1、1基于 AIS 海上交通调查的宁波舟山核心港区船舶定线制摘要： 为便于宁波舟山核心港区船舶定线制的设计，在原始数据的基础上，采用基于船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）数据对辖区水域进行海上交通调查，详细分析辖区船舶航路、交叉等数据；结合船舶交通服务（Vessel Traffic Services，VTS）中心的实时数据和船舶进出宁波舟山核心港区的传统航路，从宏观和微观角度研究该水域船舶交通特性，确定船舶定线制总体设计方案、警戒区设置及定线制水域航道宽度.该定线制实施方案表明，基于 AIS 海上交通调查而拟定的船舶定线制，可满足当时的设计预
2、期，确保辖区水域船舶通航秩序，有效保障辖区水域航行安全. 关键词： 宁波舟山港； 海上交通调查； 船舶自动识别系统（AIS） ； 交通流； 船舶定线制 中图分类号： U692.31 文献标志码： A 0 引言 宁波舟山核心港区已经成为一个一干线四大基地（集装箱远洋干线港、国内最大的矿石中转基地、国内最大的原油转运基地、国内沿海2最大的液体化工储运基地和华东地区重要的煤炭运输基地）综合型大港.1大型船舶进出该港区一般都航行在推荐深水航路上，因此在推荐深水航路附近水域船舶密度大、会遇频繁.随着新一轮港区开发建设以及渔业养殖、捕捞、采砂等海洋经济活动的日益频繁，进出该水域船舶的大型化趋势将日益显著，
3、船舶通航密度将进一步加大，船舶会遇率也会提高，通航环境将趋于复杂化和无序化，水上交通风险将增加.为推进宁波舟山核心港区水上交通的可持续发展，适应船舶大型化、专业化和快速化的发展趋势，保障水上交通安全，水上交通主管部门拟在宁波舟山核心港区订立船舶定线制，希望能够通过船舶定线制的实施，有效梳理虾峙门水道及其辖区水域的船舶交通流，提高船舶交通效率和安全水平，提升核心港区的竞争能力.因此，需对辖区水域的交通进行调查，掌握宁波舟山核心港区船舶交通的实际情况，为宁波舟山核心港区的船舶定线制设计提供基本素材. 1 海上交通调查 海上交通调查就是采用一切有效手段收集海上交通的基本数据并随之进行统计分析和理论研
4、究，以便从宏观上和微观上了解和掌握海上交通的实际状况、基本特征和一般规律.海上交通调查主要分为海上交通观测、查阅港口船舶记录与统计报表和问卷调查，其中海上交通观测是主要和基本的调查方法，它是收集海上交通宏观数据的直接手段.2海上交通观测一般可分为视觉观测、雷达观测和航空摄影等 3 种方法.3随着船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）在船舶上的普遍应用，基于船舶 AIS 数据的海上交通调查成为一种新的海上3交通调查手段.46结合电子海图显示系统，特定水域船舶 AIS 交通流信息能直观地反映该水域宏观交通流和门线船舶交通流微观信息和数据，具有传统
5、海上交通调查方法无法比拟的优势.78 2 基于 AIS 的海上交通调查 2.1 基于 AIS 的海上交通调查简介 基于 AIS 的海上交通调查按时间序列分为 AIS 数据收集、AIS 数据筛选以及 AIS 数据分析等 3 个步骤9.如果收集的 AIS 数据在时间跨度上足够长，那么基于 AIS 数据的船舶交通流量轨迹图能很直观地表征特定水域宏观交通流.一般 AIS 数据都由船舶交通服务（Vessel Traffic Services，VTS）中心提供，能够满足时间跨度长的要求.基于 AIS 的海上交通调查流程见图 1. 图 1 基于 AIS 的海上交通调查流程 2.2 基于 AIS 的核心港区船
6、舶交通流宏观分析 为获取核心港区现阶段的船舶交通情况，在 2008 年 4 月 4 日至 7 日组织实施为期 3 天的基于 AIS 数据的宁波舟山核心港区船舶交通流观测，对于没有装备（或未开启）AIS 的船舶，通过 VTS 中心的信息平台进行人工辅助观测. 基于上述观测资料，可以在电子海图信息系统上清晰地显示核心港区的船舶航迹分布10，见图 2.从图中可以看出 整个核心港区主要存在 4 个船舶交通会遇区域：桃花岛西北部水域、峙 图 2 宁波舟山核心港区船舶航迹 图 3 宁波舟山核心港区推荐深水航路 4头山与岙山之间进入螺头水道的水域、大猫岛与大榭岛之间进入横水洋的水域、马峙联检过驳锚地水域.图
