基于Venn方法与ArgGis的水上交通安全隐患点风险等级初步研究

罗红梅 张永锋

摘 要：为了了解湖南省水上交通安全风险隐患点分布状况及风险等级，项目组奔赴水运管理局与气象局，开展座谈、填写调查表、实地考察及采访船主等多种方式的调研活动，采取Venn方法与ArgGIS技术方法研究。结果表明：湖南省水上交通安全风险隐患点共387个，其中高风险安全隐患点43个，其他为较高风险安全隐患点，并研制了湖南省水上交通安全风险隐患点空间分布图。该研究成果对湖南省水上航道气象监测站点的建设、全省水上交通安全管理对策的制定可提供参考依据。首次采取该研究方法，对全国水上交通安全隐患点风险等级研究的同行们具有较高的借鉴意义。

关键词：主要航道 风险隐患点 水上交通事故 风险等级区划

中图分类号：U698 文献标识码：A 文章编号：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

众所周知，湖南是气象灾害发生频繁的省份之一，旱、涝、风、雹、冷害、冰冻、雷暴等常有发生，尤其是大风、大雾、暴雨、雷电、强对流等天气给航运安全带来了很大影响。2015年6月隶属于重庆东方轮船公司的“东方之星”，搭载454名乘客，在从南京驶往重

庆途中突遇龙卷风，在长江中游湖北監利水域沉没。事件中导致442人遇难。如此事例，举不胜举。据长江航运（集团）总公司对13年中雾航事故统计，达到上报等级的事故就达71起，平均每年4.25起，最多的1981年，竟发生雾航事故12起。据一位英国船长对2000次碰撞事故的统计，有70%的碰撞事故发生在雾天。日本学者对910次海损事故的调查，其中60%的事故发生在雾天。

湖南是水运大省，全省航道分属于湘、资、沅、澧等4个水系和洞庭湖区，到2014年底有通航河流373条，航道里程11968km，居全国第三位，其中湘江航道、资水航道、沅水航道、澧水航道是湖南省4条重要航道83段，大约共2400km。全省共有渡口2575道、渡船3414艘，渡工约4450人，年渡运量近1亿人次。随着水上交通运输业和信息业的发展，各级政府、水运交通管理部门、从业人员等对水运交通安全提出了更加广泛与迫切的需求。

2016年，湖南省气象局与湖南省水运管理局开始横向合作，开展了湖南省水上交通安全气象服务与水上交通安全风险评估技术研究。此研究通过开展座谈、填写调查表、实地考察及采访船主等多种方式，对湖南省主要航道水上交通安全隐患点的摸排普查，梳理汇总，形成了湖南省全省主要航道水上交通安全风险隐患点汇总表，通过采用Venn方法与GIS技术，对全省水上交通安全隐患点风险等级进行研究，最终形成了湖南省水上交通安全隐患点风险等级研究结论。该研究结论对下阶段开展湖南省水上交通气象监测站点建设及基于水上交通风险隐患点重点开展预防预警措施均提供较好的技术支撑，同时也为针对该风险隐患点建立气象灾害预报预警模型提供数据依据。

1 数据资料与技术方法

1.1 前期准备

气象灾害风险评估考察组设计了包括20个问题的湖南省水上交通安全风险隐患点调查表，如表1所示，内容涉及隐患点基本信息、隐患点起点与终点地理位置、隐患点（段）断面日均船舶流量、航段长度、断面宽度、水深（枯水/丰水）、航段形态及灾害性天气易发生的类型、日期与月份等，确定了参加调查与填表人员、考察隐患点、气象部门与海事局联络人等。湖南省水运管理局还专门下发了文件。

1.2 數据资料

1.2.1 湖南省近10年水上交通重大事故资料

收集了2005—2015年近11年的湖南省水上交通重大事故资料142起，如表2 所示，构成湖南省水上交通安全风险隐患点的基础数据之一。

从2005年—2015年近11年142起湖南省重大水上交通事故资料中，提取事故点地址，反查GIS地理位置，获取事故点经纬度，通过GIS数据层叠加，得出湖南省水上交通事故点空间分布，见图1，其中图中红色三角形代表水上交通事故点。

1.2.2 湖南省水上交通安全风险隐患点调查表资料

收集来自湖南省市县乡镇村级水上交通一线工作人员的924份风险隐患点调查表，见表3，构成湖南省水上交通安全风险隐患点重要的基础数据。

通过提取隐患点地址，反查GIS地理位置信息，获取隐患点经纬度数据，通过ARGGIS数据叠加处理，得出湖南省水上交通安全调查表隐患点空间分布，见图2，其中图中蓝色圆圈代表湖南省水上交通隐患点。

1.3 技术方法

1.3.1 Venn方法

气象灾害风险普查区域的确定采取Venn图的方法。Venn，维恩图：也叫文氏图，见图3，用于显示元素集合重叠区域的图示。维恩图的历史，1880年，维恩（Venn）在《论命题和推理的图表化和机械化表现》一文中首次采用固定位置的交叉环形式再加上阴影来表示逻辑问题，如下图所示，这一方法，在19世纪后期、整个20世纪直到今天，在大量逻辑学著作中，Venn图占据着十分重要的位置。目前，维恩图已被应用于各种学术研究中。

