水上交通安全一直是水路运输的研究重点。虽然航运界的各方机构为水上交通安全做了很多努力,但是水上交通事故依然时有发生,而且事故的后果变得越来越严重。因此,保障水上交通安全的责任越来越重。揭示水上交通事故发生的特征和规律有助于更好地规避事故和进行事故的后评估。本文主要开展了水上交通事故空间分布和后果评级两方面的研究工作,研究内容包括4个方面:(1)基于地理信息系统分析了水上交通事故的空间分布特征,构建了地理信息系统在水上交通事故分析中的通用框架。基于国际海事组织的全球综合航运信息系统中2002年至2011年的水上交通事故数据,根据本文的研究目标,选择聚类分析和缓冲区分析方法,得到了水上交通事故的热点区域以及事故在沿海地区的分布比例。(2)根据事故类型和船型,将水上交通事故划分为不同场景,统计不同场景下事故后果的经验分布模型。通过阅读不同数据来源的事故调查报告,获取事故财产损失、人员伤亡和环境污染三大类事故后果数据。统计不同事故场景下的每一类型后果的经验分布模型,为风险评估或仿真提供事故后果方面的参数。(3)针对多年前的历史事故后果不一定适用未来的情况,本文以船舶碰撞中的人员伤亡为例,提出统计事故中的人员伤亡率,并对人员伤亡率建立概率分布模型。根据历史船舶碰撞事故数据,大量事故的伤亡为零,并且伤亡人数越多的事故,发生的频率也越低。因此,本文建立了零膨胀指数分布模型。通过参数估计和假设检验,得出人员伤亡率确实服从零膨胀指数分布模型,从理论上描述了船舶碰撞事故中人员伤亡的特征。(4)针对现有的水上交通事故评级方法仅根据死亡人数、受伤人数、直接经济损失、环境污染四项指标中的某一项指标来评定事故等级以及采用临界值判断等级过于绝对的缺陷,本文建立了综合考虑四项指标的水上交通事故后果评级模糊专家系统。将事故的后果变量划分为不同模糊集,并建立模糊集的隶属度函数,综合水上交通事故统计办法和专家知识,建立模糊IF-THEN规则,根据Mamdani推理算法得出事故的等级评分,最终根据等级评分确定事故等级,并将模糊专家系统的评级结果与传统方法的评级结果进行比较。结果显示两种评级方法的评级基本一致,并对评级结果不同的事故案例进行了解释。通过以上四个方面的研究工作,对比既有国内外研究,本文的创新点可归纳为:(1)构建了基于GIS的水上交通事故空间分析框架,并结合本研究的目标,提出了基于GIS的水上交通事故分析方法。该方法的结果跟传统方法的结果一致,但是方法上比传统的方法更加简便、易操作、且更加科学。(2)建立了船舶碰撞中人员伤亡比例的零膨胀指数分布模型。这是零膨胀指数分布模型首次应用在水上交通安全事故统计中,克服了人员伤亡的历史经验分布不能适用未来情况的缺点。在水上交通安全风险评估或仿真中,可以利用本文的零膨胀指数分布模型生成船舶碰撞中的人员伤亡数据。(3)构建了一个综合考虑死亡人数、受伤人数、财产损失和环境污染四项事故后果的水上交通事故评级的模糊专家系统,进一步完善了水上交通事故评级方法,有利于更科学地评定事故的等级,对于政府部门进行事故的后评估具有一定参考和借鉴意义。