基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法与流程

1.本发明涉及数据分析领域，尤其涉及一种基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法。


背景技术：

2.海上交通风险评估是海上交通安全管理、海上救助力量动态待命、海事救助系统规划编制、海事救助建设项目论证等工作的重要技术支撑。海上交通风险评估主要包括评估指标、评估方法两个层面。风险评估指标通常涉及船舶交通流量和船舶交通事故两个层面，其中流量指标采用抽样调查数据、进出港船舶报告数据和船舶自动识别系统(automatic identification system，ais)流量等数据，事故指标采用船舶交通事故件数、死亡失踪人数、沉船艘数、直接经济损失等数据。风险评估方法包括早期的个例分析法、事故统计法、规范化安全评估(formal safety assessment，fsa)法，后来的概率与数理统计、计算机仿真、灰色聚类、模糊集理论、粗糙集理论等方法。
3.公开号为cn112441196a的专利文献公开了一种船舶航行风险评估信息的处理方法，该方法包括构建船舶交通流模型，所述船舶交通流模型包括智能船舶仿真模型和常规船舶仿真模型；预设在设定场景内所述船舶交通流模型的初始化水域环境参数；采集所述船舶交通流模型在进行交通流仿真过程中的船舶状态信息和在航环境信息；根据所述初始化水域环境参数、船舶状态信息和在航环境信息进行航行风险评估；根据航行风险的评估结果生成海事监管建议信息。
4.但是，现有技术中对于海上交通的风险评估参考因素和应用水域单一，存在评估精度低的问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，可以解决现有技术中在进行海上交通的风险评估过程中参考因素和应用水域单一导致的评估精度低的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，包括：
7.根据距离海岸线的距离对待评估海域进行网格划分，形成若干个面积不等的水域；
8.获取在所述待评估海域内的ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值ci；
9.根据所述第i艘次船舶标准换算值ci计算任一水域对应的ais船舶标准流量fj；
10.根据任一所述水域j内的第k等级水上险情自然数量r
k,j
以及对应的换算系数wk，确定所述水域的水上险情标准数量rj；
11.根据水上险情标准数量rj和ais船舶标准流量fj得到任一水域对应的海上交通风险强度aj，其中j为小于等于n的整数，其中n为水域的数量；
12.选择在n个水域内的海上交通风险强度aj的最大值和最小值，根据所述海上交通风险强度aj及其最大值、最小值，构建任一所述水域的海上交通风险指数aj，并根据所述海上交通风险指数确定与所述水域对应的风险等级，进而确定所述待评估海域的风险分布状态。
13.进一步地，根据距离海岸线的距离，对待评估海域进行网格划分包括：
14.基于海事救助装备的技术性能，确定所述海事救助设备的有效覆盖水域面积；
15.在与海岸线整体垂直的方向上，按照拥有所述海事救助装备的机构辖区顺次分割；
16.在海岸线整体平行方向上，按照第一宽度、第二宽度、第三宽度、第四宽度和第五宽度进行顺次划分；
17.所述第一宽度等于第二宽度，依次小于第三宽度、第四宽度、第五宽度，且第一宽度距离海岸线的距离为0。
18.进一步地，所述第一宽度为离岸10海里，所述第二宽度为离岸10～20海里、所述第三宽度为离岸20～50海里，所述第四宽度为离岸50～100海里，所述第五宽度为离岸100海里及以远。
19.进一步地，所述获取在所述待评估海域内的ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值ci包括：
20.综合各种船舶的船型主尺度，将5000吨级标准船型的总长、型宽和型深乘积确定为20000立方米，相应的换算值为1，在待评估海域内的任一船舶标准换算值为：
[0021][0022]
式中：ci为ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值，
