基于权重的改进A~*算法航线规划研究

航线规划是保障船舶安全航行的重要措施之一,为避免在船舶航行过程中遇到的大风、大浪等危险因素对船舶的安全造成威胁,提出了一种基于权重的改进A~*算法航线规划方法。根据风浪网格数据,筛选出危险点集,利用基于权重的改进A~*算法快速寻找安全航行路径。实验结果表明,该方法能够高效、精确地标识出船舶安全航行的路径,提高了船舶巡航监测在航率、保证巡航的安全和监测任务的有效进行。     

冰上丝路安全：北极航道航行风险度评估的研究

全球气候变暖导致北极海冰快速融化,北极航道的全面开通成为可能。受航道内冰情与气象海洋等综合因素影响,航道航行存在较大风险。本文主要基于北极海冰密集度卫星遥感观测结果,综合风速、温度、能见度与水深等数据信息,利用权重和风险等级划分法建立了无破冰能力船只在北极航道航行风险评估体系,计算得到日平均航道航行风险度。通过与“雪龙”号科考船在西北航道航行线路与航道航行风险度比对,发现“雪龙”号科考船均沿低航行风险度航道航行。研究结果表明：利用北极航道航行风险评估体系计算日平均北极航道航行风险度是可行的,可为极地科考或航道选取提供准确的航行风险评估信息,对积极推进“冰上丝绸之路”建设具有重要意义。     

海上船舶碰撞溢油风险网格化评估

为进一步提升船舶碰撞溢油风险评估在空间层面的精确性,基于船舶AIS数据和地理信息网格划分技术,本文提出了一种船舶碰撞溢油风险网格化评估模型。选择北部湾海域作为计算案例,详细介绍了基于GIS的网格划分方法,利用AIS数据和海域功能区划,分别开展了事故概率指数、事故规模指数和区域环境敏感指数的计算,并综合3种指数计算得到了船舶碰撞溢油风险指数。该计算方法可直观地展示目标海域中的高风险区域,便于船舶航行中对其进行针对性关注,对维护航运安全具有一定的促进作用。     

单机动平台时差定位航路规划方法

单机动平台基于时差定位（TDOA）对水下目标定位时，观测平台的航行轨迹对定位精度有很大影响。 针对如何规划航路并提升定位精度的问题，提出了一种基于改进动态窗口法（DWA）的单平台航路规划方法。在传统 DWA 算法的评价函数中引入了以水平精度因子（HDOP）最小化为准则设计的定位精度评价子函数。同时考虑到航向角和定位精度评价子函数的权重与观测平台到目标的距离有关，优化了航向角和定位精度评价子函数的权重系数，使其可以动态调整。仿真结果表明：改进 DWA 算法规划的航路能够在避开障碍物的同时提高定位精度。     

基于层次分析法的牡蛎养殖过程中副溶血弧菌风险评估模型建立和初步应用

副溶血弧菌是一种重要食源性致病菌,牡蛎是其主要携带者之一。为了量化评估牡蛎养殖过程中副溶血弧菌感染的风险,采用德菲尔法、层次分析法和多指标综合体系评价法,将专家经验知识和现代数学方法结合,构建了由评估指标体系、风险因素权重、评分标准、综合评价函数等组成的牡蛎养殖过程中副溶血弧菌风险评估模型。其中,评估指标体系包括水质、养殖管理、健康状况等3个准则层和水温、盐度、pH、氨氮、亚硝酸盐、溶解氧、养殖模式、养殖密度、场址选择、日常管理、细菌感染、病毒感染、寄生虫感染等13个指标层风险因素;3个准则层风险因素权重值集合为W={0.5278,0.3325,0.1396},指标层风险因素中水温(0.2270)、盐度(0.1368)和养殖密度(0.1409)等权重值较高,为影响副溶血弧菌感染的主要风险因子;分别建立了定性和定量评估指标的评分标准。以广东阳江某牡蛎养殖场为例,运用多指标综合体系评价法对该模型进行验证,得出该牡蛎养殖场春季、夏季、秋季和冬季副溶血弧菌感染发生风险概率为分别0.2281、0.5833、0.2723和0.1347,评估结果与实际调查结果相符,说明该模型可用于牡蛎养殖中副溶血弧菌感染风险估算。     

基于AIS的船舶会遇局面紧迫度量化分析

近年来船舶大型化、高速化的发展以及数量的不断递增,导致船舶碰撞概率大大增加。为更好地保障船舶航行安全,提出船舶会遇局面紧迫度这一概念。该概念表征船舶在当前航行状态下由于一定范围内所有其他船舶的存在而处于的会遇局面的紧迫程度,其旨在帮助船舶驾驶员实时感知并掌握船舶在海上航行时所处会遇局面的状况,从而据此加以判断并及时采取措施规避碰撞风险。建立了船舶会遇局面紧迫度的计算模型,该模型以考虑到本船速度的动态圆形领域为空间约束条件,综合考虑其他船舶相对于本船的方位分布和距离这两个指标的影响,基于信息量量化紧迫度。利用2016年1月1日天津港AIS数据进行紧迫度的计算与分析,计算结果与实际相符,该计算模型能够准确反映船舶在航行过程中所处会遇局面的紧迫程度。利用双线性内插法建立天津港区域紧迫度二维彩色平面分布图,其表达效果优于传统热度图。     

