基于Venn方法與ArgGis的水上交通安全隱患點風險等級初步研究

羅紅梅 張永鋒

摘 要：為了了解湖南省水上交通安全風險隱患點分布狀況及風險等級，項目組奔赴水運管理局與氣象局，開展座談、填寫調查表、實地考察及采訪船主等多種方式的調研活動，采取Venn方法與ArgGIS技術方法研究。結果表明：湖南省水上交通安全風險隱患點共387個，其中高風險安全隱患點43個，其他為較高風險安全隱患點，并研制了湖南省水上交通安全風險隱患點空間分布圖。該研究成果對湖南省水上航道氣象監測站點的建設、全省水上交通安全管理對策的制定可提供參考依據。首次采取該研究方法，對全國水上交通安全隱患點風險等級研究的同行們具有較高的借鑒意義。

關鍵詞：主要航道 風險隱患點 水上交通事故 風險等級區劃

中圖分類號：U698 文獻標識碼：A 文章編號：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，湖南是氣象災害發生頻繁的省份之一，旱、澇、風、雹、冷害、冰凍、雷暴等常有發生，尤其是大風、大霧、暴雨、雷電、強對流等天氣給航運安全帶來了很大影響。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，在長江中游湖北監利水域沉沒。事件中導致442人遇難。如此事例，舉不勝舉。據長江航運（集團）總公司對13年中霧航事故統計，達到上報等級的事故就達71起，平均每年4.25起，最多的1981年，竟發生霧航事故12起。據一位英國船長對2000次碰撞事故的統計，有70%的碰撞事故發生在霧天。日本學者對910次海損事故的調查，其中60%的事故發生在霧天。

湖南是水運大省，全省航道分屬于湘、資、沅、澧等4個水系和洞庭湖區，到2014年底有通航河流373條，航道里程11968km，居全國第三位，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，年渡運量近1億人次。隨著水上交通運輸業和信息業的發展，各級政府、水運交通管理部門、從業人員等對水運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管理局開始橫向合作，開展了湖南省水上交通安全氣象服務與水上交通安全風險評估技術研究。此研究通過開展座談、填寫調查表、實地考察及采訪船主等多種方式，對湖南省主要航道水上交通安全隱患點的摸排普查，梳理匯總，形成了湖南省全省主要航道水上交通安全風險隱患點匯總表，通過采用Venn方法與GIS技術，對全省水上交通安全隱患點風險等級進行研究，最終形成了湖南省水上交通安全隱患點風險等級研究結論。該研究結論對下階段開展湖南省水上交通氣象監測站點建設及基于水上交通風險隱患點重點開展預防預警措施均提供較好的技術支撐，同時也為針對該風險隱患點建立氣象災害預報預警模型提供數據依據。

1 數據資料與技術方法

1.1 前期準備

氣象災害風險評估考察組設計了包括20個問題的湖南省水上交通安全風險隱患點調查表，如表1所示，內容涉及隱患點基本信息、隱患點起點與終點地理位置、隱患點（段）斷面日均船舶流量、航段長度、斷面寬度、水深（枯水/豐水）、航段形態及災害性天氣易發生的類型、日期與月份等，確定了參加調查與填表人員、考察隱患點、氣象部門與海事局聯絡人等。湖南省水運管理局還專門下發了文件。

1.2 數據資料

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，構成湖南省水上交通安全風險隱患點的基礎數據之一。

從2005年—2015年近11年142起湖南省重大水上交通事故資料中，提取事故點地址，反查GIS地理位置，獲取事故點經緯度，通過GIS數據層疊加，得出湖南省水上交通事故點空間分布，見圖1，其中圖中紅色三角形代表水上交通事故點。

1.2.2 湖南省水上交通安全風險隱患點調查表資料

收集來自湖南省市縣鄉鎮村級水上交通一線工作人員的924份風險隱患點調查表，見表3，構成湖南省水上交通安全風險隱患點重要的基礎數據。

通過提取隱患點地址，反查GIS地理位置信息，獲取隱患點經緯度數據，通過ARGGIS數據疊加處理，得出湖南省水上交通安全調查表隱患點空間分布，見圖2，其中圖中藍色圓圈代表湖南省水上交通隱患點。

