基于突變理論的海上交通風(fēng)險預(yù)測：模型構(gòu)建與實證分析一、引言1.1研究背景與意義在全球化進程不斷加速的今天，海上交通作為國際貿(mào)易的關(guān)鍵紐帶，對世界經(jīng)濟發(fā)展起著不可替代的重要作用。據(jù)統(tǒng)計，全球超過80%的貨物貿(mào)易通過海運完成，我國約95%的進出口貿(mào)易貨物量依賴海運。海上交通以其運量大、成本低、能耗少等獨特優(yōu)勢，成為連接各國經(jīng)濟的重要橋梁，極大地促進了資源在全球范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。然而，海上交通在推動經(jīng)濟繁榮的同時，也面臨著諸多風(fēng)險。海上交通環(huán)境復(fù)雜多變，受到惡劣天氣、海況、船舶設(shè)備故障、人為操作失誤以及交通擁堵等多種因素的影響，導(dǎo)致海上交通事故頻發(fā)。例如，強風(fēng)、暴雨、巨浪等惡劣天氣條件會顯著增加船舶航行的難度和危險性，可能引發(fā)船舶失控、碰撞、擱淺等事故；船舶設(shè)備的老化、損壞或故障，如發(fā)動機故障、導(dǎo)航系統(tǒng)失靈等，也會對船舶的安全航行構(gòu)成嚴(yán)重威脅；人為因素方面，船員的疲勞駕駛、操作不當(dāng)、違規(guī)行為以及缺乏經(jīng)驗等，同樣是導(dǎo)致海上交通事故的重要原因。這些事故不僅造成了人員傷亡和財產(chǎn)的巨大損失，還對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的破壞，給社會和經(jīng)濟帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。例如，2015年韓國“世越號”客輪沉沒事故，造成304人遇難，震驚世界；2021年蘇伊士運河“長賜號”貨輪擱淺事件，導(dǎo)致運河堵塞長達(dá)6天，給全球貿(mào)易帶來了巨大的經(jīng)濟損失，每天的經(jīng)濟損失高達(dá)數(shù)十億美元。為了降低海上交通風(fēng)險，保障海上交通安全，海上交通風(fēng)險預(yù)測顯得尤為必要。準(zhǔn)確的風(fēng)險預(yù)測能夠提前識別潛在的危險，為采取有效的預(yù)防措施提供科學(xué)依據(jù)，從而減少事故的發(fā)生，保護人員生命和財產(chǎn)安全，維護海洋生態(tài)環(huán)境。目前，常見的海上交通風(fēng)險預(yù)測方法包括基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法、基于模型模擬的方法以及基于人工智能的方法等。基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法，通過對過去事故數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，尋找事故發(fā)生的規(guī)律和趨勢，從而預(yù)測未來事故的可能性；基于模型模擬的方法，則是利用數(shù)學(xué)模型和計算機模擬技術(shù)，對海上交通系統(tǒng)進行建模和仿真，模擬不同情況下的交通流和事故發(fā)生過程，以預(yù)測風(fēng)險；基于人工智能的方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等，通過對大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，自動提取數(shù)據(jù)中的特征和模式，實現(xiàn)對風(fēng)險的預(yù)測。然而，這些傳統(tǒng)方法在處理復(fù)雜的海上交通系統(tǒng)時，往往存在一定的局限性。例如，基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法，依賴于數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，且難以考慮到新出現(xiàn)的風(fēng)險因素；基于模型模擬的方法，對模型的假設(shè)和參數(shù)設(shè)定較為敏感，模型的準(zhǔn)確性和可靠性受到一定影響；基于人工智能的方法，雖然具有較強的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，但模型的可解釋性較差，難以深入理解風(fēng)險產(chǎn)生的機理。突變理論作為一門研究系統(tǒng)從一種穩(wěn)定狀態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)的數(shù)學(xué)理論，為海上交通風(fēng)險預(yù)測提供了新的視角和方法。突變理論能夠有效地處理系統(tǒng)中的不連續(xù)性和突變現(xiàn)象，通過構(gòu)建突變模型，可以深入分析海上交通系統(tǒng)中各種因素之間的相互作用和影響，揭示風(fēng)險產(chǎn)生的內(nèi)在機制，從而實現(xiàn)對海上交通風(fēng)險的更準(zhǔn)確預(yù)測。將突變理論應(yīng)用于海上交通風(fēng)險預(yù)測，具有顯著的創(chuàng)新點和潛在價值。一方面，突變理論可以突破傳統(tǒng)方法的局限性，更好地描述海上交通系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性特征，提高風(fēng)險預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性；另一方面，通過對突變模型的分析，可以發(fā)現(xiàn)海上交通系統(tǒng)中的關(guān)鍵風(fēng)險因素和薄弱環(huán)節(jié)，為制定針對性的風(fēng)險防控措施提供科學(xué)依據(jù)，有助于實現(xiàn)海上交通安全管理從被動應(yīng)對向主動預(yù)防的轉(zhuǎn)變，提升海上交通系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1海上交通風(fēng)險評估研究海上交通風(fēng)險評估作為保障海上交通安全的重要手段，一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點領(lǐng)域。在評估方法方面，早期研究多采用定性分析方法，如故障樹分析（FTA）、失效模式與影響分析（FMEA）等。這些方法基于專家經(jīng)驗和邏輯推理，對海上交通系統(tǒng)中的潛在風(fēng)險因素進行識別和分析，能夠直觀地展示風(fēng)險產(chǎn)生的邏輯關(guān)系，但存在主觀性較強、難以量化風(fēng)險程度等局限性。隨著研究的深入，定量評估方法逐漸得到應(yīng)用和發(fā)展。層次分析法（AHP）通過構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，將復(fù)雜的風(fēng)險評估問題分解為多個層次，通過兩兩比較的方式確定各因素的相對重要性權(quán)重，進而實現(xiàn)對風(fēng)險的量化評估。模糊綜合評價法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)理論，將模糊的風(fēng)險評價指標(biāo)進行量化處理，通過模糊變換和合成運算得出綜合評價結(jié)果，有效解決了風(fēng)險評估中指標(biāo)的模糊性和不確定性問題。近年來，隨著信息技術(shù)和數(shù)據(jù)處理能力的提升，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的評估方法成為研究熱點。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)憑借其強大的自學(xué)習(xí)和非線性映射能力，能夠?qū)Υ罅康臍v史數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，自動提取數(shù)據(jù)中的特征和模式，從而實現(xiàn)對海上交通風(fēng)險的準(zhǔn)確評估。支持向量機（SVM）則通過尋找最優(yōu)分類超平面，將不同類別的數(shù)據(jù)進行有效區(qū)分，在小樣本、非線性的風(fēng)險評估問題中表現(xiàn)出良好的性能。在指標(biāo)體系方面，國內(nèi)外學(xué)者從不同角度構(gòu)建了多種海上交通風(fēng)險評估指標(biāo)體系。一般來說，這些指標(biāo)體系主要涵蓋人、船、環(huán)境和管理四個方面。