远洋船舶避台航线设计方案——以台风“杜苏芮”(2305)为例

避台航线最优化问题是远洋气象导航中的关键问题之一,为解决该问题,文中提出了一种面向船舶避台航线规划的图搜索算法,通过船舶失速模型和台风影响下的船舶航行风险识别方法,引入船舶变速集,定义图搜索算法中每条边的权重,基于计划航线改进图搜索算法的搜索策略,提高算法的效率和避台航线的平滑性,以获得最小航时的避台航线。以2305号台风“杜苏芮”为例验证算法在避台航线设计中的有效性,实验结果表明,该算法能够有效地躲避台风“杜苏芮”的大风浪影响,并得到最优航时航线,对实现船舶智能避台、优化船舶航线设计具有重要意义。     

跨海桥梁船撞风险综合评估

近年来全世界范围内船撞桥事故时常发生，尤其是大型跨海桥梁，对其进行合理的船撞桥风险评估逐渐成为桥梁安全运营的重要保障之一。通过对近年国内外船撞桥案例调研分析，确定了影响事故的多重因素，建立包括4个二级风险评价指标和18个三级指标的层次化评价指标体系，并运用层次分析（AHP）法和熵权法，对各评价指标进行主客观综合赋权，明确各个风险因素对船舶撞击的重要性程度，基于模糊数学理论对船撞桥风险进行多层次综合评判。以浙江省舟山朱家尖跨海大桥为工程背景，结合该桥某年船舶通航统计数据，运用上述方法进行船撞桥风险评估，计算表明朱家尖跨海大桥平均风险评价值为4.22，属于可接受中风险水平，并提出了相应的风险控制对策及措施。     

基于RMF技术的远洋船舶定量风险评估方法研究

在远洋船舶运输中，设备失效是导致各类事故的一个重要因素。文中引人RMF技术，将其应用到远洋船队的定量风险评估中，以及时查找并消除设备方面的事故隐患。首先找出潜在的风险事件及相关风险因素，然后运用模糊综合评判方法和事故损失综合评估理论对设备风险事件的模糊概率和损失程度后果进行量化，最后依据风险评价结果对需要控制的风险源给出控制措施。实例分析亦表明，运用RMF技术能对远洋船舶的各类设备及属具实施科学的风险管理。     

基于风险的海底管道安全评估方法研究

海底管道系统技术复杂、安全性要求高、环境多变,从设计阶段开始一直到生产运行的全过程,始终存在各种风险。考虑到海底管道的这一特点,风险评估方法应该既要考虑理论分析又要重视工程经验的多方面、多层次的综合性评估方法。论文从分析海底管道失效因素入手,重点研究了海底管道风险评估的流程及风险等级的划分方法,为海底管道完整性管理提供了一种实用的评估方法,同时结合工程实例对一运行中的海底管道进行了风险评估。     

基于层次分析法的人工鱼礁选址适宜性评价方法

人工鱼礁作为渔业资源增殖的有效手段,在海洋牧场建设中发挥重要作用。人工鱼礁区的科学选址是海洋牧场建设需首先解决的技术问题。目前关于人工鱼礁选址还没有通用的定量评价方法。基于层次分析法理论建立层次结构模型,设定社会、物理、工程、化学和生物环境等5个主要准则因素,设定海洋功能区划、水深、水流、底质类型、底质荷载、淤泥层厚度、海底坡度、水质、沉积物质量、赤潮、浮游植物、浮游动物、底栖生物等13个次级准则因素并作为评价指标,其中将水质和沉积物质量设定为多参数指标。依据相关国家标准和行业规范,采用多种归一化处理方法建立所有指标的定量评价标准。结合对人工鱼礁建设实际情况的分析,确定主要准则因素权重。考虑人工鱼礁渔业资源增殖效应,增加对两类特殊情况的评价判定过程。其中两类特殊情况分别为单一指标参数值超限情况和多参数指标中多个参数值接近超限的情况。使用Python编程语言创建软件系统实现评价结果的高效计算并输出对应适宜性等级。根据日照市海洋牧场示范区中适宜人工鱼礁建设海域调查数据模拟8个针对性的海区案例对方法进行验证,案例分析表明,该方法具有较好实用性,能有效分析并获取目标海区建礁适宜性评价结果,可为...     