[0023]
li、bi、di为待标准化换算的船舶总长、型宽和型深，
[0024]
lo、bo、do为标准船型的总长、型宽和型深。
[0025]
进一步地，所述根据所述第i艘次船舶标准换算值ci计算任一水域对应的ais船舶标准流量fj包括：
[0026]
对于待评估海域任一水域，ais船舶自然流量nj定义为预设时间内，进出该水域所有边界线的船舶数量之和，ais船舶标准流量为：
[0027][0028]
式中：fj为第j水域内ais船舶标准流量，nj为第j水域内ais船舶自然流量。
[0029]
进一步地，所述根据任一所述水域内的各等级水上险情自然数量以及对应的换算系数确定所述水域的水上险情标准数量rj包括：
[0030]
对于沿海待评估海域任一水域，水上险情标准数量为：
[0031][0032]
式中：rj为第j个水域水上险情标准数量，wk为第k个等级水上险情综合换算系数，r
k,j
为第j个水域第k个等级水上险情自然数量。
[0033]
进一步地，所述根据水上险情标准数量rj和ais船舶标准流量fj得到任一水域对应的海上交通风险强度aj包括：
[0034]
对于沿海待评估海域任一水域，预设时间内水上险情标准数量与ais船舶标准流量的比值为海上交通风险标准强度：
[0035][0036]
式中：aj为第j个水域的海上交通风险标准强度。
[0037]
进一步地，所述根据所述海上交通风险强度aj、所述最大值和所述最小值构建任一所述水域的海上交通风险指数包括：
[0038]
对不同水域的海上交通风险标准强度归一化处理，定义为海上交通风险指数：
[0039][0040]
式中：aj为第j个水域的海上交通风险指数，max(aj)为全部水域中交通风险强度的最大值，min(aj)为全部水域中交通风险强度的最小值。
[0041]
进一步地，根据所述海上交通风险指数确定与所述水域对应的风险等级，包括：
[0042]
确定所述交通风险指数的数值；
[0043]
确定所述交通风险指数所在的指数区间；
[0044]
基于所述指数区间确定所述区域块对应的风险等级，并按照等级-标识色对照表对所述区域块进行着色。
[0045]
所述指数区间包括第一区间、第二区间、第三区间、第四区间和第五区间，所述第一区间的数值范围为大于0.8且小于等于1.0，所述第二区间的数值范围为大于0.6且小于等于0.8，所述第三区间的数值范围为大于0.4且小于等于0.6，所述第四区间的数值范围为大于0.2且小于等于0.4，所述第五区间的数值范围为大于等于0且小于等于0.2。
[0046]
进一步地，所述基于所述指数区间确定所述区域块对应的风险等级，并按照等级-标识色对照表对所述区域块进行着色包括：
[0047]
若交通风险指数处于第一区间，则对应的风险等级为第一等级，所述第一等级对应的标识色为红色；
[0048]
若交通风险指数处于第二区间，则对应的风险等级为第二等级，所述第二等级对应的标识色为橙色；
[0049]
若交通风险指数处于第三区间，则对应的风险等级为第三等级，所述第三等级对应的标识色为黄色；
[0050]
若交通风险指数处于第四区间，则对应的风险等级为第四等级，所述第四等级对应的标识色为蓝色；
[0051]
若交通风险指数处于第五区间，则对应的风险等级为第五等级，所述第五等级对应的标识色为绿色。
[0052]
所述第一等级的危险程度，依次高于第二等级的危险程度、第三等级的危险程度、第四等级的危险程度、第五危险等级的危险程度。
[0053]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过对待评估海域进行水域的划分，使
得对于每个水域内的海上交通风险指数进行计算，实现对待评估海域内的水域的精准评估，利用水上险情标准数量rj和ais船舶标准流量fj得到任一水域对应的海上交通风险强度aj，进而转化为水域的海上交通风险指数aj，根据所述海上交通风险指数aj，确定与所述水域对应的风险等级，进而确定所述待评估海域的风险分布状态，由于对待评估海域进行水域的网格划分，实现对水域内的船舶以及险情状况进行标准化分析，进而实现对水域的水上交通风险指数的精细化，提高危险评估精准度。
附图说明
[0054]