人的因素包括船員的操作技能、工作經(jīng)驗、疲勞程度、心理狀態(tài)等；船的因素涉及船舶的類型、船齡、技術(shù)狀況、設(shè)備可靠性等；環(huán)境因素包含氣象條件（如風(fēng)速、浪高、能見度等）、海況（如潮汐、海流等）、水域條件（如航道寬度、水深、交通密度等）；管理因素涵蓋航運公司的安全管理體系、海事監(jiān)管部門的監(jiān)管力度、法律法規(guī)的完善程度等。例如，胡甚平、方泉根等學(xué)者在對福建沿海水上交通安全的研究中，運用綜合安全評估方法（FSA），全面考慮了上述人、船、環(huán)境和管理等因素，通過風(fēng)險矩陣計算，得出了沿海水上交通風(fēng)險的定量化特征，為制定針對性的風(fēng)險控制措施提供了科學(xué)依據(jù)。盡管海上交通風(fēng)險評估研究取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。一方面，現(xiàn)有的評估方法在處理復(fù)雜的海上交通系統(tǒng)時，往往難以全面考慮各種風(fēng)險因素之間的相互作用和動態(tài)變化，導(dǎo)致評估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性受到一定影響；另一方面，由于海上交通數(shù)據(jù)的獲取難度較大，數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性也存在一定問題，這在一定程度上限制了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的評估方法的應(yīng)用效果。1.2.2突變理論應(yīng)用研究突變理論作為一門研究系統(tǒng)狀態(tài)突變現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論，自誕生以來，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在物理學(xué)領(lǐng)域，突變理論被用于解釋相變、分岔等復(fù)雜物理現(xiàn)象。例如，在研究水的氣液相變過程中，通過構(gòu)建突變模型，可以清晰地描述水在溫度、壓力等參數(shù)變化時，從液態(tài)到氣態(tài)的突變過程，揭示相變的內(nèi)在機制。在化學(xué)領(lǐng)域，突變理論可用于分析化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)過程，預(yù)測反應(yīng)的突變點和產(chǎn)物的生成情況，為化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)化和控制提供理論支持。在生物學(xué)領(lǐng)域，突變理論被應(yīng)用于研究生物的形態(tài)發(fā)生、種群動態(tài)等問題。例如，在研究胚胎發(fā)育過程中，突變理論可以解釋細(xì)胞的分化和組織器官的形成過程中出現(xiàn)的突變現(xiàn)象，為揭示生命的奧秘提供了新的視角；在種群生態(tài)學(xué)中，突變理論可用于分析種群數(shù)量的突然變化，探討環(huán)境因素對種群動態(tài)的影響，為生物多樣性保護和生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)依據(jù)。在社會科學(xué)領(lǐng)域，突變理論也展現(xiàn)出了獨特的應(yīng)用價值。在經(jīng)濟學(xué)中，突變理論被用于研究經(jīng)濟危機的爆發(fā)機制、市場的突變現(xiàn)象等。例如，通過構(gòu)建經(jīng)濟系統(tǒng)的突變模型，可以分析經(jīng)濟指標(biāo)的變化如何導(dǎo)致經(jīng)濟系統(tǒng)從穩(wěn)定狀態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)槲C狀態(tài)，為經(jīng)濟風(fēng)險的預(yù)警和防范提供理論指導(dǎo)。在管理學(xué)中，突變理論可用于研究企業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、組織變革等過程中的突變現(xiàn)象，幫助管理者更好地理解和應(yīng)對企業(yè)發(fā)展中的不確定性。在海上交通領(lǐng)域，突變理論的應(yīng)用尚處于起步階段，但已經(jīng)取得了一些有意義的研究成果。齊跡、鄭中義等學(xué)者利用突變理論對海上交通事故進行定義，通過對海上交通安全系統(tǒng)的突變狀態(tài)進行研究，建立了海上交通安全系統(tǒng)的尖點突變模型，并基于該模型分析了海上交通事故的動態(tài)致因機理，探討了突變理論在海上交通風(fēng)險預(yù)控中的應(yīng)用，為海上交通安全管理提供了新的思路和方法。在船舶橫搖運動研究方面，有學(xué)者嘗試基于突變理論，探究多變量動力學(xué)突變對船舶橫搖運動的影響和控制機理，通過建立船舶橫搖運動的數(shù)學(xué)模型和多變量動力學(xué)系統(tǒng)分析模型，分析多變量動力學(xué)突變的特征及其對船舶橫搖運動的影響，提出基于突變理論的船舶運動控制策略，為提高船舶航行安全性提供了新的方法。然而，目前突變理論在海上交通領(lǐng)域的應(yīng)用還存在一些問題和挑戰(zhàn)。一方面，海上交通系統(tǒng)是一個高度復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，涉及眾多的因素和變量，如何準(zhǔn)確地建立符合實際情況的突變模型，是應(yīng)用突變理論的關(guān)鍵問題；另一方面，突變理論在海上交通風(fēng)險預(yù)測中的應(yīng)用還需要進一步的驗證和完善，需要結(jié)合實際的海上交通數(shù)據(jù)進行深入研究，以提高風(fēng)險預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究旨在基于突變理論，深入開展海上交通風(fēng)險預(yù)測研究，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：海上交通風(fēng)險因素分析：全面梳理海上交通系統(tǒng)中可能引發(fā)風(fēng)險的各類因素，從人、船、環(huán)境和管理四個維度進行詳細(xì)剖析。在人的因素方面，深入研究船員的操作技能、工作經(jīng)驗、疲勞程度、心理狀態(tài)以及應(yīng)對突發(fā)情況的能力等對海上交通風(fēng)險的影響；對于船的因素，細(xì)致分析船舶的類型、船齡、技術(shù)狀況、設(shè)備可靠性、維護保養(yǎng)情況等因素與風(fēng)險的關(guān)聯(lián)；在環(huán)境因素上，綜合考慮氣象條件（如風(fēng)速、浪高、能見度、臺風(fēng)等）、海況（潮汐、海流、水溫等）、水域條件（航道寬度、水深、交通密度、礙航物等）對船舶航行安全的作用；從管理因素出發(fā)，探討航運公司的安全管理體系完善程度、海事監(jiān)管部門的監(jiān)管力度、法律法規(guī)的執(zhí)行情況以及應(yīng)急救援機制的有效性等對風(fēng)險的影響。通過對這些因素的深入分析，為后續(xù)構(gòu)建風(fēng)險預(yù)測模型提供全面、準(zhǔn)確的變量基礎(chǔ)。突變理論基礎(chǔ)及適用性研究：系統(tǒng)闡述突變理論的基本概念、原理和主要模型，包括折疊型、尖點型、燕尾型、蝴蝶型等七種基本突變類型的數(shù)學(xué)表達(dá)式、特性和應(yīng)用條件。深入研究突變理論在處理復(fù)雜系統(tǒng)中的不連續(xù)性和突變現(xiàn)象方面的優(yōu)勢，以及其與海上交通系統(tǒng)復(fù)雜性和非線性特征的契合度。通過對海上交通系統(tǒng)中事故發(fā)生過程的分析，驗證突變理論在解釋海上交通風(fēng)險產(chǎn)生和演變機制方面的適用性，為將突變理論應(yīng)用于海上交通風(fēng)險預(yù)測提供理論依據(jù)?；谕蛔兝碚摰暮Ｉ辖煌L(fēng)險預(yù)測模型構(gòu)建：根據(jù)海上交通風(fēng)險因素分析的結(jié)果，選取合適的突變模型，如尖點突變模型、燕尾突變模型等，構(gòu)建基于突變理論的海上交通風(fēng)險預(yù)測模型。確定模型的狀態(tài)變量和控制變量，狀態(tài)變量可選取船舶的運動參數(shù)（如航速、航向、橫搖角度等）、環(huán)境參數(shù)（風(fēng)速、浪高、能見度等）以及人為因素相關(guān)指標(biāo)（船員疲勞程度、操作失誤次數(shù)等）；控制變量則可包括船舶設(shè)備狀態(tài)、管理措施有效性等因素。