【摘要】：經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)的繁榮,船舶噸位逐步提高,同時(shí)跨江、跨海的大橋新建并屹立于江海之上。橋梁的建設(shè)和使用一方面完善了陸上交通體系,對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用;另一方面對(duì)水上交通產(chǎn)生重大影響。國內(nèi)外橋區(qū)水域碰撞事故頻發(fā),存在巨大的安全隱患。針對(duì)此,本文提出一種基于船舶領(lǐng)域的橋區(qū)水域船舶航行碰撞風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和可視方法。以橋區(qū)水域船舶航行碰撞風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和可視為對(duì)象,探索基于船舶領(lǐng)域的航行碰撞風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)格化計(jì)算模型,最后以熱力圖對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。在對(duì)AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和船舶軌跡分類的基礎(chǔ)上,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)橋區(qū)水域船舶領(lǐng)域進(jìn)行研究:以本船為對(duì)象,對(duì)他船所在本船周圍位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì),獲得特定類型的船舶領(lǐng)域范圍,結(jié)合四元船舶領(lǐng)域模型,構(gòu)建了橋區(qū)水域四元船舶領(lǐng)域模型;在此基礎(chǔ)上,提出模糊四元船舶領(lǐng)域模型,并基于船舶領(lǐng)域模型構(gòu)建縱向、橫向和空間碰撞風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型;對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化,基于空間風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的網(wǎng)格化計(jì)算并采用熱力圖對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行可視。以長江武漢橋區(qū)水域歷史AIS數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),進(jìn)行船舶領(lǐng)域分析和航行碰撞風(fēng)險(xiǎn)可視化實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):采用K最近鄰分類方法可對(duì)內(nèi)河船舶軌跡分類的準(zhǔn)確性達(dá)到97.5%;采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法可獲得基于他船的船舶領(lǐng)域和基于橋墩的船舶領(lǐng)域,而對(duì)于航標(biāo)來說,無明顯船舶領(lǐng)域存在;之后,分別對(duì)船舶通過白沙洲大橋、武漢長江大橋和武漢天興洲大橋時(shí)航行碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行可視化,得出船舶通過不同橋梁時(shí)碰撞風(fēng)險(xiǎn)分布的差異。最后,基于長江電子航道圖,構(gòu)建了橋區(qū)水域船舶交通流及碰撞風(fēng)險(xiǎn)可視化平臺(tái)。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U698
【圖文】：

絡(luò)、多變量概率像素圖、基于 glypn 的地圖視圖，結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示[40]。通數(shù)據(jù)具有時(shí)變特征，特征的提取和追蹤是交通數(shù)據(jù)分析中重要研究內(nèi)容。俄亥俄州立大學(xué) Soumya Dutta 等提出了基于分布的方法，使用高斯混合模目標(biāo)特征區(qū)域進(jìn)行表示[41]。雷進(jìn)宇和初秀民等針對(duì) AIS 數(shù)據(jù)二維軌跡可視法只展現(xiàn)船舶軌跡數(shù)據(jù)空間屬性不足的問題，提出了一種能同時(shí)展示時(shí)間、和速度的三維可視化模型，充分展示 AIS 數(shù)據(jù)的多維特性，并通過實(shí)例說視化模型能使人更直觀深入地理解 AIS 軌跡數(shù)據(jù)的時(shí)空特性[42]。

間隔歸一化-3 和表 2-4 所示，AIS 數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間間隔是穩(wěn)定且有規(guī)律。然 AIS 數(shù)據(jù)時(shí)間間隔存在大量不符合標(biāo)準(zhǔn)的情形。通過對(duì)兩類隔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到圖 2-2 和圖 2-3，其中 A 類船臺(tái)的船舶速，B 類船臺(tái)的船舶速度均不小于 2knot。

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