港口空间结构迭代优化方法及应用：基于船舶行为链解析和组构的关键技术

　　本书秉持“高水平港口资源规划，优化高效率港口资源利用，催生高性能港口空间结构，促进高效能港口运营系统”的规划理念，以船舶为视角，串联港口各资源要素的利用过程，创造性提出船舶行为链概念，并以船舶行为链为“引”，以多目标多维度评估指标体系为“尺”，以模块化可重构的港口空间结构性能演算系统为“器”，通过数据知识库、实践应用导则等媒介，对以往港口规划方法进行总结，将最新量化分析技术融入港口空间资源协同规划进行提质增效，创建了港口航道 锚地泊位空间资源迭代优化方法，形成一种可拓展、可复制、可推广的解题思路和技术手段。书中摘选了四个典型应用实践案例，以便读者更好地理解基于船舶行为链的港口空间资源迭代优化方法和关键技术。 本书是针对新时期提升港口规划水平和技术能力的开创性探索研究，旨在推动新理论、新方法和新技术在交通运输规划、设计、评估等领域的示范和应用，提升港口规划的科学性、全面性、引领性和指导性，助力实现港口行业现代化、智能化、数字化、信息化的高质量发展新业态。书中提出的港口空间结构迭代优化方法，可为从事港口规划的业内人士、 港口行业行政主管部门的工作人员，以及学习相关专业知识的高校学生等提供经验借鉴和思路启迪。

　　沈忧：交通运输部规划研究院高级工程师，工学博士，毕业于清华大学，水利工程专业，现主要从事主要港口规划及大数据研究，负责和参与了国家重点研发计划课题、沿海主要港口规划修订或调整课题、全国LNG码头布局等十余个项目。王达川：交通运输部规划研究院室主任，高级工程师，工学硕士，毕业于大连理工大学，港口、近海及海岸工程专业，现主要从事主要港口规划研究工作，负责和参与了交通运输重大科技创新项目、交通运输行业重点科技项目。郝军：交通运输部规划研究院副所长，正高级工程师，毕业于大连理工大学，港口、近海及海岸工程专业，现主要从事主要港口规划研究，负责和参与了全国性、区域性和有关沿海港口布局、规划、政策研究等课题。张民辉：交通运输部规划研究院原副总工，教授级高级工程师。指导了全国性、区域性水运交通重大影响项目的实施，相关成果在多个交通行业政策文件、技术指南、管理办法中得到采纳和应用。

1 绪论…………………………………………………………1
1.1 研究背景/2
1.2 港口规划难点与瓶颈/3
1.3 技术方法体系架构/4
1.4 主要研究内容/4
1.4.1 船舶动态追踪及识别/4
1.4.2港口空间结构匹配水平量化/6
1.4.3港口空间结构性能分析及可视化/7
1.4.4 港口空间结构优化方法/7
2 港口空间结构迭代优化关键技术