利用數(shù)學(xué)方法對模型進行推導(dǎo)和求解，建立風(fēng)險狀態(tài)與各影響因素之間的定量關(guān)系，通過模型的構(gòu)建，實現(xiàn)對海上交通風(fēng)險的動態(tài)、定量預(yù)測。模型驗證與參數(shù)優(yōu)化：收集大量的海上交通實際數(shù)據(jù)，包括歷史事故數(shù)據(jù)、船舶航行數(shù)據(jù)、氣象海況數(shù)據(jù)等，對構(gòu)建的風(fēng)險預(yù)測模型進行驗證。運用統(tǒng)計學(xué)方法和誤差分析技術(shù)，評估模型的預(yù)測準(zhǔn)確性和可靠性，如計算預(yù)測值與實際值之間的均方誤差、平均絕對誤差等指標(biāo)。根據(jù)驗證結(jié)果，對模型的參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，提高模型的預(yù)測精度。通過多次迭代和驗證，使模型能夠更準(zhǔn)確地反映海上交通風(fēng)險的實際情況，為海上交通安全管理提供可靠的決策支持。海上交通風(fēng)險預(yù)測實例分析：選取特定的海上交通區(qū)域或航線，如繁忙的港口水域、重要的國際航道等，應(yīng)用構(gòu)建的風(fēng)險預(yù)測模型進行實例分析。結(jié)合該區(qū)域的實際交通狀況、環(huán)境條件和管理措施，預(yù)測不同情況下的海上交通風(fēng)險水平，分析風(fēng)險的時空分布特征和變化趨勢。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，提出針對性的風(fēng)險防控建議，如合理調(diào)整船舶航行計劃、加強對重點船舶和區(qū)域的監(jiān)管、優(yōu)化交通組織方案等，為實際的海上交通安全管理提供具體的指導(dǎo)和參考。1.3.2研究方法本研究綜合運用多種研究方法，以確保研究的科學(xué)性、可靠性和有效性，具體方法如下：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于海上交通風(fēng)險評估、突變理論應(yīng)用等方面的文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、研究報告、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。對這些文獻(xiàn)進行系統(tǒng)梳理和分析，了解海上交通風(fēng)險預(yù)測領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及存在的問題，掌握突變理論的基本原理、應(yīng)用案例和研究方法，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。通過文獻(xiàn)研究，總結(jié)前人的研究成果和經(jīng)驗，避免重復(fù)研究，同時發(fā)現(xiàn)研究的空白點和創(chuàng)新點，為后續(xù)的研究工作奠定堅實的基礎(chǔ)。案例分析法：收集和分析大量的海上交通事故案例，深入研究事故發(fā)生的原因、過程和后果。通過對具體案例的剖析，總結(jié)海上交通風(fēng)險的典型特征和演變規(guī)律，驗證突變理論在解釋事故發(fā)生機制方面的適用性。例如，分析“世越號”客輪沉沒事故、“長賜號”貨輪擱淺事件等重大海上交通事故，從人、船、環(huán)境和管理等多個角度探討事故的致因，以及風(fēng)險因素如何相互作用導(dǎo)致事故的突變發(fā)生。通過案例分析，為構(gòu)建風(fēng)險預(yù)測模型提供實際案例支持，使模型更貼近實際情況，同時也為制定風(fēng)險防控措施提供參考依據(jù)。數(shù)學(xué)建模法：運用數(shù)學(xué)方法構(gòu)建基于突變理論的海上交通風(fēng)險預(yù)測模型。根據(jù)突變理論的原理和海上交通系統(tǒng)的特點，確定模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，建立風(fēng)險狀態(tài)與影響因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在建模過程中，綜合運用微分方程、拓?fù)鋵W(xué)、統(tǒng)計學(xué)等數(shù)學(xué)工具，對模型進行推導(dǎo)、求解和驗證。通過數(shù)學(xué)建模，將復(fù)雜的海上交通風(fēng)險問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，實現(xiàn)對風(fēng)險的定量分析和預(yù)測，提高研究的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。同時，數(shù)學(xué)模型還可以方便地進行參數(shù)調(diào)整和情景模擬，為風(fēng)險評估和決策提供有力的支持。數(shù)據(jù)分析法：收集海上交通相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括船舶航行數(shù)據(jù)、氣象海況數(shù)據(jù)、事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。運用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，提取有價值的信息和規(guī)律。例如，通過對船舶航行軌跡數(shù)據(jù)的分析，了解船舶的航行模式和交通流特征；對氣象海況數(shù)據(jù)的分析，掌握不同天氣和海況條件下的風(fēng)險分布規(guī)律；對事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析，確定事故的高發(fā)區(qū)域、時間和類型等。數(shù)據(jù)分析法為風(fēng)險因素分析、模型構(gòu)建和驗證提供數(shù)據(jù)支持，同時也可以幫助發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險因素和規(guī)律，為海上交通安全管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。專家咨詢法：邀請海上交通領(lǐng)域的專家、學(xué)者和從業(yè)人員，就研究中的關(guān)鍵問題進行咨詢和討論。專家們具有豐富的實踐經(jīng)驗和專業(yè)知識，能夠?qū)ρ芯績?nèi)容和方法提供寶貴的意見和建議。例如，在風(fēng)險因素分析、模型構(gòu)建和風(fēng)險防控建議等方面，向?qū)＜艺埥虒嶋H工作中的經(jīng)驗和問題，聽取他們對研究結(jié)果的評價和反饋。通過專家咨詢法，確保研究內(nèi)容的實用性和可操作性，使研究成果能夠更好地應(yīng)用于實際的海上交通安全管理工作中。二、突變理論基礎(chǔ)2.1突變理論概述2.1.1起源與發(fā)展突變理論的起源可以追溯到19世紀(jì)末，當(dāng)時一些關(guān)于方程定性理論的研究為其奠定了思想基礎(chǔ)。19世紀(jì)，龐加萊（Poincare）提出了常微分方程解的三個要素，即結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、動態(tài)穩(wěn)定性和臨界集，這些思想雖在當(dāng)時未被廣泛接受，但卻為突變理論的發(fā)展埋下了種子。20世紀(jì)30年代，美國數(shù)學(xué)家莫爾斯（HaroldMarstonMorse）提出了臨界理論，為突變理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)提供了重要支撐。1937年，俄羅斯數(shù)學(xué)家安德羅諾夫（Аndronov）和龐特里亞金（Pontryagin）提出“粗”系統(tǒng)，確立了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念，進一步推動了突變理論的發(fā)展。20世紀(jì)40-50年代，美國數(shù)學(xué)家惠特尼（Whitney）在微分流形嵌入、浸入奇點以及與示性類有關(guān)的奇點方面的工作，積累了可微映射奇點理論的基礎(chǔ)成果，使突變理論趨于成熟，并開始在自然科學(xué)中得以應(yīng)用。1955年，惠特尼發(fā)表論文《曲面到平面的映射》，指出空間曲面到平面的投影只可能有兩種奇異性——折疊和尖點，這即為突變理論中最低階的兩種突變，該論文奠定了光滑映射的奇異性數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)。