7、 2 中标示 1，2，3 的区域为核心港区推荐深水航路上的重点会遇水域. 辖区内船舶航迹基本是沿着推荐深水航路航行的，见图 3.以从外海进港方向为例，虾峙门水道可 航水域宽度受到限制，船舶航迹呈现明显收敛趋势；出虾峙门水道，在峙头洋水域航迹由收敛向发散转变，航迹覆盖水域宽度较大；到达 2号水域时，这种发散趋势达到最大；航经螺头水道到达 3 号水域前，航迹又趋于收敛，过螺头角后，航迹又趋于发散；横水洋册子水道可航水域宽阔，航迹较分散.通过 VTS 中心人工辅助观测发现，在佛渡水道有两股较集中小船（未装备或未开启 AIS 的船舶）交通流在 1 号水域的上溜网重岛北面和小洋猫岛东南附近水域横穿推荐深
8、水航路.因此，通过以上的船舶交通调查，可以宏观上显现出核心港区主要交通流方向和各水域船舶交通流交叉区域位置和粗略情况，便于在设计定线制方案时充分考虑现有航路习惯及航路交叉水域警戒区的设置等问题. 2.3 基于 AIS 的核心港区船舶交通流微观分析 以从外海进港方向为例，在不同的航段截取航迹的断面进行数据分析，采用门线图表征航道断面的船舶交通流微观情况，见图 47. 图 4 虾峙门水道虾峙角附近门线图 图 5 桃花岛和虾峙岛最近距离附近门线图 图 6 螺头水道门线图 图 7 螺头水道与横水洋间门线图 5观测期内通过虾峙门水道虾峙角附近门线的船舶 203 艘次，其中进99 艘次、出 104 艘次，
9、航迹分布水域宽度约 1 600 m，从 200 m 等宽的船舶过门线柱状图可以看出，船舶进出总体是各自靠右航行的，进港的76%和出港的 84%均在航道中心线各自右侧航道水域内.该门线最左面 200 m 水域航行的船舶占进港的 1%，平均船长为 300 m，平均过线航速为12.8 kn.根据以上信息并结合 AIS 信息查询，确定上述船舶为从虾峙南锚地起锚进港的超大型船舶；出港船舶的 16%在门线右边 800 m 水域通过，平均船长 99189 m，结合相关船舶航迹附带信息可知，其中的大部分船舶是向北方航行的.对不同航段门线图的分析，可以为船舶定线制中主轴基本尺度的确定提供参考数据；在航迹交叉的水
10、域，也可以利用航迹交叉的 4 个水域门线图分析交叉水域的船舶交通情况，为警戒区的设置提供依据. 3 核心港区定线制设计及实施 3.1 设计思路 船舶定线制设计时需要考虑核心港区推荐深水航路附近水域的通航现状、港区发展规划、通航安全和交通便捷情况.11为设计科学合理的定线制方案，首先需要确定船舶定线制设计方案中的主轴线.主轴线的确定需要考虑船舶流量的现状、船舶流量的发展趋势、航道上船舶流量的主要方向、航迹分布等要素.在确定主轴线的基础上，考虑交叉航路警戒区的设置，确保定线制设计的科学合理性.因此，核心港区船舶定线制设计和主要尺度的确定就显得尤为重要，需要选取科学的依据、合理衔接前后各主要航道、梳
11、理不同的船舶交通流、满足辖区水域安全通航的需求.核心港区船舶定线制设计思路见图 8. 6图 8 核心港区船舶定线制设计思路 3.2 设计原则 船舶定线制主要通过分隔反向船舶交通流，减少或避免对遇或接近对遇的小角度交叉局面，理顺区域船舶交通流，以利于海上船舶交通组织和提高船舶交通效率，进而减少区域内水上交通事故的发生率，避免海洋环境污染.船舶定线制设计应遵循的原则如下： （1）尽可能遵循该区域的船舶习惯航路. （2）尽可能减少在一条航路中航向的改变.避免在接近交通汇聚区或预计会出现大量船舶交叉航行的区域改变航向. （3）尽量少设置交通汇聚区和航路连接处且使彼此尽可能远离；设置邻近的分道通航制时考
12、虑将方向接近相反的交通流隔开远些；航路连接处不设置在可不按交通流方向航行船舶（如轮渡）较集中的区域. （4）最佳地使用该区域的助航设施及国际公约或 IMO 决议或建议所要求的船用助航设备. （5）保证主管机关能获得船舶定线区域及其附近水域的水深、底质和航行危险物等与航行安全相关的详细资料. 3.3 定线制设计 3.3.1 主轴线的确定 在确定宁波舟山核心港区船舶定线制设计方 案中的主轴线时，分别考虑该港区推荐航路附近水域航路图和船舶航迹分布.12根据观测期内的 AIS 数据和 VTS 中心人工辅助观测数据，推荐航路附近的交通流基本上呈现一条主轴、多级交叉的格局.主轴是核7心港区船舶的习惯航路，