2.1 多模态船舶行为链数据识别系统/11
2.1.1 基于多模态数据的船舶识别与追踪系统/12
2.1.2基于AIS大数据可视化智能匹配和时空解译算法的船舶行为链分析系统/16
2.2 面向港口空间结构优化的多目标多维度评估技术/21
2.2.1 面向港口内部各要素资源利用/23
2.2.2 面向港口外部属性叠加影响/24
2.2.3 面向特殊航行规则要求/26
2.3港口空间结构性能演算及可视化技术/27
2.3.1 模块化可重构港口空间结构性能演算系统/28
2.3.2 基于即时反馈与信息视觉化的港口空间结构性能可视化系统/34
2.4 基于船舶行为链的港口空间资源迭代优化技术/39
2.4.1 基于“船舶行为链”的港口空间资源迭代优化方法/39
2.4.2 面向港口相似性与差异性的港口空间结构数据库/41
2.4.3 面向港口相似性与差异性的港口空间资源迭代优化导则/41
3已建港区资源优化利用论证案例……………………45
3.1 目标港口及项目背景简介/46
3.2研究技术路线/49
3.3 船舶行为链分析/50
3.3.1 船舶到港/50
3.3.2 船舶航行/50
3.3.3船舶靠离泊/51
3.4 港口资源要素条件/52
3.4.1 航道/52
3.4.2 锚地/54
3.4.3 泊位/54
3.4.4 船舶流量/56
3.5 水文-气象-通航环境/60
3.6 港口空间结构性能演算系统/63
3.6.1 限航时机/63
3.6.2船舶航路航线/64
3.6.3船舶行为过程概化/64
3.6.4 演算系统可视化界面/65
3.7 评价指标体系/65
3.8 资源优化利用前后港口时空性能对比/66
3.8.1 不同LNG船舶管控规则对比/66
3.8.2 码头资源优化对比/67
3.8.3 港口空间功能布局优化/72
3.9 主要应用效果/73
4 复杂水域港口群时空优化分析案例…………………75
4.1 目标港口及项目背景简介/76
4.2 研究技术路线/78
4.3 船舶行为链分析/79
4.3.1 船舶到港/79
4.3.2 船舶航行/79
4.3.3 船舶靠离泊/80
4.3.4 船船交互/81
4.4 港口资源要素条件/81
4.4.1 航道/81
4.4.2 锚地/84
4.4.3 泊位/84
4.4.4 船舶流量/84
4.5 水文-气象-通航环境/85
4.6 港口空间结构性能演算系统/86
4.6.1 限航时机/86
4.6.2 船舶进出港时间/87
4.6.3 船舶夜航限制/87
4.6.4演算系统可视化界面/87
4.7 评价指标体系/88
4.7.1 航道资源利用评估/88
4.7.2 特殊航行规则要求的影响/88
4.8 对比评估和迭代优化分析/88
4.8.1 远期港口空间结构性能初判断/88
4.8.2 LNG船舶通航影响评估/90
4.8.3 航道迭代优化后的船舶通航影响/93
4.9 主要应用效果/97
5 新建港区择优布局规划案例…………………………99
5.1 目标港口及项目背景/100
5.2 研究技术路线/100
5.3 船舶行为链分析/103
5.4 港口资源要素条件/104
5.4.1 航道/104
5.4.2 锚地/104
5.4.3 岸线/105
5.4.4船舶流量/106
5.5 水文-气象-通航环境/107
5.6 港口空间结构性能演算系统/109
5.6.1 限航时机/110
5.6.2船舶航路航线/110
5.6.3演算系统可视化界面/111
5.7评价指标体系/111
5.7.1 岸线充分利用情境的影响评估/111
5.7.2远期资源全开发情境的影响评估/112
5.7.3 港口空间功能优化情境的影响评估/112
5.8 港口空间结构迭代优化/113
5.8.1 情境一：岸线充分利用情境/113
5.8.2 情境二：远期区域资源完全开发情境/117
5.8.3 情境三：港口空间功能优化情境/119
5.9 主要应用效果/121
6港口多运输目标协同优化案例 ……………………123
6.1 目标港口及项目背景简介/124
6.2 研究技术路线/126
6.3 船舶行为链分析/126
6.3.1 船舶到港/126
6.3.2 船舶航行/126
6.3.3船舶靠离泊/129
6.3.4船船交互/129
6.4 港口资源要素条件/130
6.4.1航道/131
6.4.2 锚地/131
6.4.3 泊位/132
6.5 水文-气象-通航环境/133
6.6港口空间结构性能演算系统/136
6.6.1 航道设置/136
6.6.2联通航道/137
6.6.3船舶航路及上下线点/137
6.6.4演算系统可视化界面/138
6.7 评价指标体系/138
6.8 港口资源要素协调优化/139
6.8.1 航道资源优化/139
6.8.2 岸线资源优化/140
6.8.3 船舶通航规则优化/144
6.8.4 远期不同港口空间结构配置对比/148
6.9 主要应用效果/150
总结与展望………………………………………………153
7.1 核心技术方法/154
7.1.1 四项核心技术/154
7.1.2八项具体成果/154
7.2 关键技术突破/155
7.2.1 时空协同，理论创新/155
7.2.2 自成体系，技术创新/155
7.2.3 引领提升，推广创新/155
7.3 应用推广方向/156
参考文献/158