1968年，法國數(shù)學(xué)家雷內(nèi)?托姆（ReneThom）在總結(jié)和繼承前人研究的基礎(chǔ)上，發(fā)表了論文《生物學(xué)中的拓樸模型》。1972年，他出版了《穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)與形態(tài)形成學(xué)》的專著，系統(tǒng)地闡述了突變理論，標(biāo)志著該理論正式誕生。托姆通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明，當(dāng)漸變的控制因素（控制空間）所產(chǎn)生的突變行為（狀態(tài)空間），在控制空間不超過4維、狀態(tài)空間不超過2維時，各種初等突變可歸結(jié)為7種基本類型，分別為折疊型、尖點型、燕尾型、蝴蝶型、雙曲臍點型、橢圓臍點型和拋物臍點型。這一成果為研究自然界和社會現(xiàn)象中的突變現(xiàn)象提供了重要的數(shù)學(xué)框架和工具。自誕生以來，突變理論引起了國際上各領(lǐng)域?qū)＜业膹V泛關(guān)注。它被迅速應(yīng)用到物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、社會學(xué)以及經(jīng)濟學(xué)等眾多領(lǐng)域，用于解釋和預(yù)測各種突變現(xiàn)象。在物理學(xué)中，突變理論被用于解釋相變、分岔等復(fù)雜物理現(xiàn)象；在生物學(xué)中，可用于研究生物的形態(tài)發(fā)生、種群動態(tài)等問題；在經(jīng)濟學(xué)中，可用于分析經(jīng)濟危機的爆發(fā)機制、市場的突變現(xiàn)象等。然而，突變理論也受到了一些質(zhì)疑和抨擊。1997年，科學(xué)家扎勒（RaphaelS.Zahler）等人在《自然》雜志上發(fā)表文章《應(yīng)用突變理論的主張和成就》，指出該理論似乎對生物學(xué)和社會科學(xué)沒有做出重大貢獻(xiàn)，與其他數(shù)學(xué)工具相比，也沒有明顯優(yōu)勢，且在復(fù)雜系統(tǒng)方面缺乏說服力。盡管存在爭議，但突變理論在處理不連續(xù)變化現(xiàn)象方面的獨特優(yōu)勢，使其在眾多領(lǐng)域的研究中仍然具有重要的地位和應(yīng)用價值，并且隨著研究的深入和發(fā)展，其應(yīng)用范圍也在不斷擴大。2.1.2核心概念與原理突變理論的核心概念包括勢函數(shù)、臨界點、分叉等，這些概念相互關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)成了突變理論的基礎(chǔ)。勢函數(shù)是突變理論中描述系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)鍵概念，它反映了系統(tǒng)的能量狀態(tài)或某種廣義的“勢”。對于一個給定的系統(tǒng)，勢函數(shù)V(x)表示系統(tǒng)在狀態(tài)x下的能量或勢的大小，其中x為狀態(tài)變量，它可以是一個標(biāo)量或向量，取決于系統(tǒng)的復(fù)雜程度。勢函數(shù)不僅描述了系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的能量分布，還蘊含了系統(tǒng)狀態(tài)變化的趨勢信息。例如，在一個力學(xué)系統(tǒng)中，勢函數(shù)可以表示物體的勢能，物體總是傾向于向勢能更低的狀態(tài)移動，以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在突變理論中，通過對勢函數(shù)的分析，可以揭示系統(tǒng)狀態(tài)變化的規(guī)律和突變發(fā)生的條件。臨界點是系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生突變的關(guān)鍵點，在這些點上，系統(tǒng)的性質(zhì)會發(fā)生突然的改變。當(dāng)系統(tǒng)的控制參數(shù)（如溫度、壓力、外力等）變化時，系統(tǒng)的狀態(tài)也會隨之改變。在某些特定的參數(shù)值下，系統(tǒng)會達(dá)到臨界點，此時系統(tǒng)的狀態(tài)變得不穩(wěn)定，微小的擾動就可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生突變，從一個穩(wěn)定狀態(tài)躍遷到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。例如，在水的氣液相變過程中，當(dāng)溫度和壓力達(dá)到臨界值時，水會從液態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，這個臨界值對應(yīng)的點就是臨界點。分叉是指當(dāng)系統(tǒng)的控制參數(shù)變化時，系統(tǒng)的平衡狀態(tài)發(fā)生分支的現(xiàn)象。隨著控制參數(shù)的逐漸改變，系統(tǒng)的平衡狀態(tài)可能會從一個變?yōu)槎鄠€，這些不同的平衡狀態(tài)對應(yīng)著系統(tǒng)的不同行為和性質(zhì)。分叉現(xiàn)象的出現(xiàn)表明系統(tǒng)在某些參數(shù)范圍內(nèi)具有多種可能的穩(wěn)定狀態(tài)，而突變則往往發(fā)生在分叉點附近。例如，在一個簡單的物理系統(tǒng)中，當(dāng)外力逐漸增加時，系統(tǒng)的平衡狀態(tài)可能會從一個穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)分叉為兩個或多個不同的運動狀態(tài)，突變就可能在這個過程中發(fā)生。突變理論的核心原理是利用拓?fù)鋵W(xué)和奇點理論等數(shù)學(xué)工具，研究系統(tǒng)在臨界點附近的非連續(xù)特性。通過對勢函數(shù)的分析，確定系統(tǒng)的臨界點和分叉集，從而描述系統(tǒng)狀態(tài)的突變過程。在突變理論中，系統(tǒng)的狀態(tài)變化可以用一個光滑的平衡曲面（突變流形）來描述，這個曲面展示了系統(tǒng)在不同控制參數(shù)下的各種可能狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)的控制參數(shù)沿著某個路徑變化時，系統(tǒng)的狀態(tài)會在平衡曲面上移動。當(dāng)控制參數(shù)到達(dá)分叉集上的點時，系統(tǒng)的狀態(tài)可能會發(fā)生突變，從平衡曲面的一葉跳到另一葉，對應(yīng)著系統(tǒng)從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)。例如，在尖點突變模型中，通過對勢函數(shù)的求導(dǎo)得到平衡曲面方程和分叉集方程，分析這些方程可以確定系統(tǒng)發(fā)生突變的條件和突變后的狀態(tài)，從而深入理解系統(tǒng)的突變行為。2.2常用突變模型2.2.1折疊突變模型折疊突變模型是突變理論中最為簡單的一種初等突變模型，其勢函數(shù)為V(x,c)=x^{3}+cx，其中x為狀態(tài)變量，代表系統(tǒng)的某種狀態(tài)，如物體的位置、速度等；c為控制變量，它的變化會影響系統(tǒng)的狀態(tài)，例如溫度、壓力等外部條件。在這個模型中，狀態(tài)空間為x軸，控制空間為c軸，兩者構(gòu)成乘積空間xc平面。為了深入理解折疊突變模型的特性，對勢函數(shù)V(x,c)求關(guān)于x的一階導(dǎo)數(shù)，得到V^\prime(x,c)=3x^{2}+c。當(dāng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，V^\prime(x,c)=0，即3x^{2}+c=0，這就是突變流形M的方程，它所確定的是xc平面上的一條拋物線。從這個方程可以看出，c與x^{2}成反比關(guān)系。當(dāng)c\gt0時，方程3x^{2}+c=0無實數(shù)解，意味著系統(tǒng)不存在平衡狀態(tài)；當(dāng)c=0時，方程有一個解x=0，此時系統(tǒng)處于一個特殊的平衡狀態(tài)；當(dāng)c\lt0時，方程有兩個解x=\pm\sqrt{-\frac{c}{3}}，表明系統(tǒng)存在兩個平衡狀態(tài)。折疊突變模型的一個典型應(yīng)用場景是在材料力學(xué)中，用于描述材料的屈服現(xiàn)象。當(dāng)外力（控制變量c）逐漸增加時，材料內(nèi)部的應(yīng)力（狀態(tài)變量x）也會逐漸增大。