图1为待标准化换算提供的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法的流程示意图；
[0055]
图2为待标准化换算提供的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法的实际应用流程示意图；
[0056]
图3为待标准化换算提供的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法中的待评估海域划分示意图。
具体实施方式
[0057]
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0058]
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
[0059]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0060]
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0061]
请参阅图1所示，待标准化换算提供的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法包括：
[0062]
步骤s100：根据距离海岸线的距离对待评估海域进行网格划分，形成若干个面积不等的水域；
[0063]
步骤s200：获取在所述待评估海域内的ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值ci；
[0064]
步骤s300：根据所述第i艘次船舶标准换算值ci计算任一水域对应的ais船舶标准流量fj；
[0065]
步骤s400：根据任一所述水域内的各等级水上险情自然数量以及对应的换算系数确定所述水域的水上险情标准数量rj；
[0066]
步骤s500：根据水上险情标准数量rj和ais船舶标准流量fj得到任一水域对应的海上交通风险强度aj，其中j为小于等于n的整数，n为水域的数量；
[0067]
步骤s600：选择在n个水域内的海上交通风险强度aj的最大值和最小值，根据所述海上交通风险强度aj及其最大值、最小值，构建任一所述水域的海上交通风险指数aj，并根据所述海上交通风险指数确定与所述水域对应的风险等级，进而确定所述待评估海域的风险分布状态。
[0068][0069]
具体而言，通过对待评估海域进行水域的划分，对每个水域内的海上交通风险指数进行计算，实现对待评估海域内的水域风险的精准评估，利用水上险情标准数量rj和ais船舶标准流量fj得到任一水域对应的海上交通风险强度aj，进而转化为海上交通风险指数aj。根据所述海上交通风险指数aj，确定与所述水域对应的风险等级，进而确定所述待评估海域的风险分布状态，由于对待评估海域进行水域的网格划分，实现对水域内的船舶以及险情状况进行标准化分析，进而实现对水域的水上交通风险指数的精细化，提高危险评估精准度。
[0070]
具体而言，根据距离海岸线的距离，对待评估海域进行网格划分，包括：
[0071]
基于海事救助装备的技术性能，确定所述海事救助设备的有效覆盖水域面积；
[0072]
在与海岸线整体垂直的方向上，按照拥有所述海事救助装备的机构辖区边界顺次分割；
[0073]
在海岸线整体平行方向上，按照第一宽度、第二宽度、第三宽度、第四宽度和第五宽度进行顺次划分；
[0074]
所述第一宽度等于第二宽度，依次小于第三宽度、第四宽度、第五宽度，且第一宽度距离海岸线的距离为0。
[0075]
具体而言，通过基于海事救助装备的技术性能，确定所述海事救助装备的有效覆盖水域面积，实现对待评估海域的细分，且能够对待评估海域内的所有位置进行救援，并且在海岸线平行方向，按照第一宽度、第二宽度、第三宽度、第四宽度和第五宽度进行顺次划分，且所述第一宽度等于第二宽度，依次小于第三宽度、第四宽度、第五宽度，实现了对待评估海域的网格式划分，大大提高了划分的精准度，且采用不同的宽度实现对待评估海域不同面积的划分，有效确定适用水域的范围，提高对水域的划分精细度，提高对水上交通风险评估精准度。
[0076]
