基于Venn方法與ArgGis的水上交通安全隱患點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)初步研究

羅紅梅 張永鋒

摘 要：為了了解湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)分布狀況及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，項(xiàng)目組奔赴水運(yùn)管理局與氣象局，開(kāi)展座談、填寫調(diào)查表、實(shí)地考察及采訪船主等多種方式的調(diào)研活動(dòng)，采取Venn方法與ArgGIS技術(shù)方法研究。結(jié)果表明：湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)共387個(gè)，其中高風(fēng)險(xiǎn)安全隱患點(diǎn)43個(gè)，其他為較高風(fēng)險(xiǎn)安全隱患點(diǎn)，并研制了湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)空間分布圖。該研究成果對(duì)湖南省水上航道氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的建設(shè)、全省水上交通安全管理對(duì)策的制定可提供參考依據(jù)。首次采取該研究方法，對(duì)全國(guó)水上交通安全隱患點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)研究的同行們具有較高的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：主要航道 風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn) 水上交通事故 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃

中圖分類號(hào)：U698 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（c）-0118-05

Abstract： In order to understand the Hunan water traffic safety hazard point distribution and the level of risk， survey group rushed to the Water Transportation Management Bureau and the Bureau of meteorology research activities， discussion， questionnaire， on-the-spot investigation and interview with the owner in a variety of ways， to study with ArgGIS Venn method. The results show that there are 387 risk points of water traffic safety risks in Hunan Province， among which 43 are high risk and safety risks， others are high risk and safety hidden danger points， and the spatial distribution map of risk points for Hunan's water traffic safety is developed. The research results can provide reference for the construction of Hunan water traffic meteorological monitoring stations and the formulation of water traffic safety management measures in the province. The research method is of great significance for the researchers of the risk grade research of the national water traffic safety hidden danger point.

Key Words： Major waterway； Risk hidden point； Water traffic accident； Risk level zoning

眾所周知，湖南是氣象災(zāi)害發(fā)生頻繁的省份之一，旱、澇、風(fēng)、雹、冷害、冰凍、雷暴等常有發(fā)生，尤其是大風(fēng)、大霧、暴雨、雷電、強(qiáng)對(duì)流等天氣給航運(yùn)安全帶來(lái)了很大影響。2015年6月隸屬于重慶東方輪船公司的“東方之星”，搭載454名乘客，在從南京駛往重

慶途中突遇龍卷風(fēng)，在長(zhǎng)江中游湖北監(jiān)利水域沉沒(méi)。事件中導(dǎo)致442人遇難。如此事例，舉不勝舉。據(jù)長(zhǎng)江航運(yùn)（集團(tuán)）總公司對(duì)13年中霧航事故統(tǒng)計(jì)，達(dá)到上報(bào)等級(jí)的事故就達(dá)71起，平均每年4.25起，最多的1981年，竟發(fā)生霧航事故12起。據(jù)一位英國(guó)船長(zhǎng)對(duì)2000次碰撞事故的統(tǒng)計(jì)，有70%的碰撞事故發(fā)生在霧天。日本學(xué)者對(duì)910次海損事故的調(diào)查，其中60%的事故發(fā)生在霧天。

湖南是水運(yùn)大省，全省航道分屬于湘、資、沅、澧等4個(gè)水系和洞庭湖區(qū)，到2014年底有通航河流373條，航道里程11968km，居全國(guó)第三位，其中湘江航道、資水航道、沅水航道、澧水航道是湖南省4條重要航道83段，大約共2400km。全省共有渡口2575道、渡船3414艘，渡工約4450人，年渡運(yùn)量近1億人次。隨著水上交通運(yùn)輸業(yè)和信息業(yè)的發(fā)展，各級(jí)政府、水運(yùn)交通管理部門、從業(yè)人員等對(duì)水運(yùn)交通安全提出了更加廣泛與迫切的需求。