在一定范圍內(nèi)，材料的應(yīng)力與外力呈線性關(guān)系，處于彈性變形階段。然而，當(dāng)外力達(dá)到某一臨界值（c達(dá)到某一特定值）時，材料的應(yīng)力會突然發(fā)生變化，進入塑性變形階段，即發(fā)生了突變，這一過程可以用折疊突變模型很好地描述。該模型的特點在于其簡單直觀，僅涉及一個狀態(tài)變量和一個控制變量，便于理解和分析。它能夠清晰地展示系統(tǒng)在臨界點附近的突變行為，為研究簡單系統(tǒng)的突變現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。但由于其過于簡單，在描述復(fù)雜系統(tǒng)時存在一定的局限性，無法全面考慮多個因素之間的相互作用和復(fù)雜關(guān)系。2.2.2尖點突變模型尖點突變模型是突變理論中應(yīng)用最為廣泛的模型之一，其勢函數(shù)的一般表達(dá)式為V(x,u,v)=x^{4}+ux^{2}+vx，其中x為狀態(tài)變量，反映系統(tǒng)的狀態(tài)特征；u和v為控制參數(shù)，它們共同作用影響系統(tǒng)的狀態(tài)變化。當(dāng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，對勢函數(shù)V(x,u,v)求關(guān)于x的一階導(dǎo)數(shù)，并令其為0，即V^\prime(x,u,v)=4x^{3}+2ux+v=0，此方程即為平衡曲面方程。這是一個關(guān)于x的三次方程，根據(jù)代數(shù)方程的性質(zhì)，其解的情況較為復(fù)雜。通過求解該方程，可以得到系統(tǒng)在不同控制參數(shù)u和v下的平衡狀態(tài)。為了進一步分析系統(tǒng)的突變行為，需要求出平衡曲面方程的判別式\Delta。根據(jù)三次方程的判別式公式，對于方程ax^{3}+bx^{2}+cx+d=0（在尖點突變模型的平衡曲面方程中a=4，b=0，c=2u，d=v），判別式\Delta=18abcd-4b^{3}d+b^{2}c^{2}-4ac^{3}-27a^{2}d^{2}，代入可得\Delta=-4(2u)^{3}-27\times4^{2}v^{2}=-32u^{3}-432v^{2}。當(dāng)\Delta\gt0時，平衡曲面方程4x^{3}+2ux+v=0有一個實根，此時系統(tǒng)處于單一的穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)\Delta\lt0時，方程有三個互異的實根，意味著系統(tǒng)存在三個不同的平衡狀態(tài)，其中兩個是穩(wěn)定的，一個是不穩(wěn)定的；當(dāng)\Delta=0時，三個實根中有兩個相同（u、v均不為零）或三個均相同（u=v=0），此時系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)，微小的擾動就可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生突變。尖點突變模型在描述復(fù)雜系統(tǒng)突變現(xiàn)象中具有顯著優(yōu)勢。以生態(tài)系統(tǒng)為例，當(dāng)考慮物種數(shù)量（狀態(tài)變量x）受到環(huán)境資源（控制變量u）和外界干擾（控制變量v）的影響時，尖點突變模型可以很好地解釋生態(tài)系統(tǒng)在某些情況下的突然崩潰或轉(zhuǎn)變。當(dāng)環(huán)境資源豐富且外界干擾較小時，生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，物種數(shù)量保持相對穩(wěn)定；然而，隨著環(huán)境資源的逐漸減少或外界干擾的不斷增大，當(dāng)控制參數(shù)u和v達(dá)到一定的臨界值時，生態(tài)系統(tǒng)可能會突然發(fā)生突變，物種數(shù)量急劇減少，生態(tài)系統(tǒng)進入不穩(wěn)定狀態(tài)。這種對復(fù)雜系統(tǒng)突變現(xiàn)象的準(zhǔn)確描述和分析能力，使得尖點突變模型在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。2.2.3燕尾突變模型與蝴蝶突變模型燕尾突變模型的勢函數(shù)為V(x,a,b,c)=x^{5}+ax^{3}+bx^{2}+cx，其中x為狀態(tài)變量，a、b、c為控制變量。通過對勢函數(shù)求導(dǎo)并分析其平衡狀態(tài)，可以研究系統(tǒng)在不同控制參數(shù)下的行為變化。與折疊突變模型和尖點突變模型相比，燕尾突變模型涉及更多的控制變量，能夠描述更為復(fù)雜的系統(tǒng)突變現(xiàn)象。例如，在研究經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展過程中，考慮多個經(jīng)濟指標(biāo)（如GDP、通貨膨脹率、失業(yè)率等作為控制變量）對經(jīng)濟增長（狀態(tài)變量）的影響時，燕尾突變模型可以更全面地反映經(jīng)濟系統(tǒng)在多種因素共同作用下的突變情況。蝴蝶突變模型的勢函數(shù)為V(x,a,b,c,d)=x^{6}+ax^{4}+bx^{3}+cx^{2}+dx，x為狀態(tài)變量，a、b、c、d為控制變量。它是比燕尾突變模型更為復(fù)雜的一種突變模型，擁有更多的控制變量，能夠處理更加復(fù)雜和多樣化的系統(tǒng)突變問題。在研究生物進化過程中，涉及到遺傳因素、環(huán)境因素、生物競爭等多個復(fù)雜因素對生物種群特征（狀態(tài)變量）的影響時，蝴蝶突變模型可以提供更細(xì)致和全面的分析框架。燕尾突變模型和蝴蝶突變模型與前兩種模型（折疊突變模型和尖點突變模型）的主要差異在于控制變量的數(shù)量和模型的復(fù)雜程度。折疊突變模型僅有一個控制變量，尖點突變模型有兩個控制變量，而燕尾突變模型有三個控制變量，蝴蝶突變模型則有四個控制變量。隨著控制變量數(shù)量的增加，模型能夠考慮到更多因素對系統(tǒng)狀態(tài)的影響，從而更準(zhǔn)確地描述復(fù)雜系統(tǒng)的突變現(xiàn)象。然而，模型的復(fù)雜性也帶來了分析和計算的難度增加，需要更深入的數(shù)學(xué)知識和更復(fù)雜的計算方法來處理相關(guān)問題。2.3突變理論在風(fēng)險預(yù)測中的適用性分析海上交通系統(tǒng)是一個典型的復(fù)雜系統(tǒng)，具有高度的非線性和不確定性，存在眾多導(dǎo)致風(fēng)險發(fā)生突變的因素，這使得突變理論在海上交通風(fēng)險預(yù)測中具有顯著的適用性。從海上交通風(fēng)險的非線性特征來看，傳統(tǒng)的線性模型難以準(zhǔn)確描述其復(fù)雜的變化規(guī)律。在海上交通中，船舶的航行狀態(tài)受到多種因素的綜合影響，這些因素之間往往存在復(fù)雜的非線性相互作用。例如，當(dāng)船舶在惡劣海況下航行時，風(fēng)浪的作用不僅會直接影響船舶的運動姿態(tài)，如橫搖、縱搖和偏航等，還會通過改變船舶的受力情況，間接影響船舶的動力系統(tǒng)和操縱性能。這種復(fù)雜的相互作用使得船舶的航行風(fēng)險與各影響因素之間呈現(xiàn)出非線性關(guān)系。而突變理論正是專門用于研究系統(tǒng)狀態(tài)突變現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論，它能夠有效地處理這種非線性問題。突變理論通過構(gòu)建勢函數(shù)，將系統(tǒng)的狀態(tài)變量和控制變量聯(lián)系起來，從而揭示系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的能量分布和變化趨勢。在海上交通風(fēng)險預(yù)測中，利用突變理論可以建立風(fēng)險預(yù)測模型，準(zhǔn)確地描述風(fēng)險狀態(tài)與各影響因素之間的非線性關(guān)系，從而更有效地預(yù)測風(fēng)險的發(fā)生和發(fā)展。不確定性是海上交通風(fēng)險的另一個重要特征，主要源于信息的不完整性、隨機性以及人類認(rèn)知的局限性。在實際的海上交通中，許多因素的變化是難以準(zhǔn)確預(yù)測的，如氣象條件的突然變化、船舶設(shè)備的突發(fā)故障以及人為操作的失誤等。這些不確定因素的存在使得海上交通風(fēng)險具有很大的隨機性和波動性。突變理論中的分叉和臨界現(xiàn)象能夠很好地解釋海上交通風(fēng)險的不確定性。