具体而言，所述第一宽度为离岸10海里，所述第二宽度为离岸10～20海里，所述第三宽度为离岸20～50海里，所述第四宽度为离岸50～100海里，所述第五宽度为离岸100海里及以远。
[0077]
具体而言，通过设置以10海里为最小单位的间隔距离，有效辐射待评估海域内的网格单元，使得对于待评估海域内的水域的划分更为精细，提高对每个水域内的风险系数评估针对性，大大提升了构建待评估海域的风险指数图的准确度。
[0078]
具体而言，所述获取在所述待评估海域内的ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值ci包括：
[0079]
综合各种船舶的船型主尺度，将5000吨级标准船型的总长、型宽和型深乘积确定为20000立方米，相应的换算值为1，在待评估海域内的任一船舶标准换算值为：
[0080][0081]
式中：ci为ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值，
[0082]
li、bi、di为待标准化换算的船舶总长、型宽和型深，
[0083]
lo、bo、do为标准船型的总长、型宽和型深。
[0084]
具体而言，待标准化换算根据待评估海域内船舶的总长、型宽和型深，以5000吨级标准船型主尺度作为标准进行换算，实现对任一船舶标准换算值的精准确定，提高对水域内的风险评估值的精度，并提高计算的效率。
[0085]
具体而言，根据所述第i艘次船舶标准换算值ci计算任一水域对应的ais船舶标准流量fj，包括：
[0086]
对于待评估海域任一水域，ais船舶自然流量nj定义为预设时间内，进出该水域所有边界线的船舶数量之和，ais船舶标准流量为：
[0087][0088]
式中：fj为第j水域内ais船舶标准流量，nj为第j水域内ais船舶自然流量。
[0089]
具体而言，待标准化换算通过对任一水域j内的船舶自然数量进行汇总和标准化换算，计算出水域内ais船舶标准流量fj，为确定该水域内的风险评估指数提供准确的数据参考，有效提高了风险评估指数的精准度。
[0090]
具体而言，所述根据任一水域j内的第k等级水上险情自然数量r
kj
以及对应的换算系数wk，确定所述水域的水上险情标准数量rj，包括：
[0091]
对于沿海待评估海域任一水域，水上险情标准数量为：
[0092][0093]
式中：rj为第j个水域水上险情标准数量，wk为第k个等级水上险情综合换算系数，r
k,j
为第j个水域第k个等级水上险情自然数量。
[0094]
具体而言，待标准化换算通过对任一水域的海上险情标准数量进行量化，有效评估水域的险情级别，进而为确定该水域内的风险评估指数提供准确的数据参考，有效提高了风险评估指数的精准度。
[0095]
具体而言，所述根据水上险情标准数量rj和ais船舶标准流量fj，得到任一水域对应的海上交通风险强度aj，包括：
[0096]
对于沿海待评估海域任一水域，预设时间内水上险情标准数量与ais船舶标准流量的比值为海上交通风险标准强度：
[0097][0098]
式中：aj为第j个水域的海上交通风险标准强度。
[0099]
具体而言，待标准化换算通过任一水域预设时间内水上险情标准数量与ais船舶标准流量的比值，定义为海上交通风险标准强度，实现对海上交通风险标准强度的量化，进
而实现对整个待评估海域内所有水域风险标准强度的量化，提高海上交通风险标准强度的精准度，并提高风险等级确定效率。
[0100]
具体而言，根据所述海上交通风险强度aj及其最大值、所述最小值，构建任一水域的海上交通风险指数，包括：
[0101]
对不同水域的海上交通风险标准强度归一化处理，定义为海上交通风险指数：
[0102][0103]
式中：aj为第j个水域的海上交通风险指数，max(aj)为全部水域中交通风险强度的最大值，min(aj)为全部水域中交通风险强度的最小值。
[0104]
具体而言，待标准化换算通过对不同水域的海上交通风险标准强度归一化处理，定义为海上交通风险指数，且在计算海上交通风险指数时，对于第j个水域的海上交通风险指数，max(aj)为全部水域中交通风险强度的最大值，min(aj)为全部水域中交通风险强度的最小值，使海上交通风险指数的确定更为准确，提高精准度。
[0105]
