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原文传递深圳西部水域交通冲突态势研究

论文题名：	深圳西部水域交通冲突态势研究
关键词：	水路运输;水域交通冲突;船舶碰撞;态势度量;数据挖掘
摘要：	深圳市高速发展的经济带动了水路运输需求的快速增长，而深圳西部水域作为珠江与海洋衔接的枢纽，众多船舶航经深圳西部水域进出珠江，导致水域里的船舶数量日增月益，航路供需矛盾也日益加剧，同时，也衍生出船舶碰撞、交通堵塞等交通安全问题，已经严重制约到水域交通系统的正常运行。另一方面，深圳西部水域的交通管理模式仍处于传统的经验化、粗放式管理阶段，并未有效地结合大数据、智能计算等先进技术，使得交管人员缺乏对水域交通系统运行规律及发展瓶颈的认知，难以实现切实有效的管理。　　为此本文以深圳西部水域为研究对象，充分利用不断完善的交通数据采集设备，从海量、多样化的AIS数据中，统计出适用于研究水域的船舶领域大小，而后结合水域交通系统要素组成，构建态势度量框架及态势度量模型，准确捕捉水域交通运行的内在特征和潜在风险，以期在微观及宏观层面实现水域交通冲突态势的量化及可视化，为水域风险防控提供依据。本文的具体工作如下：　　（1）深圳西部水域船舶领域统计。在对AIS数据预处理和船位换算的基础上，建立基于船舶相对距离和方位的船舶领域统计模型，并结合深圳西部水域船舶航行实况，准确刻画不同尺度及航速条件下的船舶领域大小，为交通冲突态势度量筑牢基础。　　（2）水上交通冲突理论剖析。在全面评述道路及航空领域交通冲突研究的基础上，结合水上交通特点，深入剖析并定义水上交通冲突概念、形式、严重程度及判定方法，为态势研究奠定理论基础和阐释依据，进一步完善水上交通冲突理论体系和交通冲突应用研究。　　（3）交通冲突态势度量模型构建。基于船舶领域模型，分析交通冲突理论和态势理论的时间特性和空间特性，构建基于交通状态和交通趋势的交通冲突态势度量框架，并以船舶领域入侵深度、入侵速度、冲突面积分别表示空间冲突、时间冲突及时空冲突，以此确定单船及区域交通冲突态势度量模型。　　（4）交通冲突态势可视化。本文以深圳西部水域内繁忙交汇水域为实例，遵循可视化流程，分别从微观船舶交通冲突态势及宏观区域交通冲突态势两个方面进行可视化，并以热力图的形式展现单一时刻、特定船舶及整体区域交通冲突态势的分布情况，同时验证可视化结果与实际交通事故数据之间的吻合性。结果表明，交通冲突态势度量模型及可视化效果良好，可为水上交通管理提供决策支持。　　本文从风险防控的角度出发，综合运用数据挖掘、数理统计、数学建模相关理论和方法，并基于深圳西部水域交通特征与船舶航行实况，系统性地开展交通冲突基础理论及态势度量研究，研究成果将有助于交管人员全面掌握水域的交通态势，及时发现水域中的潜在危险，从而制定出科学的交管方案，提升水域整体安全；另一方面，还能够帮助驾驶员及时判别交通风险，进而提前采取避碰措施，降低事故发生的概率；同时也能促进交管部门提高交通管理效率，转变管理模式，实现科学化、精细化管理。
作者：	熊锐
专业：	交通信息工程及控制
导师：	杨亚东
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2022