當(dāng)海上交通系統(tǒng)的某些控制參數(shù)（如氣象條件、船舶設(shè)備狀態(tài)等）發(fā)生變化時，系統(tǒng)可能會從一個穩(wěn)定狀態(tài)逐漸演化到臨界狀態(tài)。在臨界狀態(tài)下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變得非常脆弱，微小的擾動（如一個小的風(fēng)浪變化或一個短暫的設(shè)備異常）都可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生突變，從而引發(fā)海上交通事故。通過對突變理論中分叉集和臨界點的分析，可以確定海上交通系統(tǒng)在不同條件下的風(fēng)險狀態(tài)，識別出可能導(dǎo)致風(fēng)險突變的關(guān)鍵因素，從而提前采取相應(yīng)的預(yù)防措施，降低事故發(fā)生的可能性。在海上交通系統(tǒng)中，存在多種導(dǎo)致風(fēng)險發(fā)生突變的因素。惡劣的氣象條件是導(dǎo)致海上交通風(fēng)險突變的重要因素之一。當(dāng)遭遇強風(fēng)、暴雨、巨浪、大霧等惡劣天氣時，船舶的航行環(huán)境會急劇惡化。例如，在強風(fēng)作用下，船舶可能會失去控制，偏離預(yù)定航線；巨浪可能會導(dǎo)致船舶劇烈搖晃，甚至發(fā)生傾覆；大霧會嚴(yán)重降低能見度，增加船舶碰撞的風(fēng)險。這些惡劣氣象條件的突然出現(xiàn)，往往會使海上交通風(fēng)險在短時間內(nèi)急劇增加，發(fā)生突變。船舶設(shè)備故障也是引發(fā)風(fēng)險突變的常見原因。船舶的關(guān)鍵設(shè)備，如發(fā)動機、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信設(shè)備等，一旦出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致船舶失去動力、無法準(zhǔn)確導(dǎo)航或與外界失去聯(lián)系，從而使船舶陷入危險境地，引發(fā)事故。人為操作失誤同樣不容忽視。船員在航行過程中的疲勞駕駛、違規(guī)操作、判斷失誤等行為，都可能在瞬間打破海上交通系統(tǒng)的平衡，導(dǎo)致風(fēng)險的突然爆發(fā)。例如，船員在疲勞狀態(tài)下可能無法及時對突發(fā)情況做出正確反應(yīng)，從而引發(fā)碰撞或擱淺事故。這些導(dǎo)致風(fēng)險突變的因素在海上交通中普遍存在，且相互作用，使得海上交通系統(tǒng)的風(fēng)險具有很強的突變性，而突變理論恰好能夠?qū)@種突變現(xiàn)象進行深入分析和準(zhǔn)確預(yù)測。突變理論在海上交通風(fēng)險預(yù)測中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的風(fēng)險預(yù)測方法相比，具有獨特的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的風(fēng)險預(yù)測方法，如基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法，主要依賴于過去的事故數(shù)據(jù)來推斷未來的風(fēng)險情況。然而，海上交通系統(tǒng)是不斷發(fā)展變化的，新的風(fēng)險因素可能隨時出現(xiàn)，僅僅依靠歷史數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確預(yù)測未來的風(fēng)險?；谀Ｐ湍M的方法雖然能夠?qū)Ｉ辖煌ㄏ到y(tǒng)進行建模和仿真，但往往對模型的假設(shè)和參數(shù)設(shè)定較為敏感，且難以全面考慮各種復(fù)雜的非線性因素和不確定因素。而突變理論能夠直接處理系統(tǒng)中的不連續(xù)性和突變現(xiàn)象，不需要對系統(tǒng)進行過多的簡化假設(shè)。通過構(gòu)建突變模型，可以深入分析海上交通系統(tǒng)中各種因素之間的相互作用和影響，揭示風(fēng)險產(chǎn)生的內(nèi)在機制，從而實現(xiàn)對海上交通風(fēng)險的更準(zhǔn)確預(yù)測。此外，突變理論還能夠提供風(fēng)險預(yù)警的功能，當(dāng)系統(tǒng)接近臨界點時，能夠及時發(fā)出預(yù)警信號，提醒相關(guān)人員采取措施，預(yù)防事故的發(fā)生。三、海上交通風(fēng)險因素分析3.1海上交通系統(tǒng)概述3.1.1組成要素海上交通系統(tǒng)是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，由人、船、環(huán)境和管理四個主要要素相互作用、相互影響而構(gòu)成，這些要素的協(xié)同運作確保了海上交通的正常進行，任何一個要素出現(xiàn)問題都可能引發(fā)海上交通風(fēng)險。人是海上交通系統(tǒng)中最具主觀能動性但也最容易出現(xiàn)問題的要素。船員作為船舶的直接操縱者和管理者，其操作技能、工作經(jīng)驗、疲勞程度、心理狀態(tài)以及應(yīng)對突發(fā)情況的能力等，都對海上交通風(fēng)險有著直接而關(guān)鍵的影響。擁有豐富航海經(jīng)驗和高超操作技能的船員，能夠在復(fù)雜的海上環(huán)境中準(zhǔn)確判斷局勢，采取恰當(dāng)?shù)牟僮鞔胧?，有效避免風(fēng)險；相反，缺乏經(jīng)驗或技能不足的船員，在面對突發(fā)狀況時可能會驚慌失措，做出錯誤的決策，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。疲勞駕駛是海上交通事故的重要誘因之一，據(jù)國際海事組織統(tǒng)計，80%以上的海上交通事故均屬人為因素所致，而人為因素中疲勞駕駛又是最常見的原因之一。船員長時間連續(xù)工作，生理機能將會降低，進而影響其判斷能力與操作能力，給船舶航行埋下極大的安全隱患。例如，2021年10月27日發(fā)生的“蘇贛漁***”輪與“Y**”輪碰撞事故，事故原因就是“蘇贛漁**”輪船長蘇某睡眠不足、疲勞駕駛、疏于瞭望。船員的安全意識和職業(yè)道德也不容忽視，一些船員安全意識淡薄，對安全規(guī)定和警示不以為意，存在違規(guī)操作和冒險行為，如在航行過程中違規(guī)使用明火、未按規(guī)定進行瞭望等，這些行為都可能引發(fā)嚴(yán)重的海上交通事故。船是海上交通的載體，其類型、船齡、技術(shù)狀況、設(shè)備可靠性、維護保養(yǎng)情況等因素直接關(guān)系到海上交通的安全。不同類型的船舶具有不同的結(jié)構(gòu)特點和航行性能，例如，大型集裝箱船由于載貨量大、船體龐大，在操縱性和機動性方面相對較差，在狹窄航道或交通密集區(qū)域航行時，更容易發(fā)生碰撞事故；而油輪、化學(xué)品船等運輸危險貨物的船舶，一旦發(fā)生事故，可能會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和人員傷亡。船齡也是影響船舶安全的重要因素，隨著船齡的增長，船舶的結(jié)構(gòu)強度會逐漸下降，設(shè)備老化、磨損加劇，故障發(fā)生的概率也會增加。船舶的技術(shù)狀況和設(shè)備可靠性更是關(guān)乎航行安全的關(guān)鍵，導(dǎo)航設(shè)備出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致船舶定位不準(zhǔn)確或無法識別周圍環(huán)境；船舶主機或輔機出現(xiàn)故障，會使船舶失去動力或速度受限；船體結(jié)構(gòu)受損，如船殼破裂、漏水等，將影響船舶穩(wěn)性和浮力；救生艇、救生筏等救生設(shè)備無法正常釋放或使用，在緊急情況下將危及船員生命安全。例如，2024年3月26日發(fā)生的“Dali”號集裝箱貨輪碰撞巴爾的摩大橋的事件，雖然具體事故原因尚在調(diào)查中，但船舶設(shè)備故障或船員操作失誤等因素都有可能是導(dǎo)致事故發(fā)生的原因。環(huán)境是海上交通系統(tǒng)運行的外部條件，包括氣象條件、海況、水域條件等，這些因素的復(fù)雜性和不確定性給海上交通帶來了諸多風(fēng)險。氣象條件對海上交通的影響顯著，強風(fēng)、暴雨、巨浪、大霧等惡劣天氣會嚴(yán)重影響船舶的航行安全。強風(fēng)可能導(dǎo)致船舶偏航、傾覆或與其它物體發(fā)生碰撞；大浪可能損壞船體、影響船舶穩(wěn)性，甚至導(dǎo)致船舶翻沉；濃霧天氣能見度低，易導(dǎo)致船舶碰撞事故。海況條件同樣不可忽視，潮汐變化可能影響航道水深和船舶吃水，給航行帶來安全隱患；水流、海流的變化會改變船舶的實際航速和航向，增加操縱難度；海底地形復(fù)雜，如存在暗礁、淺灘、沉船等障礙物，容易導(dǎo)致船舶觸礁、擱淺事故。