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原文传递一种基于AIS数据的河口段船舶碰撞风险评价方法研究

论文题名：	一种基于AIS数据的河口段船舶碰撞风险评价方法研究
关键词：	河口水域;船舶碰撞;风险评价;AIS数据;贝叶斯网络
摘要：	大江大河的河口段连接着内河与海洋，往来船舶常汇聚于此。国家经济与航运快速发展的过程中，船舶大型化、高速化日益明显。河口水域船舶交通密度高、通航环境复杂多变，船舶碰撞事故多发、风险高，严重威胁着人民生命、财产以及环境安全。开展河口段船舶碰撞事故的风险研究，从理论上认识事故致因耦合作用机理预报概率，分析船舶会遇特征，进行船舶交通流仿真，有助于从本质上和不同尺度上认识水上交通安全问题，为高效的航运和清洁水域提供保障。　　基于船舶AIS（Automatic Identification System）数据与碰撞事故历史数据，本文提出一种理论与仿真相结合的河口段船舶碰撞风险评价方法，并以珠江口深圳西部水域为例进行了实证研究。在理论上，首先建立了基于模糊四元船舶领域的碰撞候选船舶的检测模型，并进行了多致因影响下的碰撞概率贝叶斯网络推理；在仿真上，建立了基于人工势场的船舶交通仿真模型，搭建了碰撞仿真平台；在实证上，对比深圳西部水域船舶碰撞事故、险情的时空分布特征，分析上述理论和仿真模型的可靠性和有效性。本文的具体工作包括：　　一、综述了风险的定义和内涵、船舶碰撞风险的研究现状，针对河口段船舶碰撞事故的复杂耦合和微观避碰问题提出了理论和仿真相结合的风险评价方法，并对涉及的模糊四元船舶领域，贝叶斯网络以及人工势场等理论和方法进行了归纳和分析。　　二、建立了碰撞风险理论计算与仿真分析所需的三个模型。首先，结合模糊四元船舶领域，设计了基于 AIS数据的碰撞事故候选船舶检测模型，用以统计水域可能发生碰撞的危险会遇船舶。其次，基于收集到的船舶碰撞事故数据，从“人-船-环境-管理”方面分析造成船舶碰撞事故的致因变量，建立了基于船舶碰撞事故树的贝叶斯网络模型。最后，利用水域 AIS数据聚类快速提取航路参数与交通流特征，基于人工势场理论设计船舶交通仿真模型，利用碰撞候选船舶检测模型对仿真数据进行分析。　　三、基于上述模型，开展了碰撞风险评价模型的应用，分析深圳西部水域船舶碰撞风险。将理论计算和仿真分析得到的风险时空分布、敏感因素以及风险量化结果与历史事故数据进行比较，验证了方法的可靠性。研究结果显示该风险评价方法能够在一定程度上识别出水域碰撞事故的高发时段与水域、事故的敏感致因因素，并且碰撞概率等结果与历史数据在数量级上保持一致。　　本文提出的船舶碰撞风险理论与仿真分析方法，可以从机理和动态上刻画河口段船舶碰撞风险，揭示风险时空分布、船舶类型和尺度特征规律以及致因影响的风险敏感程度，并对船舶碰撞风险进行量化求解。这些研究结果可为水上交通安全管理和港口与航道设计等相关工作等提供理论和技术参考。
作者：	陈鹏飞
专业：	交通信息工程及控制
导师：	牟军敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文