2016年，湖南省氣象局與湖南省水運(yùn)管理局開(kāi)始橫向合作，開(kāi)展了湖南省水上交通安全氣象服務(wù)與水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究。此研究通過(guò)開(kāi)展座談、填寫調(diào)查表、實(shí)地考察及采訪船主等多種方式，對(duì)湖南省主要航道水上交通安全隱患點(diǎn)的摸排普查，梳理匯總，形成了湖南省全省主要航道水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)匯總表，通過(guò)采用Venn方法與GIS技術(shù)，對(duì)全省水上交通安全隱患點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行研究，最終形成了湖南省水上交通安全隱患點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)研究結(jié)論。該研究結(jié)論對(duì)下階段開(kāi)展湖南省水上交通氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)及基于水上交通風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)重點(diǎn)開(kāi)展預(yù)防預(yù)警措施均提供較好的技術(shù)支撐，同時(shí)也為針對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)建立氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警模型提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)資料與技術(shù)方法

1.1 前期準(zhǔn)備

氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估考察組設(shè)計(jì)了包括20個(gè)問(wèn)題的湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)調(diào)查表，如表1所示，內(nèi)容涉及隱患點(diǎn)基本信息、隱患點(diǎn)起點(diǎn)與終點(diǎn)地理位置、隱患點(diǎn)（段）斷面日均船舶流量、航段長(zhǎng)度、斷面寬度、水深（枯水/豐水）、航段形態(tài)及災(zāi)害性天氣易發(fā)生的類型、日期與月份等，確定了參加調(diào)查與填表人員、考察隱患點(diǎn)、氣象部門與海事局聯(lián)絡(luò)人等。湖南省水運(yùn)管理局還專門下發(fā)了文件。

1.2 數(shù)據(jù)資料

1.2.1 湖南省近10年水上交通重大事故資料

收集了2005—2015年近11年的湖南省水上交通重大事故資料142起，如表2 所示，構(gòu)成湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。

從2005年—2015年近11年142起湖南省重大水上交通事故資料中，提取事故點(diǎn)地址，反查GIS地理位置，獲取事故點(diǎn)經(jīng)緯度，通過(guò)GIS數(shù)據(jù)層疊加，得出湖南省水上交通事故點(diǎn)空間分布，見(jiàn)圖1，其中圖中紅色三角形代表水上交通事故點(diǎn)。

1.2.2 湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)調(diào)查表資料

收集來(lái)自湖南省市縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)村級(jí)水上交通一線工作人員的924份風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)調(diào)查表，見(jiàn)表3，構(gòu)成湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過(guò)提取隱患點(diǎn)地址，反查GIS地理位置信息，獲取隱患點(diǎn)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，通過(guò)ARGGIS數(shù)據(jù)疊加處理，得出湖南省水上交通安全調(diào)查表隱患點(diǎn)空間分布，見(jiàn)圖2，其中圖中藍(lán)色圓圈代表湖南省水上交通隱患點(diǎn)。

1.3 技術(shù)方法

1.3.1 Venn方法

氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查區(qū)域的確定采取Venn圖的方法。Venn，維恩圖：也叫文氏圖，見(jiàn)圖3，用于顯示元素集合重疊區(qū)域的圖示。維恩圖的歷史，1880年，維恩（Venn）在《論命題和推理的圖表化和機(jī)械化表現(xiàn)》一文中首次采用固定位置的交叉環(huán)形式再加上陰影來(lái)表示邏輯問(wèn)題，如下圖所示，這一方法，在19世紀(jì)后期、整個(gè)20世紀(jì)直到今天，在大量邏輯學(xué)著作中，Venn圖占據(jù)著十分重要的位置。目前，維恩圖已被應(yīng)用于各種學(xué)術(shù)研究中。

1.3.2 ArgGis緩沖區(qū)技術(shù)

緩沖區(qū)是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍或服務(wù)范圍，具體指在點(diǎn)、線、面實(shí)體的周圍，自動(dòng)建立的一定寬度的多邊，數(shù)學(xué)表達(dá)為：Bi=（x：d（xi，Oi）≤R）。其中R作為緩沖距離參數(shù)，可以輸入一個(gè)固定值或一個(gè)數(shù)值型字段。半徑為R的Oi緩沖區(qū)，即距Oi的距離d小于R的全部點(diǎn)的集合。ArgGis應(yīng)用程序?qū)⒈闅v輸入要素的每個(gè)點(diǎn)，并可以創(chuàng)建緩沖距離。通過(guò)緩沖距離輸出緩沖區(qū)要素。緩沖區(qū)技術(shù)適合于不同應(yīng)用。