13、另有许多小船习惯 图 9 主轴线示意 航路与主轴交叉，其中虾峙门口至涂泥嘴北侧航路最复杂.定线制设计方案中主轴线（见图 9）由 10 点组成，其位置及各点之间的航向、航程见表 1. 3.3.2 基本尺度的确定 根据船舶交通流量调查分析，结合宁波舟山核心港区推荐深水航路附近水域水深、底质等数据，得到各航段可航水域宽度，见表 2. 根据主轴线附近水域推荐深水航路的可航宽度，结合基于 AIS 的核心港区船舶交通流航迹分布数据，再考虑船舶机动操纵的余地，定线制设计方案中主轴线的基本宽度确定如下： （1）虾峙门外深水航道航段拥有深水人工航槽，全长 10.5 n mile，通航底标高-22.1 m（理论深
14、度基准面） ，航道设计宽度为 390 m.规划以深水航槽为依据设置深水航路，宽度为 390 m. （2）虾峙门进港航道目前通航水域宽度 7002 800 m，航路最窄处在虾峙门航道下栏山海面，可航水域宽度约为 700 m，规划航道宽度取700 m，中间设隔离线，单向航道宽度为 350 m. （3）峙头洋目前航道水域宽度 1 4002 200 m，规划航道宽度取 1 000 m，单向航道宽度为 500 m，中间设宽度为 200 m 隔离带. （4）螺头水道目前通航水域宽度为 2 500 m，规划航道宽度取 1 000 m，单向航道宽度为 500 m，中间设宽度为 200 m 隔离带. （5）册子
15、水道目前通航水域宽度为 3 900 m，规划航道宽度取 1 8000 m，单向航道宽度为 500 m，中间设宽度为 200 m 隔离带. 3.3.3 警戒区的设置 为满足不同航路船舶的通航需求并保证船舶会遇时的安全，需要科学和合理地规划船舶定线制中警戒区的位置和范围，考虑不同航路船舶流量的现 图 10 宁波舟山核心港区定线制警戒区规划 状及其发展趋势，航道上船舶流的主要方向、轨迹分布和主要会遇区域，需要特殊安全保证的岛际客运船舶习惯航路等要素.13交叉航路船舶定线制警戒区规划见图 10，具体说明如下. #0 警戒区设置在 A1 附近分道通航水域，为多通道的四边形，分别设置南、北方向和深水航道的
16、通航分道.南、北方向的通航分道设计成分隔带为 0.11 n mile，单向通航宽度为 0.35 n mile，边长均为 0.81 n mile 的平行四边形，是由以下 4 点连线构成的水域： 3.4 定线制实施方案 依据宁波舟山核心港区定线制设计方案，经过海事部门、港航企业及引航站等专家的评审，认为：#1 警戒区设置应该考虑桃花岛北面船舶经警戒区出港时桃花岛的遮蔽影响；#2 警戒区不要设置在转向段，建议在与 A7 同纬度区域范围另行专题研究；警戒区设置太多，建议将#4 警戒区改成环形道. 根据上述建议，最终确定宁波舟山核心港区定线制由分道通航制、环形通道、深水航槽、警戒区和沿岸通航带组成，其中
17、有 15 条通航分道、1 条环形航道、1 条深水航道、4 个警戒区和若干沿海通航带组成，全长950.61 n mile，沿途共设有 13 条报告线和 16 座 AIS 虚拟航标，是目前我国沿海采取通航分道 图 11 宁波舟山核心港区船舶定线制实施方案 最多、定线制形式最复杂的船舶定线制，实施方案见图 11 14，基本上与 AIS 海上交通调查后初步拟定的主轴线及警戒区位置一致，只是在位置和尺度上有微调. 4 结论 基于 AIS 信息的海上交通调查为宁波舟山核心港区的船舶交通状况把脉，在补充 VTS 中心人工辅助观测的小船交通流量后，此次海上交通调查能从宏观上反映船舶习惯航路及交叉航路的水域，为
18、定线制主轴的确定、分道通航水域主轴的确定和警戒区位置的设定提供详细参考数据；又能从微观上分析通过门线上船舶的相关参数及进出港船舶航迹分布，为定线制方案中具体主尺度的确定提供参考依据. 参考文献： 1汪长江， 杨美丽. 宁波舟山港一体化建设发展障碍与对策J. 经济社会体制比较， 2008（1）： 172176. 2吴兆麟. 海上交通工程M. 大连： 大连海运学院出版社，1993： 2244. 3金一丞， 徐德兴， 杨赞， 等. 用于海上交通调查的新方法J. 大连海运学院学报， 1988， 14（1）： 4956. 4白宇明， 戴冉， 孙立成， 等. AIS 在海上交通调查中的应用J.中国航海，
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