文档介绍：第! " 卷第# $ 期$ % # % 年# $ 月& 水& 产& 学& 报' ( ) * + , - ( . . / 0 1 2 * / 2 0 ( . 3 1 / + , 4 5 6 7 ! " ! + 5 7 # $ 8 9 : 7 ! $ % # % 文章编号! # % % % ; % < # = " $ % # % # # $ ; # ? < @ ; % ? 8 ( / $ # % 7 ! > $ " A 0 B 7 ' 7 # $ ! # 7 $ % # % 7 % > % > ? 收稿日期! $ % # % % ? $ $ & & & 修回日期! $ % # % % @ $ = 资助项目! 上海市教委科研创新重点项目" % @ g g # < ? # % 上海市重点学科建设项目" 0 % ! > % $ # % 骆肇尧科研基金" a > # % # % % % % % > % > # 通讯作者! 周应祺! C 9 6 $ % $ # ; < # @ % % ! % > ! 2 D E F G 6 $ L d b H 5 _ K J H 5 _ 7 9 V _ 7 : I 红鼻鱼群体结构的数学建模与仿真可视化柳玲飞# ! & 周应祺# ! $ ! ! ! ! & 钱卫国# ! $ ! ! ! & 赵& 媛# ! & 王& 明" " # 7 上海海洋大学海洋科学学院! 上海& $ % # ! % < % $ 7 上海海洋大学! 大洋生物资源开发和利用上海市高校重点实验室! 上海& $ % # ! % < % ! 7 上海海洋大学! 大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室! 上海& $ % # ! % < % " 7 上海海洋大学信息学院! 上海& $ % # ! % < # 摘要! 探索通过数学模型和计算机仿真模拟的方法! 分析推测影响鱼群群体空间分布的主要因子" 初步研究结果表明! 在视觉% 游泳能力等诸因子中! 鱼类的视觉能力! 包括视距和视野对鱼群结构有重要影响! 其中最大视觉能力范围是主要因素" 该实验结果为实验观察提供了启示" 可视化仿真结果与红鼻鱼群体录像资料的对比验证结果表明! 采用/ R Q J 理论建立数学模型! 进行模拟研究的方法可行! 仿真模拟的鱼群动态结果可以表现出与红鼻鱼群体实际运动相类似的分布状态" 表明可视化仿真技术有助于对群体运动问题的探索和理解" 关键词! 数字仿真& 群体& 鱼类行为& 个体行为模型# / R Q J $ 中图分类号! e @ = ? 7 # $ & & & & & & & 文献标识码' , & & 鱼群是一种自组织群体! 没有固定的领导( # ; ! ) ! 但是群体往往呈现出运动方向有序& 运动协调及集聚性等特征' 这种自组织群体的典型特征及其在进化和生存方面的意义! 已引起科学家的广泛关注' 对鸟类& 昆虫& 鱼群等自组织群体的观察研究结果表明! 群体中的每一个体在遵循简单的行为规则条件时! 就有可能出现有序协调的运动状态( # ; = ) ' 例如! 为了避免碰撞! 个体间必须保持的最小距离% 群体中! 同类的相互吸引或排斥等! 这些自然的因素在群体行为中的影响和重要性等! 都是值得探索和研究的' 为此! 科学家进行了大量实验和观察! 拍摄记录鱼群在长时间游泳运动过程中! 相互的位置' 如阿伯丁海洋研究所对鲐的观察( < ) ' 由于计算机技术的发展! 科学家在实地观察和实验研究的同时! 还利用计算机进行数学建模和仿真可视化研究' 这种方法已成为一种重要的研究手段( > ; # $ ) ' 通过考察模拟结果的相似程度! 推测和分析内在的机制! 筛选具有重要影响的因子' 计算机建模和仿真为研究鱼群行为学开辟了新的途径' R N 9 V 9 N ( > ) 首创利用数学模型研究鱼群动态结构的方法! 该方法不仅仅局限于鱼群! 还可广泛地应用于有生命个体的社会行为研究' 目前! 鱼类群体仿真研究多数是基于个体行为模型" G I V G ` G V _ F 6 \ F J 9 V E 5 V 9 6 J ! / R Q J # 理念( # ! ) ! 本研究亦将采用/ R Q J 的概念! 将群体中的个体作为独立单元处理' 同时将面积足够大的浅水体近似作为二维空间进行处理' 同时参考, 5 c G ( " ) 及 1 _ Y H 等( = ) 的模型! 并遵循* 9 L I 5 6 V J 模型中的排斥; 平行; 吸引规则( ? ) ! 且将规避碰撞视为首要前提' 以实验观察的鱼群个体行为特征作为建模的条件! 包括与视觉能力有关的个体间的排斥; 平行; 吸引规则! 规避碰撞的最小距离原则! 鱼类视野& 保标性和游泳速度等条件! 建立鱼群个体的二维空间模型! 进