1.3 技術方法

1.3.1 Venn方法

氣象災害風險普查區域的確定采取Venn圖的方法。Venn，維恩圖：也叫文氏圖，見圖3，用于顯示元素集合重疊區域的圖示。維恩圖的歷史，1880年，維恩（Venn）在《論命題和推理的圖表化和機械化表現》一文中首次采用固定位置的交叉環形式再加上陰影來表示邏輯問題，如下圖所示，這一方法，在19世紀后期、整個20世紀直到今天，在大量邏輯學著作中，Venn圖占據著十分重要的位置。目前，維恩圖已被應用于各種學術研究中。

1.3.2 ArgGis緩沖區技術

緩沖區是地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍，具體指在點、線、面實體的周圍，自動建立的一定寬度的多邊，數學表達為：Bi=（x：d（xi，Oi）≤R）。其中R作為緩沖距離參數，可以輸入一個固定值或一個數值型字段。半徑為R的Oi緩沖區，即距Oi的距離d小于R的全部點的集合。ArgGis應用程序將遍歷輸入要素的每個點，并可以創建緩沖距離。通過緩沖距離輸出緩沖區要素。緩沖區技術適合于不同應用。

2 水上交通安全隱患點風險等級研究

2.1 湖南省水上交通安全風險總隱患點空間分布

本項目中，湖南省水上交通安全總隱患點空間分布采用Venn圖的方法進行處理。

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數據集，X1數據集為本文圖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數據}。

將X2定義為924份調查表中的湖南省水上交通安全隱患點基礎數據集，X2數據集為本文圖2所示，X2表示為X2={ X | X為專家、船工、沿岸居民等填報的隱患點調查表數據}。

將Z定義為湖南省水上交通安全風險隱患點數據集，則Z表示為Z= X1∪X2。

通過GIS數據層疊加，得出湖南省水上交通安全風險總隱患點數據集，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，藍色圓圈代表來源于調查表中的全省水上交通安全隱患點。

2.2 湖南省水上交通安全隱患點風險等級研究

本項目中采用ArgGis緩沖區技術進行研究。

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數據集，X2為924份調查表中的湖南省水上交通安全隱患點數據集。以Z為基礎數據，Bi=（x：d（xi，Oi）≤R），其中Oi為X2中數據，Xi為X1中數據，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中的數據。ArgGis程序將遍歷的點Oi即為調查表中的245個水上交通安全隱患點，Xi即為142個水上交通事故點，R即為設計的固定值3KM。當Xi距離Oi的距離d≤3KM時，我們定義Bi為湖南省水上交通安全高風險隱患點，其他的定義為較高風險隱患點。經處理，湖南省水上交通安全隱患點風險等級區劃圖，見圖5，其中紅色三角形代表高風險等級隱患點，共43個。

3 研究結果與結論

（1）根據湖南省市縣鄉鎮村級五級水上交通安全部門填報的924份湖南省水上交通安全風險隱患點調查資料與2005年—2015年近11年142起湖南省水上交通重大安全事故資料，統計得出湖南省水上交通安全隱患點共有387個。

（2）基于VENN方法和ArgGis技術，以湖南省387個水上交通安全隱患點為基礎數據，研究得出湖南省水上交通安全高風險隱患點43個，其他為較高風險隱患點。

（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空間分布圖、湖南省水上交通安全風險等級隱患點空間分布圖與水上安全風險隱患點等級研究結論等對湖南省水上交通氣象服務、水上交通預報預警模型研制、湖南省水上交通氣象監測站點建設及湖南省水上交通安全預防管理對策制定等均提供了科學依據與技術支撐。

（4）本研究中的相關技術方法和調研流程簡單實用，可移植與可復用性強，對全國從事水上交通安全研究的同行們可提供較高參考價值與借鑒作用。

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