Developing a new grey dynamic modeling system for evaluation of biology and pollution indicators of the marine environment in coastal areas

Pollution of the marine environment leads to corresponding changes within the ecosystem. Thus, evaluation of the marine environment for management purposes, which is a procedure complicated by multi-hierarchy, multi-factors, and multi-uncertainty, should be considered from both ecological and environmental standpoints. Currently, the lack of consideration of the relationship between bio-indicators and water pollution in marine environmental evaluation hinders the efforts of conventional modeling approaches in this field. This paper presents an innovative dynamic modeling system that we call the grey dynamic modeling system (GDMS). This system synthesizes the analytic hierarchy process (AHP), grey target theory (GTT), and grey forecasting modeling approaches (GM(1,1)), and it takes both ecological and environmental factors into account during evaluation and forecasting of the marine environment in coastal areas. To effectively eliminate the subjective errors of the traditional AHP process, the GTT analysis is used to replace expert scoring, which defines the grey relational grades of the bio-indicator indices(BI) and the water pollution indices(WPI).The structure of the AHP then is applied to link the bio-indicators and pollution, which enables the system to generate the primary factors necessary for the evaluation of the marine environment from both ecological and pollution perspectives. The new modeling system was used to evaluate and forecast the marine eco-environment in the Tianjin section of Bohai Bay, China. This case study highlights the key features of the approach. The bio-indicator indices(BI) and water pollution indices(WPI) monitoring data from 2002 to 2007 of 8 monitoring sites are input to this dynamic modeling system and the results illustrate the following: Pollution of the study area is currently serious and tends to be worse in the future, and the worst areas are sites 2, 3, and 4 based on their key pollution indices biochemical oxygen demand (BOD), dissolved inorganic phosphorus (DIP), and dissolved inorganic nitrogen (DIN)) which have the main effects on marine eco-system. These results can be used as the basis for marine environmental manager to define the key pollution factors, key pollution sites and the pollution trends of the marine environment of the whole study area.     

Sea use management using a hybrid operational model: Taiwan’s experience

This study proposes a hybrid operational model to manage marine activities. This approach combines cost-benefit analysis (CBA), the analytic hierarchy process (AHP), and the Dempster–Shafer theory (DST), and retains the advantages of CBA as well as facilitating the incorporation of incomplete information into the evaluation process. A particular advantage of this hybrid approach is that it can synthesize evaluation results into an easily understood unit: namely, utility. Conflicts between marine resource users (user–user conflicts) and between users and marine environment (user-environment conflicts) can easily be evaluated using this hybrid operational model. A sea use management system is proposed, which incorporates a permitting process and elements of marine spatial planning (MSP). In the proposed system, marine activities are grouped into three clusters based on their potential environmental impacts and exclusive use, then assigned to competent authorities, a panel of experts or government agencies for review and permit approval. This study suggests that the central and local governments share responsibility for approving permits for marine activities. More importantly, it suggests that the integration of marine activities needs to be handled by the central government. A numerical example is used to illustrate the application of the hybrid operational model.     

多种海洋开发类型的综合效益评估

随着海洋开发活动的不断加剧,各海洋开发类型综合效益的评估与分析对维持海洋社会经济与海洋生态环境的可持续发展具有重大意义,不同海洋开发活动带来不同的社会、经济效益,也产生了海洋资源的损耗,影响了海洋环境和海洋生态服务功能。根据江苏省海洋资源开发活动特点,筛选出江苏海岸带资源开发中常见的4种典型的开发利用类型,选取了能够突出反映海洋开发活动综合效益的经济效益指标、社会效益指标、资源损耗指标、环境成本指标构建海洋开发类型综合效益评估体系。基于层次分析法与熵权法组合权重,运用综合效益指数评价模型分别计算了单一指标效益值、准则层效益值、各研究案例效益值、各用海类型效益值并对以上研究数据之间的相互关系进行了深入分析,探求各用海类型综合效益评估值的关键影响因素。通过实证研究发现4种海洋开发类型的综合效益评估值均介于0.4~0.6之间,处于一般的综合效益状态,综合效益从高到底依次排序:临港工业用海类型为0.551 3、海上风电用海类型为0.492 4、排污倾倒用海类型为0.441、围海养殖用海类型为0.434 3。海洋开发类型综合效益的评估对及时调整海洋开发对策,缓和海洋开发与海洋生态环境的矛盾具有积极意义。     

海水网箱养殖区环境质量综合评价

近年来,我国海水网箱养殖业的迅速发展给海洋生态环境带来了相当大的压力。目前不少学者从不同方面对网箱养殖区环境质量作了分析和评价,但还没有1个公认统一的评价标准和方法,也缺乏从整体上进行综合评价的研究。本文以宁波西沪港网箱养殖区为例,采用层次分析法,从环境适宜性和水产品质量安全性两方面构建了网箱养殖区环境质量综合评价指标体系,根据历史和现状监测资料以及相关文献筛选了评价指标,确定了评价标准,并结合指数评价法对养殖区环境质量现状进行了综合评价。评价结果表明:2011年西沪港网箱养殖区综合质量等级为较好,主要存在的风险为水体富营养化和水产品中的重金属污染。     

