của chúng. Nếu giả thiết
này là đúng thì một cách khách quan ta có thể thấy rằng mỗi vùng duyên hải sẽ
có một trữ lượng thức ăn nhất định mà nhìn chung tỉ lệ này tùy thuộc vào kích
thước của đàn cá.
1.1.2. Đặc điểm sinh học, sinh thái của cá ngừ mắt to
- Kích thước và sự sinh trưởng của cá ngừ mắt to
Froese và Pauly (1996) cho biết chiều dài thân tối đa của cá Ngừ mắt to
là 236 cm và chiều dài thân thường gặp là 180 cm (tương ứng với cá có tuổi ít
nhất 3 năm). Ở Thái Bình Dương, con cá lớn nhất bắt được tại Cabo Blanco,
Pêru 1957 có trọng lượng 197,3kg và chiều dài đạt tới 236cm. Ở Đại Tây
Dương, con cá lớn nhất bắt được tại Ocean City, Maryland, Hoa Kỳ năm 1977
có trọng lượng 170,3kg và chiều dài thân là 206cm. Sự trưởng thành của cá
Ngừ mắt to thường đạt được ở chiều dài khoảng 100-130cm đối với cá sống tại

14
đơng Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương và 130cm đối với cá sống ở vùng
trung tâm Thái Bình Dương, (FAO, 1983).
Sự sinh trưởng của cá Ngừ mắt to đã được đã được biết tới trong nhiều
bài viết (Suda và Kume, 1967) cũng như qua các cơng trình nghiên cứu mơ
hình tăng trưởng tần số của chiều dài thân (modal progression of length
frequencies) (Kume và Joseph, 1966).
Cá Ngừ mắt to được cho là loài sống lâu hơn so với cá Ngừ vây vàng
một cách đáng kể. Một số con được gắn thẻ theo dõi bị bắt lại sau hơn 6 năm
(thời gian tự do lớn nhất hiện lên tới 6, 7 năm), những con cá này được thả ở
tuổi 2-3, điều này giả thuyết rằng số cá cần thiết sống sót ít nhất tới tuổi thứ 8.
Việc bắt lại cá Ngừ mắt to ở vùng biển san hô của Australia cho thấy
chúng có thể sống lâu hơn và sinh trưởng chậm hơn so với dự đoán của các nhà
khoa học.
- Chế độ dinh dưỡng của cá ngừ mắt to
Phổ thức ăn của cá Ngừ mắt to bao trùm nhiều loài cá khác nhau (fishes),
nhiều loại chân đầu (cephalopods) và giáp xác (crustaceans). Vì vậy, khó có sự
phân biệt rõ ràng về phổ thức ăn giữa cá Ngừ mắt to với các lồi cá Ngừ có
kích thước tương tự khác. Cá Ngừ mắt to kiếm ăn vào cả ngày lẫn đêm. (FAO,
1983). Hoạt động kiếm ăn của chúng diễn ra suốt ngày và đêm. (JICA, 1997)
- Cấu trúc đàn của cá ngừ mắt to:
Sự đánh giá đàn cá thường giả thuyết về cấu trúc đàn phổ biến ở Thái
Bình Dương mặc dù những giả thuyết về cấu trúc đàn khác chẳng hạn như các
đàn cá riêng rẽ đông và tây cũng đã được xem xét. Sự thu hẹp vùng đẻ trứng và
sự vắng bóng ấu trùng ở vùng biển trung tâm Thái Bình Dương có thể phù hợp
với các quần thể riêng rẽ ở đơng và tây Thái Bình Dương hơn so với quần thể