具体而言，根据所述海上交通风险指数，确定与所述水域对应的风险等级，包括：
[0106]
确定所述交通风险指数的数值；
[0107]
确定所述交通风险指数所在的指数区间；
[0108]
基于所述指数区间确定对应的风险等级，并按照等级-标识色对照表，对所述区域块进行着色；
[0109]
所述指数区间包括第一区间、第二区间、第三区间、第四区间和第五区间，所述第一区间的数值范围为大于0.8且小于等于1.0，所述第二区间的数值范围为大于0.6且小于等于0.8，所述第三区间的数值范围为大于0.4且小于等于0.6，所述第四区间的数值范围为大于0.2且小于等于0.4，所述第五区间的数值范围为大于等于0且小于等于0.2。
[0110]
具体而言，待标准化换算通过指数区间，并设置不同的数值范围，使得对于交通风险指数所在的指数区间进行精准确定，进而根据等级-标识色对照表对所述区域块进行着色，提高对待评估水域内的风险程度的高效展示，使得直观性更强。
[0111]
具体而言，所述基于所述指数区间确定所述区域块对应的风险等级，并按照等级-标识色对照表对所述区域块进行着色包括：
[0112]
若交通风险指数处于第一区间，则对应的风险等级为第一等级，所述第一等级对应的标识色为红色；
[0113]
若交通风险指数处于第二区间，则对应的风险等级为第二等级，所述第二等级对应的标识色为橙色；
[0114]
若交通风险指数处于第三区间，则对应的风险等级为第三等级，所述第三等级对应的标识色为黄色；
[0115]
若交通风险指数处于第四区间，则对应的风险等级为第四等级，所述第四等级对应的标识色为蓝色；
[0116]
若交通风险指数处于第五区间，则对应的风险等级为第五等级，所述第五等级对应的标识色为绿色。
[0117]
所述第一等级的危险程度，依次高于第二等级的危险程度、第三等级的危险程度、第四等级的危险程度、第五危险等级的危险程度。
[0118]
具体而言，通过设置不同风险等级对应不同的标识色，实现对待评估水域内风险的有效着色，提高对水域内风险程度的有效评估及显示，便于直观给出提示，提高对于风险的处理效率。
[0119]
具体而言，在实际应用中，基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，可为海上交通安全巡航执法、海上救助力量动态待命、海事救助系统规划编制和海事救助建设项目论证等提供技术支撑。直属海事系统每年都会制定辖区巡航计划，通过评估不同海事辖区风险指数和风险等级，可为巡航任务次数、巡航时间和里程、出动执法人员数量等巡航指标制定和调整提供重要参考。直属救助系统船舶力量主要采用动态待命方式开展海上救助，采用本方法可定期评估不同水域风险，为海上救助动态待命点的设置和调整，以及专业救助船的值班和调配提供支撑。规划部门在编制海事救捞系统中长期规划时，咨询单位在编制海事救助建设项目可行性研究报告时，采用本方法还可用于对全国或区域海上交通风险进行分析和预测，为监管救助现状能力评估、装备设施布局规划、建设项目技术咨询提供重要依据。
[0120]
图2为本发明实施例中实际海上交通风险评估的流程示意图，结合图2所示，海上交通风险评估与海事救助装备配布密切相关。目前沿海监管救助装备配布的基本水域单位，主要是直属海事局辖区(省级海上搜救责任区)、分支海事局辖区(市级海上搜救责任区)。然而，即使在同一个海事辖区范围内，不同海事救助装备有效覆盖范围也有所不同，如船舶交通管理系统(vessel transport system，vts)系统有效覆盖范围为离岸20海里内水域，中型海事巡逻船有效覆盖范围为离岸50海里内水域，海上救助直升机有效覆盖范围为离岸100海里内水域等。
[0121]
为使每个装备所在水域单元与其有效覆盖范围保持一致，需要基于每个装备有效覆盖范围，对所在的海事辖区进行网格化处理。根据不同海事救助装备适用水域或应急到达时间要求，确定相应装备有效覆盖水域范围，如表1所示。
[0122]
表1沿海监管救助装备有效覆盖水域范围
[0123]
[0124]
[0125][0126]