1.3.2 ArgGis缓冲区技术

缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边，数学表达为：Bi=（x：d（xi，Oi）≤R）。其中R作为缓冲距离参数，可以输入一个固定值或一个数值型字段。半径为R的Oi缓冲区，即距Oi的距离d小于R的全部点的集合。ArgGis应用程序将遍历输入要素的每个点，并可以创建缓冲距离。通过缓冲距离输出缓冲区要素。缓冲区技术适合于不同应用。

2 水上交通安全隐患点风险等级研究

2.1 湖南省水上交通安全风险总隐患点空间分布

本项目中，湖南省水上交通安全总隐患点空间分布采用Venn图的方法进行处理。

将X1定义为2005年—2015年湖南省水上交通重大事故资料中事故点数据集，X1数据集为本文图1所示，X1表示为X1={X|X为水上交通安全重大事故资料事故点数据}。

将X2定义为924份调查表中的湖南省水上交通安全隐患点基础数据集，X2数据集为本文图2所示，X2表示为X2={ X | X为专家、船工、沿岸居民等填报的隐患点调查表数据}。

将Z定义为湖南省水上交通安全风险隐患点数据集，则Z表示为Z= X1∪X2。

通过GIS数据层叠加，得出湖南省水上交通安全风险总隐患点数据集，如图3所示，其中红色三角形代表近11年湖南省水上交通重大事故点，蓝色圆圈代表来源于调查表中的全省水上交通安全隐患点。

2.2 湖南省水上交通安全隐患点风险等级研究

本项目中采用ArgGis缓冲区技术进行研究。

定义Z= X1∪X2，其中X1为湖南省水上交通重大事故资料中事故点数据集，X2为924份调查表中的湖南省水上交通安全隐患点数据集。以Z为基础数据，Bi=（x：d（xi，Oi）≤R），其中Oi为X2中数据，Xi为X1中数据，R=3KM，以X2为圆心，3KM为半径画同心圆，Bi即为圈到同心圆中X1中的数据。ArgGis程序将遍历的点Oi即为调查表中的245个水上交通安全隐患点，Xi即为142个水上交通事故点，R即为设计的固定值3KM。当Xi距离Oi的距离d≤3KM时，我们定义Bi为湖南省水上交通安全高风险隐患点，其他的定义为较高风险隐患点。经处理，湖南省水上交通安全隐患点风险等级区划图，见图5，其中红色三角形代表高风险等级隐患点，共43个。

3 研究结果与结论

（1）根据湖南省市县乡镇村级五级水上交通安全部门填报的924份湖南省水上交通安全风险隐患点调查资料与2005年—2015年近11年142起湖南省水上交通重大安全事故资料，统计得出湖南省水上交通安全隐患点共有387个。

（2）基于VENN方法和ArgGis技术，以湖南省387个水上交通安全隐患点为基础数据，研究得出湖南省水上交通安全高风险隐患点43个，其他为较高风险隐患点。

（3）本研究得出的湖南省水上交通重大事故空间分布图、湖南省水上交通安全隐患点空间分布图、湖南省水上交通安全风险等级隐患点空间分布图与水上安全风险隐患点等级研究结论等对湖南省水上交通气象服务、水上交通预报预警模型研制、湖南省水上交通气象监测站点建设及湖南省水上交通安全预防管理对策制定等均提供了科学依据与技术支撑。

（4）本研究中的相关技术方法和调研流程简单实用，可移植与可复用性强，对全国从事水上交通安全研究的同行们可提供较高参考价值与借鉴作用。

参考文献

[1] 陈正洪，田树青，武泉，等.长江山区航道雾情联合调查考察报告[J].华中师范大学学报：自然科学版，2014（1）：158-163.

[2] 代娟，陈正洪，田树青，等.长江山区航道雾的时空分布特征分析[J].长江流域资源与环境，2015，24（2）：333-338.

[3] 白永清，陈正洪，陈鲜艳，等.长江山区航道剖面能见度分析及局地影响因素初探[J].长江流域资源与环境，2015，24（2）：339-345.

[4] 熊和金，刘祖源.水上交通安全信息处理中的神经网络技术[J].系统工程与电子技术，2015，22（11）：59-61.

[5] 倪长健.自然灾害风险评估途径的进一步探讨[J].灾害学，2014，29（3）：11-13.

[6] 巫丽芸，何东进，洪伟，等.自然灾害风险评估与灾害易损性研究进展[J].灾害学，2014，9（4）：129-135.

[7] 刘少军，张京红，张明洁，等.基于GIS的空间判识技术在海南岛山洪风险普查中的应用[J].气象研究与应用，2013（34）：103-105.

[8] 刘菡，包云轩，袁成松，等.长江航道江苏段强风和强横风的时空分布特征研究.自然灾害学报，2014，23（4）：155-168.

[9] 曹欣，何芳，谭婷婷.重庆市城市部件普查确权方法研究及应用[J].测绘与空间地理信息，2013，36（12）：138-141.

[10] 张金满，曲晓黎，赵娜，等.河北省公里交通气象灾害风险普查[J].风险管理，2014（308）：61-63.