水域條件也會對海上交通產(chǎn)生重要影響，航道狹窄可能限制船舶通行寬度，增加碰撞風(fēng)險；水深不足可能導(dǎo)致船舶擱淺或觸底，損壞船底和推進器；港口擁堵可能導(dǎo)致船舶等待時間過長，增加航行成本和安全風(fēng)險；通航環(huán)境復(fù)雜，如存在大量漁船、小型船舶等，會使船舶航行面臨更多的不確定性。例如，在某些狹窄的海峽或航道，由于船舶交通密度大，加上水流、風(fēng)向等因素的影響，船舶之間發(fā)生碰撞的風(fēng)險較高。管理是海上交通系統(tǒng)的重要保障，涵蓋航運公司的安全管理體系、海事監(jiān)管部門的監(jiān)管力度、法律法規(guī)的執(zhí)行情況以及應(yīng)急救援機制的有效性等方面。航運公司建立完善的安全管理體系，能夠規(guī)范船員的操作行為，加強船舶的維護保養(yǎng)，提高應(yīng)對風(fēng)險的能力。例如，通過制定嚴(yán)格的船員培訓(xùn)計劃、航行操作規(guī)程、設(shè)備維護制度等，確保船舶在安全的狀態(tài)下運行。海事監(jiān)管部門加大監(jiān)管力度，嚴(yán)格執(zhí)法，能夠及時發(fā)現(xiàn)和糾正海上交通中的違規(guī)行為，保障海上交通秩序。法律法規(guī)的完善和有效執(zhí)行，為海上交通提供了法律依據(jù)和規(guī)范，對違規(guī)行為起到了約束和威懾作用。應(yīng)急救援機制的有效性則關(guān)系到在事故發(fā)生時能否迅速、有效地進行救援，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。例如，建立健全海上搜救協(xié)調(diào)機制，配備先進的救援設(shè)備和專業(yè)的救援隊伍，制定完善的應(yīng)急預(yù)案，能夠在事故發(fā)生后及時響應(yīng)，開展救援行動。3.1.2系統(tǒng)特性海上交通系統(tǒng)具有復(fù)雜性、動態(tài)性、開放性等顯著特性，這些特性相互交織，使得海上交通風(fēng)險的預(yù)測和管理變得極具挑戰(zhàn)性。復(fù)雜性是海上交通系統(tǒng)的重要特性之一，這主要源于其組成要素眾多且相互關(guān)系錯綜復(fù)雜。海上交通系統(tǒng)涵蓋了人、船、環(huán)境和管理等多個要素，每個要素又包含多個子要素，這些要素之間相互作用、相互影響，形成了一個龐大而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。在人的方面，船員的個體差異，如技能水平、經(jīng)驗、心理狀態(tài)等，都會對船舶的操作和決策產(chǎn)生不同的影響；船的要素中，船舶的類型、船齡、設(shè)備狀況等各不相同，其航行性能和安全風(fēng)險也存在差異；環(huán)境要素包含氣象、海況、水域條件等，這些因素的變化無常且相互關(guān)聯(lián)，進一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性；管理要素涉及航運公司、海事監(jiān)管部門等多個主體，不同主體的管理理念、管理方式和管理水平也不盡相同。例如，在惡劣的氣象條件下，船舶的航行安全不僅受到風(fēng)浪、能見度等環(huán)境因素的影響，還與船員的應(yīng)對能力、船舶設(shè)備的可靠性以及航運公司的應(yīng)急預(yù)案等因素密切相關(guān)。這些要素之間的非線性相互作用，使得海上交通系統(tǒng)的行為難以準(zhǔn)確預(yù)測，任何一個要素的微小變化都可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)的改變。動態(tài)性是海上交通系統(tǒng)的又一突出特性，系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間不斷變化，受到多種動態(tài)因素的影響。船舶在航行過程中，其位置、速度、航向等參數(shù)時刻都在發(fā)生變化，這是海上交通系統(tǒng)動態(tài)性的直觀體現(xiàn)。氣象條件、海況等環(huán)境因素也處于不斷變化之中，如天氣可能突然由晴轉(zhuǎn)雨，海浪的大小和方向可能隨時改變，潮汐的漲落會導(dǎo)致航道水深和水流速度的變化。這些動態(tài)變化的環(huán)境因素對船舶的航行安全構(gòu)成了持續(xù)的威脅，要求船員和管理人員能夠?qū)崟r監(jiān)測和應(yīng)對。船舶的航行狀態(tài)還會受到交通流量、港口作業(yè)等因素的影響。在繁忙的港口水域或交通要道，船舶之間的會遇局面頻繁變化，需要船員根據(jù)實際情況及時調(diào)整航行策略，以避免碰撞事故的發(fā)生。航運公司的運營策略、海事監(jiān)管部門的政策法規(guī)等管理因素也可能隨著時間的推移而發(fā)生變化，這些變化會對海上交通系統(tǒng)的運行產(chǎn)生間接或直接的影響。開放性使得海上交通系統(tǒng)與外部環(huán)境緊密相連，受到多種外部因素的影響。海上交通系統(tǒng)與全球經(jīng)濟、貿(mào)易密切相關(guān)，全球經(jīng)濟的發(fā)展?fàn)顩r、貿(mào)易格局的變化都會對海上交通的需求和規(guī)模產(chǎn)生影響。當(dāng)全球經(jīng)濟繁榮時，國際貿(mào)易量增加，海上運輸需求也隨之上升，船舶數(shù)量增多，交通密度增大，這可能導(dǎo)致海上交通風(fēng)險的增加；相反，當(dāng)經(jīng)濟衰退時，海上運輸需求減少，船舶的運營效益可能受到影響，一些船舶可能會為了降低成本而忽視安全維護，從而增加安全隱患。海上交通系統(tǒng)還與自然環(huán)境、社會環(huán)境等外部環(huán)境相互作用。自然環(huán)境中的氣候變化、海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化等，可能會導(dǎo)致氣象條件、海況的改變，進而影響海上交通；社會環(huán)境中的政策法規(guī)變化、公眾的安全意識和環(huán)保意識的提高等，也會對海上交通的管理和運營產(chǎn)生影響。例如，環(huán)保政策的加強可能促使航運公司采用更環(huán)保的船舶技術(shù)和運營方式，這在一定程度上會增加運營成本，但也有助于提高海上交通的可持續(xù)性和安全性。3.2風(fēng)險因素識別3.2.1人為因素人為因素在海上交通風(fēng)險中占據(jù)主導(dǎo)地位，是引發(fā)海上交通事故的關(guān)鍵原因。國際海事組織統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，80%以上的海上交通事故是由人為因素導(dǎo)致的。船員作為船舶航行的直接執(zhí)行者，其操作技能、工作經(jīng)驗、疲勞程度、心理狀態(tài)等，都會對海上交通風(fēng)險產(chǎn)生重大影響。操作失誤是人為因素中導(dǎo)致事故的常見原因之一。在船舶航行過程中，船員需要進行復(fù)雜的操作，如航線規(guī)劃、航速控制、避讓操作等，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤都可能引發(fā)嚴(yán)重后果。航線規(guī)劃不合理，可能使船舶進入危險區(qū)域，如靠近暗礁、淺灘或其他障礙物，增加觸礁、擱淺的風(fēng)險；航速控制不當(dāng)，在能見度低或交通密集區(qū)域未能及時減速，一旦遇到突發(fā)情況，船舶難以在短時間內(nèi)做出有效反應(yīng)，容易發(fā)生碰撞事故；避讓操作失誤，未能正確判斷與他船的會遇態(tài)勢，采取錯誤的避讓行動，也會導(dǎo)致碰撞事故的發(fā)生。2017年4月1日發(fā)生的“新晨光20”輪觸碰蓮溪大橋事故，就是一起典型的人為失誤導(dǎo)致的碰撞事故。該事故航次是船長第一次自己操縱船舶沿該航線航行，船長在開航前雖查看過電子海圖歷史軌跡，但實際上并未熟悉航線上重要的轉(zhuǎn)向點和橋梁。在荷麻溪水道航行時，因水道順直且船舶不多，船長便麻痹大意，全速航行，未經(jīng)常核對自身船位，也未將船位保持在預(yù)定航線上。在過橋及進入水道交匯口時，未提前查看電子海圖掌握航線，最終誤入航道等級較低的赤粉水道并釀成事故。違規(guī)駕駛是另一個嚴(yán)重的人為風(fēng)險因素。部分船員安全意識淡薄，對安全規(guī)定和警示置若罔聞，存在違規(guī)操作和冒險行為。