综上，不同监管救助装备有效覆盖水域范围，都是以岸基为起始点测算有效作用距离，为确保监管救助装备有效覆盖水域范围与水上交通风险评估水域范围一一对应，本研究拟在每个海事辖区内部进一步细分水域，且离岸距离越近，水域单元面积越小，离岸距离越远，水域单元面积越大。其中，如图3所示，在分支海事辖区(市级海上搜救责任区)内部，进一步细分为离岸0～10海里水域、离岸10～20海里水域、离岸20～50海里水域。在直属海事辖区(省级海上搜救责任区)内部，进一步细分为离岸50～100海里水域、离岸100～200海里水域，若辖区外边界离岸距离未超过相应的细分边界线，则水域单元外边界以相应辖区边界线为准。
[0127]
水上交通风险评估指标主要包括ais船舶流量、水上险情数量，且均为自然计数，未考虑船舶吨级和险情等级。也就是说，1艘100吨级的船舶和1艘100,000吨级的船舶均按1艘次交通流量统计，1起重大险情和1起一般险情都按1起险情统计，显然是不尽合理的。为进一步提升海上交通风险评估结果的精准性，需对船舶流量和险情数量指标进行标准化处理。
[0128]
船舶吨级通常按总载重吨(dwt)和总吨(gt)计，其中总载重吨表示船舶的重量，主要适用于货船，总吨表示船舶的容积，主要适用于客船。船舶种类主要包括散货船、集装箱船、滚装船、油船、液化气船、化学品船、客船、客滚船、客渡船、非运输船等。根据《海事系统统计资料汇编》，近五年进出港海船以散货船、油船、集装箱船、客船为主(占比明显高于其它船型)，平均载重量为5210吨，且趋于平缓，故选5000吨级海船为标准船。
[0129]
ais船舶基本信息共24项，但并未涉及船舶总载重吨和总吨信息，只有与之有关的总长、型宽、型深等船舶主尺度信息，故需将船舶吨级换算为船舶主尺度(总长
×
型宽
×
型深)。根据《海港总平面设计规范(jtj211-99)局部修订(设计船型尺度部分)》，分别确定5000吨级散货船、油船、集装箱船、客船的主尺度，如表2所示。
[0130]
表2典型5000吨级船舶主尺度
[0131][0132]
综合各种船型主尺度，将5000吨级标准船型的总长、型宽和型深乘积确定为20000立方米，相应的换算值为1，其他船舶标准换算值为：
[0133][0134]
式中：ci为ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值
[0135]
li、bi、di为需要标准化换算的船舶总长、型宽和型深(米)
[0136]
lo、bo、do为标准船(5000吨级)的总长、型宽和型深(米)
[0137]
对于海事辖区任一细分水域，ais船舶自然流量定义为一定时间(年度、季度或月度)内，进出该水域所有边界线的船舶数量之和。ais船舶标准流量为：
[0138][0139]
式中：fj为第j水域ais船舶标准流量(艘次)
[0140]
nj为第j水域ais船舶自然流量(艘次)
[0141]
海上交通险情分为特大、重大、较大、一般四个级别，划分依据包括遇险船舶人数、遇险船舶类型、遇险船舶总吨、遇险航空器人数，如表3所示。
[0142][0143][0144]
表3海上交通险情分级及指标
[0145]
为便于量化和对比，取重大、较大、一般险情对应的遇险船舶人数、遇险船舶总吨的指标中值，由于特大险情只有下限，而无上限限制，暂按下限同比增长确定上限值。其中，特大险情的遇险人数只有下限30人(是重大险情下限10人的3倍)，上限暂按重大险情上限30人的3倍测算，即90人，则特大险情的遇险船舶人数中值为60人。特大险情的遇险船舶总吨中值测算以此类推，如表4所示。
[0146]
表4水上交通险情主要分级指标中值
[0147][0148]
以一般险情为基础标准，换算系数为1，则特大、重大、较大险情换算系数根据遇险船舶人数、遇险船舶总吨指标中值与一般险情相应指标之比，分别测算后取平均值，如表5所示。
[0149]
表5水上险情标准数量换算系数
[0150][0151][0152]
对于沿海海事辖区任一细分水域，水上险情标准数量为：
[0153][0154]
式中：rj为第j个水域水上险情标准数量(起)
[0155]
wk为第k个等级水上险情综合换算系数
[0156]rk,j
为第j个水域第k个等级水上险情自然数量
[0157]
对于沿海海事辖区任一细分水域，海上交通风险程度主要与ais船舶流量和水上险情数量有关，定义任一水域一定时间内水上险情标准数量与ais船舶标准流量的比值为海上交通风险强度，即：