2 水上交通安全隱患點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)研究

2.1 湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)總隱患點(diǎn)空間分布

本項(xiàng)目中，湖南省水上交通安全總隱患點(diǎn)空間分布采用Venn圖的方法進(jìn)行處理。

將X1定義為2005年—2015年湖南省水上交通重大事故資料中事故點(diǎn)數(shù)據(jù)集，X1數(shù)據(jù)集為本文圖1所示，X1表示為X1={X|X為水上交通安全重大事故資料事故點(diǎn)數(shù)據(jù)}。

將X2定義為924份調(diào)查表中的湖南省水上交通安全隱患點(diǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，X2數(shù)據(jù)集為本文圖2所示，X2表示為X2={ X | X為專家、船工、沿岸居民等填報(bào)的隱患點(diǎn)調(diào)查表數(shù)據(jù)}。

將Z定義為湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)集，則Z表示為Z= X1∪X2。

通過(guò)GIS數(shù)據(jù)層疊加，得出湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)總隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)集，如圖3所示，其中紅色三角形代表近11年湖南省水上交通重大事故點(diǎn)，藍(lán)色圓圈代表來(lái)源于調(diào)查表中的全省水上交通安全隱患點(diǎn)。

2.2 湖南省水上交通安全隱患點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)研究

本項(xiàng)目中采用ArgGis緩沖區(qū)技術(shù)進(jìn)行研究。

定義Z= X1∪X2，其中X1為湖南省水上交通重大事故資料中事故點(diǎn)數(shù)據(jù)集，X2為924份調(diào)查表中的湖南省水上交通安全隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)集。以Z為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，Bi=（x：d（xi，Oi）≤R），其中Oi為X2中數(shù)據(jù)，Xi為X1中數(shù)據(jù)，R=3KM，以X2為圓心，3KM為半徑畫同心圓，Bi即為圈到同心圓中X1中的數(shù)據(jù)。ArgGis程序?qū)⒈闅v的點(diǎn)Oi即為調(diào)查表中的245個(gè)水上交通安全隱患點(diǎn)，Xi即為142個(gè)水上交通事故點(diǎn)，R即為設(shè)計(jì)的固定值3KM。當(dāng)Xi距離Oi的距離d≤3KM時(shí)，我們定義Bi為湖南省水上交通安全高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)，其他的定義為較高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)。經(jīng)處理，湖南省水上交通安全隱患點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃圖，見(jiàn)圖5，其中紅色三角形代表高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)隱患點(diǎn)，共43個(gè)。

3 研究結(jié)果與結(jié)論

（1）根據(jù)湖南省市縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)村級(jí)五級(jí)水上交通安全部門填報(bào)的924份湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)調(diào)查資料與2005年—2015年近11年142起湖南省水上交通重大安全事故資料，統(tǒng)計(jì)得出湖南省水上交通安全隱患點(diǎn)共有387個(gè)。

（2）基于VENN方法和ArgGis技術(shù)，以湖南省387個(gè)水上交通安全隱患點(diǎn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究得出湖南省水上交通安全高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)43個(gè)，其他為較高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)。

（3）本研究得出的湖南省水上交通重大事故空間分布圖、湖南省水上交通安全隱患點(diǎn)空間分布圖、湖南省水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)隱患點(diǎn)空間分布圖與水上安全風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)等級(jí)研究結(jié)論等對(duì)湖南省水上交通氣象服務(wù)、水上交通預(yù)報(bào)預(yù)警模型研制、湖南省水上交通氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)及湖南省水上交通安全預(yù)防管理對(duì)策制定等均提供了科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支撐。

（4）本研究中的相關(guān)技術(shù)方法和調(diào)研流程簡(jiǎn)單實(shí)用，可移植與可復(fù)用性強(qiáng)，對(duì)全國(guó)從事水上交通安全研究的同行們可提供較高參考價(jià)值與借鑒作用。

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