(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211220141.5 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 交通运输部规划研究院 地址 100028 北京市朝阳区曙光西里甲6号 2号楼 (72)发明人 张利国　程金香　张永林　韩兆兴　 郑超蕙　朱高儒　李明君　刘洁　 徐洪磊　 (74)专利代理 机构 北京汇信合知识产权代理有 限公司 1 1335 专利代理师 黄素云 (51)Int.Cl. G08G 3/00(2006.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 16/29(2019.01)G06Q 50/30(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种船舶限制航行和禁止航行区域的空间 划定方法 (57)摘要 本发明公开了一种船舶限制航行和禁止航 行区域的空间划定方法， 涉及勘测技术领域， 包 括： 确定航运水域的目标物种及关键生态因子， 建立目标物种适应性的生境适宜性曲线； 建立水 动力‑泥沙‑水环境模型， 得到环境数据模拟成 果； 将航运水域划分地理空间单元， 将环境数据 模拟成果转换为栅格数据， 并提取至地理空间单 元内； 基于环 境数据模拟成果和生境适宜性曲线 得到每个地理空间单元单个关键生态因子的适 宜性指数， 计算生境适宜性指数； 根据船舶流量、 船舶吨级和船型指数计算航运强度指数； 采用象 限分析法划分为限制航行单元和禁止航行单元。 通过本发明的技术方案， 能够划定限制航行区域 和禁止航行区域， 平衡航运发展需求和河流生态 系统保护。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115273553 A 2022.11.01 CN 115273553 A 1.一种船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特 征在于， 包括： 确定航运水域的目标物种以及所述目标物种基于环境因子数据的关键生态 因子， 建立 所述目标物种对所述关键生态因子适应性的生 境适宜性曲线； 建立所述航运水域的水动力 ‑泥沙‑水环境模型， 得到对应所述航运水域的环境数据模 拟成果； 将所述航运水域按照地理空间单元进行划分， 并采用空间插值将所述环境数据模拟成 果的点状数据转换为基于空间网格的栅格数据， 并利用空间提取将所述栅格数据提取至所 述地理空间单元内； 基于每个所述地理空间单元内的环境数据模拟成果和相应的生境适宜性曲线得到当 前地理空间单元上的单个关键生态因子的适宜性指数， 并采用几何平均法计算每个所述地 理空间单元内针对所述目标物种的生 境适宜性指数； 基于AIS大数据获得每个所述地理空间单元内的船舶流量数据， 并根据船舶流量、 船舶 吨级和船 型指数及对应的权 重指数计算得到每 个所述地理空间单元内的航 运强度指数； 基于所述生境适宜性指数和所述航运强度指数， 采用象限分析法将每个所述地理空间 单元划分为限制航行 单元、 禁止航行 单元、 保留单 元或优先航行 单元。 2.根据权利要求1所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 还包括： 基于ArcGIS空间分析技术， 将所述限制航行单元、 所述禁止航行单元、 所述保留单元或 所述优先航行 单元分别进行识别和连接， 划定限制航行区域和禁止航行的空间区域。 3.根据权利要求1所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 还包括： 针对划分为限制航行 单元的地理 空间单元， 制定限制通 航的管控策略； 针对划分为禁止航行 单元的地理 空间单元， 制定禁止通 航的管控策略； 针对划分为优先航行 单元的地理 空间单元， 制定集约高效通 航的管理策略。 4.根据权利要求1所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 所述环境因子数据包括水动力、 泥沙和水质数据， 所述 目标物种基于所述环境因子数据的 关键生态因子包括 流速、 水深、 含沙量、 河 床底质、 温度和溶解氧； 所述目标物种对所述关键生态因子的生境适宜性曲线采用0～1之间的数值表示目标 物种对生态因子的适应性 程度。 5.根据权利要求4所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 所述建立所述航运水域的水动力 ‑泥沙‑水环境模 型， 得到对应所述航运水域的环境数据模 拟成果的具体过程包括： 基于MIKE或Delft  3D的成熟模型建立所述航运水域的水动力 ‑泥沙‑水环境模型， 并根 据所述航运水域的环 境因子数据， 得到对应所述航运水域的关键生态因子的环境数据模拟 成果。 6.根据权利要求4所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 将所述航运水域按照地理空间单元进行划分过程中， 根据所述航运水域的水域宽度、 沙洲 分布情况和计算效率， 基于 GIS技术对所述航运水域进 行地理空间单元划分， 将划分得到的 所述地理空间单元作为统计和分析的基准单 元。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115273553 A 27.根据权利要求4所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 所述采用几何平均法计算每个所述地理空间单元内针对所述目标物种的生境适宜性指数 的具体公式为： 式中，HSIj为第j个地理空间单元上所述目标物种的生境适宜性指数， HSIji为第j个地 理空间单元上第 i个关键生态因子的适宜性指数， n为关键生态因子的数量， 第 j个地理空间 单元上的关键生态因子通过所述环境数据模拟成果由空间插值计算获得， 第 j个地理空间 单元上第 i个关键生态因子的适宜性指数 HSIji基于第j个地理空间单元上关键生态 因子的 数据和相 应的生境适宜性 曲线获得， 其中， 所述环境数据模拟成果采用预设时间段内的平 均数据。 8.根据权利要求4所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 所述根据船舶流量、 船舶吨级和船型指数及对应的权重指数计算得到每个所述地理空间单 元内的航 运强度指数的具体公式为： 其中， ， ， 式中，HYj为第j个地理空间单元的航运强度指数， Q’j为第j个地理空间单元上归一化的 船舶流量， T’j为第j个地理空间单元上归一化的船舶吨级， Cj为第j个地理空间单元上的船 型指数， 其中， 对于危险品船舶设定船 型指数为0.8、 对于其 他船舶设定船 型指数为0.2； 式中，Qj为第j个地理空间单元的船舶流量， Qmin为所述航运水域内所有 地理空间单元的 船舶流量最小值， Qmax为所述航运水域内所有地理空间单元的船舶流量最大值， Tj为第j个 地理空间单元的船舶吨级， Tmin为所述航运水域内所有地理空间单元的船舶吨级最小值， Tmax为所述航运水域内所有地理 空间单元的船舶吨级最大值； 式中，m、k、r为权重指数， 分别表征船舶流量、 船舶吨级、 船型指数对于水生生态的影响 程度， 通过专 家打分法进行确定 。 9.根据权利要求4所述的船舶限制航行和禁止航行区域的空间划定方法， 其特征在于， 所述采用象限分析法将每个所述地理空间单元划分为限制航行单元、 禁止航行单元、 保留 单元或优先航行 单元的具体方法包括： 基于每个所述地理空间单元的所述生境适宜性指数和所述航运强度指数， 分别设定预 设的指数阈值划分象限； 对于生境适宜性指数和航运强度指数均超出预设指数阈值的第 一象限， 划定为限制航 行单元； 对于生境适宜性指数超出预设指数阈值、 航运强度指数低于预设指数阈值的第二象 限， 划定为禁止航行 单元； 对于生境适宜性指数和航运强度指数均低于预设指数阈值的第 三象限， 划定为保留单 元；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115273553 A 3