基于粗糙集与犹豫层次分析的北极东北航道风险评估

运用风险分析理论和方法,以北极东北航道6个关键海峡为研究目标,构建东北航道自然环境风险评价指标体系;针对全球气候变暖以及海冰融化背景下北极东北航道航行安全问题,引入犹豫层次分析方法确定指标主观权重、采用粗糙集思想来确定客观权重,集成得到组合权重。基于所建风险分析模型,对其中3个关键海峡的自然环境风险进行了量化评估和时空特征分析,同时计算了2013年8月份6个关键海峡的风险度,模拟了一条最优通航线路并与同时期永盛号轮船的实际航行线路进行了比对。研究表明:(1)2000-2014年东北航道3个关键海峡自然环境风险均呈现减小趋势,红军海峡自然环境风险减小趋势最大;(2)对比3个海峡海峡自然环境风险度,德朗海峡最低,维利基茨基海峡次之,二者均适合通航;红军海峡风险度最高,且不适宜通航;(3)模型模拟路线与实际航线较吻合,对实时航行路线的选择有参考意义。     

基于加权贝叶斯网络的海洋灾害风险评估

全球气候变化背景下,海洋灾害的群发性、难以预见性和灾害链效应日显突出,造成的损失逐年上升,开展海洋灾害的风险评估工作至关重要。针对海洋灾害评估中的不确定问题,本文首先基于风险理论剖析了海洋灾害风险的不确定性特征,构建了灾害评估指标体系;然后基于贝叶斯网络模型,提出针对不确定性灾害评估的风险贝叶斯网络,进而基于主客观定权,构建了加权贝叶斯网络评估模型;最后对我国沿海地区海洋灾害开展评估研究。实验表明,该评估模型有效实现海洋灾害的风险评估,具有实际可操作性。     

基于PSR模型的石化园区海洋环境影响后评估指标体系研究

我国将建成七大国家级石化产业园区,这些石化园区无一例外的位于沿海地区或海岛上,为此加强石化园区运营期海洋环境保护意义重大.环境影响后评估是运营期检验园区环境管理水平、查找园区环境问题的重要手段之一.目前,石化园区环境影响后评估主要以环境要素逐一分析法最为常见,而将石化园区作为一个整体从资源、环境、管理等角度综合评估的方法尚不多见.本研究在阐述我国海洋环境后评估和深入分析石化园区用海特点的基础上,结合PSR框架模型加以总结,提出了石化园区海洋环境影响后评估框架与指标体系,分为框架层、方案层和指标层,共25项考核指标,以期为今后沿海石化园区海洋环境管理研究提供思路.同时,本研究明确了各类评估指标赋值和权重等计算方案,并以大连某石化园区为案例进行了评估效果验证.     

全球气候变化下海洋环流多尺度演变：联动协同与环境生态效应初探

海洋环流是海洋系统物质能量收支、配置、平衡、维持和变化的关键通道与机制。从全球海洋视角,基于目前海洋环流多变率动力过程与趋势演变的认知,重点综述气候变化下海洋环流的海盆尺度三维联动特征机制、洋际交换与协同、世界大洋经向输运变化以及相关的海洋气候与环境生态效应,依据研究现状和需求,提出研究建议。结果表明：全球一致性变暖路径与进程调控下,受驱动因子的演变与胁迫,海洋环流变化对副热带中高纬地区年际、年代际气候与环境变迁具有突出作用影响,并可产生显著环境生态效应和严重致灾风险。建议加大专精特新观测仪器自主研发,通过国际合作加大中高纬海洋环流多尺度动力过程综合调查的参与度和主导性,增强多学科融合交叉研究力度,有效提升深层次海洋环流变异及动力、环境、生态灾害影响的气候变化综合风险预测预评估和防治能力,为海洋领域能源开发、生态系统保护、气候变化应对与灾害风险治理提供必要的动力学参考。     

象山港避风锚地工程潮流泥沙模型试验研究

在分析现场实测资料的基础上,借助象山港整体变态物理模型,通过潮汐水流定床和悬沙淤积试验,对湾内拟建奉化市避风锚地工程实施后,附近海域的潮流场变化和海床淤积情况进行了系统研究。研究结果表明,避风锚地工程对航道、渔港等周边重要设施的影响有限。从而为工程的海洋环评、海域使用论证及工程设计提供了技术支撑,也为半封闭港湾内其它类似涉海工程的可行性论证提供了可借鉴的经验。