[发明专利]基于地理信息系统的水上交通风险评价及预测方法

说明书

技术领域

本发明属于交通信息工程及控制技术领域，具体地讲是一种基于地理信息系统的水上交通风险评价及预测方法。

背景技术

随着船舶大型化的发展以及由此导致的操纵性变差，不断增长的船舶交通量，危险货物的运输以及对海洋环境的潜在威胁，船舶交通的管理已经成为世界上各港口水域广泛采用来降低水上交通风险的有效措施之一。

在海运界处理风险的传统方法是被动性的应对：在事故发生或问题出现后才采取措施。对于决策者来说很重要的一点就是：认识到资源的有限因而要对问题的相关风险进行仔细分析而不是贸然地采取某一措施，否则往往是以很高的成本换来较低的效果。为了最大限度地降低水上交通风险，决策者应该采取主动应对(proactive)的方法-风险决策。美国海岸警备队(USCG)对“风险决策”的定义为：把一个或者更多消极后果的信息进行有机地组织并产生一个概括性的有序体系帮助决策者制定更为合理的管理措施。风险决策有别于传统决策的一个显著特点就是考虑了一个或者多个消极后果的可能性。

由于提高海上航行安全、交通效率和保护海洋环境的资源有限，风险决策对于海运政策、法规制定的必要性是显而易见的。如果这些有限的资源不能被合理分配，比如以高成本解决低风险的问题，则高风险的问题就会缺乏资源来应对。风险决策的应用将会解决这个问题，它通过科学的风险分析，形成一系列体系化和逻辑性的风险信息供决策者参考，同时也为有效合理分配有限资源来降低海上风险、最大限度地保护海洋环境以及提高交通效率提供了强有力的决策工具。

水上通航环境是一个由多种因素相互作用而形成的系统。系统安全工程是最近50年迅速发展起来的新兴学科，它是一门系统化的学科，是一跨知识门类、跨学科的综合工程学。它在船舶运输安全研究方面方兴未艾。安全系统工程研究安全问题的方法主要是：应用科学知识、系统工程的理论和方法去鉴别、预测、消除或控制系统中所存在的不安全因素和可能发生的事故的各种现象，从而使系统在一定的损失、效率等因素的约束下所发生的事故减少到最低限度，即达到该条件下的最佳安全伏态。风险评价是对系统的风险状况进行定量或定性的估计和评定。其根本目的是判别系统是否达到规定的安全目标或是否符合安全要求，并根据评价结果，对系统进行调整采取某些完善、加强安全措施。

目前，在水上交通安全评价领域日本占主导地位。如小林弘明提出了以操船困难为指标的航行环境风险评价方法，将船舶操船特性随船型、船长、水深和风的条件变化对操船能力的影响来定量评价整个海域的操船困难度；新井康夫对操船能力的自然环境要素提出了量化的影响，并验证了这些指标与操船者的主观操船感觉的关系，为客观判断各要素对航行安金的影响，并采取对策改善航行环境提供了依据；井上欣三从两个方面定量处理了某水域潜在的危险度，一是船舶航行于该水域期间与它船会遇的机会有多少，二是每次会遇给操船者增加了多少负担，并以此作为定量表示该航行环境下的船舶航行潜在危险水平的指标等。

国内的水上通航环境安全评价从对数学方法的选用角度，目前大致可以分为两类：一类是使用概率论和数理统计等数学方法建立精确的数学模型，目前内河水域的通航安全评价工作基本上采用这种方法；另一类方法是在系统信息不完备的情况下，很难建立精确的数学模型时，采用模糊数学或灰色系统理论的方法对系统进行分析与评价。如我国学者吴兆麟教授就利用模糊数学理论对厦门港港口水域的航行危险度的评估进行了探讨研究。但以上评价方法都是从整体出发，不能具体到某一特定区域，也不能对该水域进行动态预测。下面就分别对上述方法进行概括性分析。

(1)安全指标评价法