武汉桥区水域船舶航行碰撞风险可视化研究

发布时间：2020-07-04 08:15

【摘要】：经济的高速发展推动交通运输行业的繁荣,船舶吨位逐步提高,同时跨江、跨海的大桥新建并屹立于江海之上。桥梁的建设和使用一方面完善了陆上交通体系,对经济的发展起到了推动作用;另一方面对水上交通产生重大影响。国内外桥区水域碰撞事故频发,存在巨大的安全隐患。针对此,本文提出一种基于船舶领域的桥区水域船舶航行碰撞风险计算和可视方法。以桥区水域船舶航行碰撞风险计算和可视为对象,探索基于船舶领域的航行碰撞风险网格化计算模型,最后以热力图对碰撞风险进行可视化呈现。在对AIS数据进行预处理和船舶轨迹分类的基础上,采用统计学的方法对桥区水域船舶领域进行研究:以本船为对象,对他船所在本船周围位置进行统计,获得特定类型的船舶领域范围,结合四元船舶领域模型,构建了桥区水域四元船舶领域模型;在此基础上,提出模糊四元船舶领域模型,并基于船舶领域模型构建纵向、横向和空间碰撞风险计算模型;对研究区域进行网格化,基于空间风险计算模型实现碰撞风险的网格化计算并采用热力图对碰撞风险进行可视。以长江武汉桥区水域历史AIS数据为基础,进行船舶领域分析和航行碰撞风险可视化实验。通过实验发现:采用K最近邻分类方法可对内河船舶轨迹分类的准确性达到97.5%;采用统计学的方法可获得基于他船的船舶领域和基于桥墩的船舶领域,而对于航标来说,无明显船舶领域存在;之后,分别对船舶通过白沙洲大桥、武汉长江大桥和武汉天兴洲大桥时航行碰撞风险进行可视化,得出船舶通过不同桥梁时碰撞风险分布的差异。最后,基于长江电子航道图,构建了桥区水域船舶交通流及碰撞风险可视化平台。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U698
【图文】：

分析图,时空数据,分析图,过程

络、多变量概率像素图、基于 glypn 的地图视图，结构如图 1-1 所示[40]。通数据具有时变特征，特征的提取和追踪是交通数据分析中重要研究内容。俄亥俄州立大学 Soumya Dutta 等提出了基于分布的方法，使用高斯混合模目标特征区域进行表示[41]。雷进宇和初秀民等针对 AIS 数据二维轨迹可视法只展现船舶轨迹数据空间属性不足的问题，提出了一种能同时展示时间、和速度的三维可视化模型，充分展示 AIS 数据的多维特性，并通过实例说视化模型能使人更直观深入地理解 AIS 轨迹数据的时空特性[42]。

船台,间隔分布,发送时间,动态信息

间隔归一化-3 和表 2-4 所示，AIS 数据发送时间间隔是稳定且有规律。然 AIS 数据时间间隔存在大量不符合标准的情形。通过对两类隔进行统计，得到图 2-2 和图 2-3，其中 A 类船台的船舶速，B 类船台的船舶速度均不小于 2knot。

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