基于船舶AIS数据的港区内溢油事故风险研究——以宁波港镇海港区为例

摘要

船舶在海上运输频繁，溢油事故发生的次数也逐渐增多。而频繁发生的海上溢油已经严重危害到海洋生态环境。如何有效地减少溢油事故的发生已是海上运输的重要环节，也是港口管理的一项工作。
　　自20世纪80年代起，数据库和数据采集技术有了惊人的进展，这就导致数据量的爆发式增长，尤其是应用于海上运输的船舶自动识别系统(AIS)发展迅速，该系统内包含了与航运有关的丰富数据，可以为解决港口内相关事宜提供有效内容。面对诸多数据，如何从中挖掘出有效信息，亦是当前亟需解决的困难。在此背景下，各种数据挖掘技术应运而生，其中，聚类技术是一个重要方向，可以发现数据背后隐藏的规律。
　　基于上述问题，本文主要研究了宁波港镇海港区的船舶溢油情况。首先，文中介绍了镇海港区的具体情况，以及甬江航道的地理位置、自然环境。在上述概况下，本文进一步介绍了宁波港码头的主要污染源，对船舶交通溢油风险进行了分析，并介绍了油船溢油的主要影响因素，认为船舶行为对溢油事故将会产生重要影响。为此，本文构建了基于AIS数据的船舶行为识别模型，对船舶轨迹聚类情况建立了有关的数学模型，采用DBSCAN聚类算法进行聚类，删除噪声数据，并介绍了船舶搁置点的识别方法。
　　基于上述分析，本文利用上述模型和方法为依据对甬江航道进行了案例分析。对甬江航道具体航行条件做了介绍，并对甬江航道溢油事故风险进行了评估，主要从海损溢油、人为溢油及操作性溢油三方面进行了分析，认为船舶碰撞、搁浅是甬江航道引起溢油事故为主要因素。在提取宁波港镇海港区的AIS数据资料后，通过有关模型计算，发现甬江航道中有多处船舶容易发生碰撞的危险区域，可在往后的航线轨迹的规划中做有效的监控和合理的规划，以降低船舶发生碰撞的概率，减少溢油事故的发生。在案例分析的基础上，提出了相关的改善对策。本文的研究可为国内外港口管理提供有效的措施，为相关溢油事故的控制提供必要的借鉴。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 文献综述

1．2．1 AIS的应用与研究现状

1．2．2 轨迹聚类的研究现状

1．2．3 溢油研究现状

1．3 研究思路和内容

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究内容与论文框架

第2章 相关理论概述

2．1 风险管理的基本概念

2．2 船舶自动识别系统

2．2．1 概念

2．2．2 功能

2．2．3 应用

2．3 聚类分析

2．3．1 聚类分析概念

2．3．2 聚类分析分类

2．4 小结

第3章 宁波港镇海港区溢油现状

3．1 宁波港镇海港区现状

3．1．1 宁波港总体概况

3．1．2 镇海港区现状

3．2 宁波港镇海港区海域溢油风险

3．2．1 港口码头的污染源

3．2．2 船舶交通溢油风险

3．2．3 船舶交通事故溢油风险

3．3 甬江航道现状

3．3．1 地理位置

3．3．2 港区自然环境条件

3．4 甬江航道靠离船舶溢油风险

3．4．1 船舶溢油主要影响因素

3．4．2 溢油事故原因分析

3．5 小结

第4章 基于船舶AIS数据的船舶行为识别模型构建

4．1 基于船舶AIS数据的船舶轨迹提取

4．1．1 基于船舶AIS数据的船舶轨迹识别

4．1．2 船舶AIS数据预处理

4．2 船舶轨迹聚类模型建立及求解算法

4．2．1 船舶轨迹点的距离公式和相似性度量

4．2．2 DBSCAN聚类算法

4．3 基于船舶行为特征的船舶搁置点的识别

4．3．1 基本概念

4．3．2 搁置船舶计算

4．4 小结

第5章 基于船舶AIS数据的宁波港镇海港区溢油实例分析

5．1 甬江航道航行条件

5．1．1 航道

5．1．2 锚地

5．1．3 船舶数量

5．2 甬江航道溢油事故风险评估

5．2．1 风险可接受水平分析

5．2．2 人为溢油事故风险研究

5．2．3 操作性溢油事故风险评估

5．2．4 海损溢油事故风险评估

5．2．5 综合评估结论

5．3 船舶行为识别计算

5．3．1 甬江航道中的重点区域识别

5．3．2 甬江航道中船舶搁置点的识别

5．4 防范对策

5．5 小结

第6章 结论

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