[0158][0159]
式中：aj为第j个水域的海上交通风险标准强度(起/艘次)
[0160]
为对不同水域之间海上交通风险进行空间对比，特对不同水域海上交通风险标准强度归一化处理，定义为海上交通风险指数，即：
[0161][0162]
式中：aj为第j个水域的海上交通风险指数
[0163]
max(aj)、min(aj)为全部水域中交通风险强度的最大值、最小值
[0164]
为提高海上交通风险评估的精准性，将评估水域设五个风险等级，分别为高、较高、中、较低、低风险水域，具体对应不同的风险标准指数空间，如表6所示。
[0165]
表6海上交通风险等级与风险标准指数区间对应关系
[0166]
风险等级标识色风险标准指数区间高红色(0.8,1.0]较高橙色(0.6,0.8]中黄色(0.4,0.6]
较低蓝色(0.2,0.4]低绿色[0,0.2]
[0167]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式，描述了本发明的技术方案。但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案，都将落入本发明的保护范围之内。
[0168]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，包括：根据距离海岸线的距离对待评估海域进行网格划分，形成若干个面积不等的网格单元水域；获取在所述待评估海域内的ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值c
i
；根据所述第i艘次船舶标准换算值c
i
计算任一网格单元水域j内对应的ais船舶标准流量f
j
；根据任一所述网格单元水域j内的第k等级水上险情自然数量r
kj
以及对应的换算系数w
k
，确定所述网格单元水域的水上险情标准数量r
j
；根据水上险情标准数量r
j
和ais船舶标准流量f
j
得到任一网格单元水域对应的海上交通风险强度a
j
，其中j为小于等于n的整数，n为水域的数量；选择在n个网格单元水域内的海上交通风险强度a
j
的最大值和最小值，根据所述海上交通风险强度a
j
、所述最大值和所述最小值，构建任一所述网格单元水域的海上交通风险指数a
j
，并根据所述海上交通风险指数确定与所述网格单元水域对应的风险等级，进而确定所述待评估海域的风险分布状态。2.根据权利要求1所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，根据距离海岸线的距离，对待评估海域进行网格划分，包括：基于海事救助装备的技术性能，确定所述海事救助设备的有效覆盖水域面积；在与海岸线整体垂直的方向上，按照拥有所述海事救助装备的机构辖区边界顺次分割；在海岸线整体平行方向上，按照第一宽度、第二宽度、第三宽度、第四宽度和第五宽度进行顺次划分；所述第一宽度等于第二宽度，依次小于第三宽度、第四宽度、第五宽度，且第一宽度距离海岸线的距离为0。3.根据权利要求2所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于：所述第一宽度为离岸10海里，所述第二宽度为离岸10～20海里、所述第三宽度为离岸20～50海里，所述第四宽度为离岸50～100海里，所述第五宽度为100海里及以远。4.根据权利要求3所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，所述获取在所述待评估海域内的ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值c
i
包括：综合各种船舶的船型主尺度，将5000吨级标准船型的总长、型宽和型深乘积确定为20000立方米，相应的换算值为1，在待评估海域内的任一船舶标准换算值为：式中：c
i
为ais船舶流量中第i艘次船舶标准换算值，l
i
、b
i
、d
i
为待标准化换算的船舶总长、型宽和型深，l
o
、b
o
、d
o
为标准船型的总长、型宽和型深。5.根据权利要求4所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其
