一种海冰灾害航运风险评估方法、装置及计算设备

本发明涉及遥感图像智能识别，特别是指一种海冰灾害航运风险评估方法、装置及计算设备。

背景技术：

1、海冰，广义来说是指出现在海上的一切冰的总称，包括由海水冻结而成的咸水冰，以及来源于陆地的淡水冰。海冰灾害是指因海冰引起的航道阻塞、船只损坏及海上设施和海岸工程损坏等。海冰会对渤海的海洋运输、水产养殖、海上油气开采、海上构筑物和其他海事活动造成危害，在重冰年，严重的冰情会造成巨大经济损失。海冰灾害在第一次全国自然灾害综合风险普查中被列入海洋灾害的主要灾害之一，影响我国海洋环境安全和经济发展。渤海地区的船舶航运对我国北方的经济发展有巨大的带动作用，并且通过煤炭的海上运输影响着南方的经济发展。因此对渤海海冰灾害航运风险进行评估有助于科学的规划渤海冬季航运，保障海洋运输安全。

2、船舶自动识别系统(automatic identification system,ais)是应用于船和岸、船和船之间的新型助航技术。ais数据由船舶的轨迹点构成，数据包含经纬度坐标和时间等信息，可用于监测某一海域内的船舶位置、密度、速度和流量等活动特征。

3、现有关于渤海海冰灾害风险评估的研究主要通过每年的冰期长度、最大海冰厚度以及海冰密集度等冰情指标进行海冰灾害危险性评估，并结合渤海沿岸各县区及渤海各海区的港口吞吐量、油气平台密度、海水养殖面积、海洋工程投资额度等承灾体评价指标通过构建致灾因子评估体系，及承灾体评估体系，计算渤海海冰灾害相对风险指数。这种评估半定量的评估方法因缺少高时空分辨率的渤海海冰冰情数据和海上典型承灾体数据无法对冬季的船舶航运的安全进行提供具体、有效的理论参考和技术支持。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种海冰灾害航运风险评估方法、装置及计算设备，可以为在不同有冰海域航行的不同类型船舶提供风险参考，为监测有冰海域冬季船舶航运的风险规避提供参考和指导。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，一种海冰灾害航运风险评估方法，所述方法包括：

4、获取监测区域内的历史日尺度海冰厚度数据集；

5、根据所述历史日尺度海冰厚度数据集，评估海冰灾害致灾因子危险性、承灾体脆弱性及暴露度；

6、根据所述海冰灾害致灾因子危险性、承灾体脆弱性及暴露度确定承灾体在海冰灾害中的承灾能力和风险水平；

7、根据所述承灾体在海冰灾害中的承灾能力和风险水平评估不同类型的承灾体在不同重现期下的航运风险。

8、进一步的，获取监测区域内的历史日尺度海冰厚度数据集，包括：

9、获取监测区域内的历史海冰厚度数据；

10、根据所述历史海冰厚度数据，组成非连续的日尺度海冰厚度数据集。

11、进一步的，根据所述历史日尺度海冰厚度数据集，评估海冰灾害致灾因子危险性，包括：

12、对监测区域内每个1km2网格的年极值序列进行抽样，以获取日尺度海冰厚度数据集的年极值序列；

13、根据所述年极值序列，选取至少一种极值分布模型进行拟合并采用最大似然估计模型计算每个网格的分布参数；

14、根据所述每个网格的分布参数，对每个网格进行分布拟合的优度检验，确定各网格的最优拟合分布；

15、根据各网格的最优拟合分布，利用超越概率和重现期进行海冰灾害致灾因子危险性评估，得到海冰灾害致灾因子危险性。

16、进一步的，所述超越概率的计算公式为：

17、

18、所述重现期的计算公式为：

19、

20、其中，ep为超越概率，rp为重现期，f(x)为累计概率，mt为两次灾害发生的平均时间，x为连续型随机变量，x为任意实数。

21、进一步的，根据所述历史日尺度海冰厚度数据集，评估海冰灾害承灾体脆弱性及暴露度，包括：

22、根据历史日尺度海冰厚度数据集计算渤海各公里网格尺度无冰期与冰期的承灾体通过量期望值，得到不同海冰厚度时承灾体损失率；

23、根据不同海冰厚度时承灾体损失率评估海冰灾害承灾体的脆弱性；

24、将各公里网格的无冰期承灾体通过量期望值与冰期船舶通过量期望值结合计算得到网格尺度上的承灾体损失率，并与该网格冰期海冰厚度最大值结合构建海冰灾害承灾体脆弱性曲线；

25、获取监测区域内历史承灾体数据，计算监测区域整个冬季每个1km2网格的总承灾体通过量，以获得监测区域内不同区域的承灾体暴露度。

26、进一步的，所述承灾体通过量期望值的计算公式为：

27、fi＝p×n (i＝1,2,3···n)；

28、其中，fi为监测区域第i个公里网格的船舶通过量期望值，n为监测区域公里网格总数；p为船舶的通过概率，n为总船舶通过量；dx为监测区域一年冬季中无冰期或冰期的总天数，dx0为无冰期或冰期有船通过的天数；其中，航运损失率的计算公式为：

29、

30、其中，lr为承灾体损失率，f0为无冰期公里网格尺度上的船舶通过量期望值，fx为冰期中该网格的船舶通过量期望值。

31、进一步的，根据所述承灾体在海冰灾害中的承灾能力和风险水平评估不同类型的承灾体在不同重现期下的航运风险，包括：

32、利用预设的海冰灾害风险评估模型计算监测区域1km2网格尺度不同重现期下的海冰厚度数据、承灾体脆弱性曲线及承灾体暴露度数据进行监测区域海冰灾害航运风险评估；

33、其中，监测区域海冰灾害风险的计算公式为：

34、rn＝hn×vn×en (n＝1,2,3··)；

35、其中，r为监测区域海冰灾害风险，h为致灾因子危险性，v为承灾体脆弱性，e为承灾体暴露度，n为监测区域公里网格编号，若承灾体价值为e，对应脆弱性曲线方程为v(x),则t年一遇的损失为：

36、rni(t)＝vi[hn(t)]×eni (i＝1,2,3,4)；

37、其中，i为四种类型的船舶的编号。

38、第二方面，一种海冰灾害航运风险评估装置，包括：

39、获取模块，用于获取监测区域内的历史日尺度海冰厚度数据集；

40、处理模块，用于根据所述历史日尺度海冰厚度数据集，评估海冰灾害致灾因子危险性、承灾体脆弱性及暴露度，根据所述海冰灾害致灾因子危险性、承灾体脆弱性及暴露度确定承灾体在海冰灾害中的承灾能力和风险水平；根据所述承灾体在海冰灾害中的承灾能力和风险水平评估不同类型的承灾体在不同重现期下的航运风险。

41、第三方面，一种计算设备，包括：

42、一个或多个处理器；

43、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。

44、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。

45、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

46、本发明的上述方案，根据所述历史日尺度海冰厚度数据集，评估海冰灾害致灾因子危险性、承灾体脆弱性及暴露度；根据所述海冰灾害致灾因子危险性、承灾体脆弱性及暴露度确定承灾体在海冰灾害中的承灾能力和风险水平；根据所述承灾体在海冰灾害中的承灾能力和风险水平评估不同类型的承灾体在不同重现期下的航运风险，可以为在不同有冰海域航行的不同类型船舶提供风险参考，为监测有冰海域冬季船舶航运的风险规避提供参考和指导。