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。     

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。     

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。     

基于AIS数据的海上危化品移动风险源环境风险评价模型研究与应用

基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据挖掘海上危险化学品(简称危化品)运输船舶,综合考虑人为因素、船舶因素、航行环境、自然环境和风险受体导致危化品泄露对海洋环境造成的影响,选取13项指标,运用层次分析法构建海上危化品移动风险评价模型,计算各层次评价指标权重,划...     

基于改进动态窗口法的无人船目标跟踪运动规划方法

针对多浅滩、礁石和渔船等复杂环境下可疑船只目标运动跟踪问题,本文提出了一种基于改进动态窗口法的无人船目标跟踪运动规划方法。首先,根据目标船只的状态和障碍物位置,自适应选择目标跟踪制导律,同时采用最近会遇点方法优化采样空间。然后,将航行危险度评价因子加入动态窗口法目标函数,以此评估碰撞危险度。最后,对有限时域内的推演轨迹...     

青岛海湾大桥海域环境油污染风险评估

青岛海湾大桥存在着航行船舶碰撞桥墩的风险因素 ,根据船舶运载的不同货种 ,将会发生不同的环境污染风险 ,其中油轮造成的海面溢油污染尤为重要。本文将对这种环境污染风险概率进行探讨 ,这是保护海域生态环境的重要环节之一。关于风险的定义 ,不同学科 (如经济学、保险学、灾害学、管理学等 )形成了不同的风险学说 ［１］。无论从哪一角度定义风险 ,都离不开不确定性。当前通用风险定义的不确定性 ,包括损失发生的空间、时间、过程和结果的不确定性。故以上所有的不确定性 ,都只能以风险事故的观测为基础 ,采用统计的方法加以测度。Ｗ．Ｊ…     

船用电子倾斜仪的研制

本文介绍一种船用电子倾斜仪,该仪器可以实时检测海上船舶航行姿态,并具有船舶航行姿态数据自动显示、打印及存储的功能.     

构建岸基雷达网辅助海上执法智能平台的关键技术分析

以广东省现有的"岸基雷达网综合监控系统"为基础,构建一个服务于海上执法的智能平台。针对构建该智能平台所涉及的关键技术展开分析,包括全省近海20 nmile范围内5万以上海上目标数据10 s实时更新、雷达网数据清洗、船舶航行态势估计等。结果表明:(1)采用线性池和连接池技术,可实现全省近海5万海上目标数据10 s实时更新,确保目标数据实时动态入库;(2)建立针对不同目标的检测与数据清洗算法,可解决静态目标、目标断续ID不统一、虚假目标等数据的去除问题,确保实时输入数据的有效性;(3)依据雷达、船舶身份自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)、天气和海浪等数据,可有效地构建基于概率图的船舶航行态势估算模型,实现对小型船舶航行危险、违规违法和导致危险等方面进行智能判断,辅助海上执法。     

航行船舶真风误差源分析

真风对海上航行的船舶有重要的气象导航意义,若真风测算不准确,会给导航员造成误判,影响船舶安全航行,但在船舶等运动平台上真风无法直接测量,只能依靠矢量模型计算间接获取。根据真风解算模型和误差传播规律,推导了船舶真风误差模型。在矢量模型中,航行船舶真风误差主要来自于船风和相对风的计量误差,船风的计量误差主要是由于航速航向的选取问题导致的误差,相对风的测量误差主要包括传感器自身精度、安装误差、平台姿态影响和系统性干扰误差等几个方面。以船舶转向过程为例,分析了航行风与相对风的变化规律,结合船体运动姿态,加入运动补偿修正量,建立了船舶转向式真风补偿模型。     

智能船舶航行场景复杂度感知方法研究

为了解决智能船舶测试场景构建中的长尾问题并提高其测试效率,提出一种基于视觉图像的航行场景复杂度感知方法。本文从图像纹理特征分析出发,构建航行场景复杂度与特征指标之间的数学模型。首先,采用灰度共生矩阵对待测试图像信息进行特征提取,并利用能量、熵、对比度、逆差矩和相关性等多个参数组成特征向量。接着,提出利用集成学习AdaBoost网络模型进行船舶航行场景复杂度感知,即利用大量的图片对所提模型进行训练和学习,获得场景复杂度与各指标之间的非线性数据感知模型。通过在不同数据集上的不同方法进行对比,实验结果表明该感知模型能够真实的反应船舶航行场景的复杂程度,获得结果与人类视觉感知的结果基本一致,其对智能船舶自主航行场景设计与构建都具有的参考价值。     

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。     

基于陆海统筹的资源环境承载力评价方法探讨

海洋、海岸带蕴含的资源丰富,与人类生存发展息息相关。近年来,随着海洋经济的迅速增长,自然岸线和滨海湿地面积减少、生物多样性降低、典型生态系统受损、近岸海域灾害频发、渔业资源减少等问题日益显现。如何从战略高度提升海洋经济,开发和保护并举,确保海岸带、海洋资源取用合理是新时代的重要课题。陆地和海洋是生态系统不可分割的组成部分,开展陆海统筹的资源环境承载力评价是衡量区域经济发展与生态环境是否协调可持续发展的有效途径。文章系统地梳理了承载力概念的发展历程,对比了常用的海洋资源环境承载力评价方法,初步构建了陆海统筹的资源环境承载力评价指标体系,并提出使用熵值法来确定指标权重,采用状态空间评价模型或TOPSIS模型进行承载力综合评价,可以体现陆地和海洋相互影响、相互制约的关系,并具有较强的可操作性,评价结果可以反映区域资源环境承载力的空间差异或随时间变化情况,能够为海洋和海岸带保护利用提供有效借鉴。     

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。