特征在于，所述根据所述第i艘次船舶标准换算值c
i
，计算任一水域对应的ais船舶标准流量f
j
包括：对于待评估海域任一水域，ais船舶自然流量n
j
定义为预设时间内，进出该水域所有边界线的船舶数量之和，ais船舶标准流量为：式中：f
j
为第j水域内ais船舶标准流量，n
j
为第j水域内ais船舶自然流量。6.根据权利要求5所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，所述根据任一所述网格单元水域j内的第k等级水上险情自然数量r
kj
以及对应的换算系数w
k
，确定所述水域的水上险情标准数量r
j
，包括：对于沿海待评估海域任一网格单元水域，水上险情标准数量为：式中：r
j
为第j个网格单元水域水上险情标准数量，w
k
为第k个等级水上险情综合换算系数，r
k,j
为第j个网格单元水域第k个等级水上险情自然数量。7.根据权利要求6所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，所述根据水上险情标准数量r
j
和ais船舶标准流量f
j
，得到任一网格单元水域对应的海上交通风险强度a
j
包括：对于沿海待评估海域任一网格单元水域，预设时间内水上险情标准数量与ais船舶标准流量的比值为海上交通风险标准强度：式中：a
j
为第j个网格单元水域的海上交通风险标准强度。8.根据权利要求7所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，所述根据所述海上交通风险强度a
j
及其最大值、最小值，构建任一所述网格单元水域的海上交通风险指数包括：对不同水域的海上交通风险标准强度归一化处理，定义为海上交通风险指数：式中：a
j
为第j个网格单元水域的海上交通风险指数，max(a
j
)为全部网格单元水域中交通风险强度的最大值，min(a
j
)为全部网格单元水域中交通风险强度的最小值。9.根据权利要求8所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，根据所述海上交通风险指数，确定与所述网格单元水域对应的风险等级，包括：确定所述交通风险指数的数值；确定所述交通风险指数所在的指数区间；基于所述指数区间确定所述区域块对应的风险等级，并按照等级-标识色对照表对所述区域块进行着色；
所述指数区间包括第一区间、第二区间、第三区间、第四区间和第五区间，所述第一区间的数值范围为大于0.8且小于等于1.0，所述第二区间的数值范围为大于0.6且小于等于0.8，所述第三区间的数值范围为大于0.4且小于等于0.6，所述第四区间的数值范围为大于0.2且小于等于0.4，所述第五区间的数值范围为大于等于0且小于等于0.2。10.根据权利要求9所述的基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法，其特征在于，所述基于所述指数区间确定所述区域块对应的风险等级，并按照等级-标识色对照表对所述区域块进行着色包括：若交通风险指数处于第一区间，则对应的风险等级为第一等级，所述第一等级对应的标识色为红色；若交通风险指数处于第二区间，则对应的风险等级为第二等级，所述第二等级对应的标识色为橙色；若交通风险指数处于第三区间，则对应的风险等级为第三等级，所述第三等级对应的标识色为黄色；若交通风险指数处于第四区间，则对应的风险等级为第四等级，所述第四等级对应的标识色为蓝色；若交通风险指数处于第五区间，则对应的风险等级为第五等级，所述第五等级对应的标识色为绿色；所述第一等级的危险程度，依次高于第二等级的危险程度、第三等级的危险程度、第四等级的危险程度、第五危险等级的危险程度。

技术总结
本发明属于数据分析领域，涉及一种基于水域网格化和指标标准化的海上交通风险评估方法,该方法包括根据距离海岸线的距离对待评估海域进行网格划分，形成若干个面积不等的网格单元水域；根据任一水域j内第i艘次船舶标准换算值C


技术研发人员：杨立波 陈兵 孙金莹 朱为华 华昕培
受保护的技术使用者：交通运输部规划研究院
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/9/7