在航行過程中違規(guī)使用明火，在油輪、化學(xué)品船等運輸危險貨物的船舶上，這種行為極易引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故；未按規(guī)定進行瞭望，不能及時發(fā)現(xiàn)周圍的危險情況，錯過最佳的避讓時機，增加碰撞風(fēng)險；在惡劣天氣條件下強行航行，不考慮船舶和人員的安全，盲目冒險，可能導(dǎo)致船舶在惡劣海況下失去控制，發(fā)生傾覆、沉沒等事故。例如，一些漁船船員為了追求經(jīng)濟利益，在禁漁期違規(guī)出海捕魚，不僅違反了法律法規(guī)，還在海上交通環(huán)境復(fù)雜、監(jiān)管難度大的情況下，增加了自身和其他船舶的安全風(fēng)險。疲勞作業(yè)在人為因素中也是一個突出問題。船員長時間連續(xù)工作，睡眠不足，生理機能會逐漸降低，進而影響其判斷能力和操作能力，給船舶航行帶來極大的安全隱患。根據(jù)國際海事組織統(tǒng)計，人為因素中疲勞駕駛是最常見的原因之一。如2021年10月27日發(fā)生的“蘇贛漁***”輪與“Y**”輪碰撞事故，事故原因就是“蘇贛漁**”輪船長蘇某睡眠不足、疲勞駕駛、疏于瞭望。該輪船長在10月26日從早上6點在外海作業(yè)，一直忙著開船、卸貨，直到晚上9點才得到休息，但只休息了3個多小時就要再次準(zhǔn)備出海，睡眠嚴(yán)重不足，導(dǎo)致疲勞駕駛，事發(fā)前未觀察周圍海況，直到即將和在泊船舶發(fā)生碰撞時才發(fā)現(xiàn)，但為時已晚。船員疲勞還會引發(fā)一系列其他問題，如注意力不集中，警惕性降低，導(dǎo)致正規(guī)瞭望出現(xiàn)問題，容易引發(fā)船舶碰撞事故；記憶力降低，忘記原定的轉(zhuǎn)向點，導(dǎo)致船舶偏離航線，增加觸礁擱淺的風(fēng)險；工作程序錯漏，采用非規(guī)范動作操作設(shè)備，容易引發(fā)工傷事故；決策能力降低，導(dǎo)致錯誤的判斷和理解，容易引發(fā)船舶避讓不協(xié)調(diào)發(fā)生碰擦事故。3.2.2船舶因素船舶作為海上交通的載體，其自身的技術(shù)狀況和設(shè)備性能對海上交通風(fēng)險有著直接的影響。船舶老化、設(shè)備故障、結(jié)構(gòu)損壞等問題，都可能導(dǎo)致船舶在航行過程中失去控制，引發(fā)各類海上交通事故。船舶老化是一個不容忽視的問題。隨著船齡的增長，船舶的結(jié)構(gòu)強度會逐漸下降，設(shè)備老化、磨損加劇，故障發(fā)生的概率也會顯著增加。老舊船舶的船體結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)腐蝕、變形等情況，導(dǎo)致船體的承載能力和水密性下降，在惡劣海況下更容易發(fā)生破損、進水等事故。船舶的機械設(shè)備，如發(fā)動機、傳動系統(tǒng)等，也會因為長期使用而出現(xiàn)磨損、老化，性能下降，容易出現(xiàn)故障，影響船舶的動力供應(yīng)和航行安全。例如，一些20年以上船齡的船舶，由于長期受到海水的腐蝕和風(fēng)浪的沖擊，船體結(jié)構(gòu)的安全性面臨嚴(yán)峻考驗，需要更加頻繁的維護和檢測，以確保其適航性。設(shè)備故障是引發(fā)海上交通風(fēng)險的重要船舶因素之一。船舶上的設(shè)備種類繁多，包括導(dǎo)航設(shè)備、動力設(shè)備、通信設(shè)備、安全設(shè)備等，任何一種設(shè)備出現(xiàn)故障都可能對船舶的航行安全造成威脅。導(dǎo)航設(shè)備故障，如GPS定位系統(tǒng)失靈、雷達(dá)故障等，會導(dǎo)致船舶無法準(zhǔn)確確定自身位置和周圍環(huán)境，難以有效避讓其他船舶和障礙物，增加碰撞風(fēng)險；動力設(shè)備故障，如發(fā)動機故障、推進器損壞等，會使船舶失去動力，在海上失去控制，可能導(dǎo)致船舶漂流、擱淺或被風(fēng)浪打翻；通信設(shè)備故障，會使船舶與外界失去聯(lián)系，在遇到緊急情況時無法及時發(fā)出求救信號，延誤救援時機；安全設(shè)備故障，如救生艇、救生筏無法正常釋放或使用，消防設(shè)備失效等，在事故發(fā)生時將無法保障船員的生命安全。例如，2024年3月26日發(fā)生的“Dali”號集裝箱貨輪碰撞巴爾的摩大橋的事件，雖然具體事故原因尚在調(diào)查中，但船舶設(shè)備故障或船員操作失誤等因素都有可能是導(dǎo)致事故發(fā)生的原因。結(jié)構(gòu)損壞同樣會給船舶航行帶來巨大風(fēng)險。船舶在航行過程中，可能會受到碰撞、觸礁、惡劣海況等因素的影響，導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)受損。船殼破裂會使海水涌入船艙，影響船舶的穩(wěn)性和浮力，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致船舶沉沒；甲板變形會影響貨物的堆放和船舶的操縱性能；船舶的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，如龍骨、肋骨等受損，會削弱船體的整體強度，降低船舶抵御風(fēng)浪的能力。在一些船舶碰撞事故中，由于碰撞力度較大，導(dǎo)致船殼破裂，大量海水迅速涌入船艙，船舶在短時間內(nèi)失去穩(wěn)性，最終沉沒。3.2.3環(huán)境因素環(huán)境因素是海上交通風(fēng)險的重要來源，惡劣天氣、復(fù)雜海況、特殊地理條件等環(huán)境因素的復(fù)雜性和不確定性，給海上交通帶來了諸多挑戰(zhàn)，增加了事故發(fā)生的可能性。惡劣天氣是影響海上交通的主要環(huán)境因素之一，強風(fēng)、暴雨、巨浪、大霧等惡劣天氣條件會對船舶航行安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。強風(fēng)可能導(dǎo)致船舶偏航，使其偏離預(yù)定航線，進入危險區(qū)域；當(dāng)風(fēng)力超過船舶的承受能力時，還可能導(dǎo)致船舶傾覆或與其他物體發(fā)生碰撞。例如，在臺風(fēng)季節(jié)，船舶如果遭遇臺風(fēng)，強風(fēng)會掀起巨浪，使船舶劇烈搖晃，船舶的操縱性能會受到極大影響，甚至可能被巨浪打翻。暴雨會導(dǎo)致能見度降低，船員難以看清周圍的環(huán)境和其他船舶，增加碰撞風(fēng)險；同時，大量的雨水可能會影響船舶的排水系統(tǒng)，導(dǎo)致船艙積水，影響船舶的穩(wěn)性。巨浪會對船體造成巨大的沖擊力，損壞船體結(jié)構(gòu)，影響船舶的穩(wěn)性，甚至導(dǎo)致船舶翻沉。大霧天氣是海上交通的大敵，能見度極低，船舶之間難以相互發(fā)現(xiàn)和避讓，容易發(fā)生碰撞事故。據(jù)統(tǒng)計，在大霧天氣下，海上碰撞事故的發(fā)生率明顯高于正常天氣條件。復(fù)雜海況也是不可忽視的風(fēng)險因素。潮汐變化會導(dǎo)致航道水深和船舶吃水發(fā)生改變，給船舶航行帶來安全隱患。在低潮時，航道水深可能變淺，如果船舶吃水過大，就有可能發(fā)生擱淺事故；而在高潮時，水流速度可能加快，增加船舶操縱的難度。水流、海流的變化會改變船舶的實際航速和航向，船員需要不斷調(diào)整船舶的操縱參數(shù)，以保持正確的航行方向和速度。如果對水流、海流的變化估計不足或操縱不當(dāng)，船舶就可能偏離航線，發(fā)生碰撞或擱淺事故。海底地形復(fù)雜，存在暗礁、淺灘、沉船等障礙物，船舶一旦觸碰到這些障礙物，就會導(dǎo)致船體破損、進水，引發(fā)嚴(yán)重事故。在一些沿海地區(qū)，由于海底地形復(fù)雜，航海圖的更新可能不及時，船舶在航行過程中如果沒有充分了解當(dāng)?shù)氐暮５椎匦吻闆r，就容易發(fā)生觸礁事故。特殊地理條件同樣會增加海上交通風(fēng)險。狹窄的海峽或航道，船舶通行寬度受限，交通密度大，船舶之間的會遇局面頻繁，稍有不慎就可能發(fā)生碰撞事故。在這些狹窄水域，船舶的操縱空間有限，對船員的操作技能和反應(yīng)能力要求更高。例如，馬六甲海峽是世界上最繁忙的海峽之一，每天有大量的船舶通過，由于海峽狹窄，交通流量大，船舶碰撞的風(fēng)險較高。港口擁堵也是一個常見的問題，船舶在港口等待靠泊或離泊的時間過長，會增加航行成本和安全風(fēng)險。在港口擁堵時，船舶之間的間距較小，容易發(fā)生擦碰事故；同時，長時間的等待可能會導(dǎo)致船員疲勞，影響其操作和判斷能力。一些水域存在大量的漁船、小型船舶等，通航環(huán)境復(fù)雜，這些小船的航行軌跡和行為往往難以預(yù)測，給大型船舶的航行帶來了不確定性，增加了碰撞的風(fēng)險。3.2.4管理因素管理因素在海上交通風(fēng)險中起著關(guān)鍵的保障和制約作用，管理不善、規(guī)章制度不完善、監(jiān)管不到位等管理層面的問題，會削弱海上交通系統(tǒng)的安全性，增加事故發(fā)生的概率。管理不善是一個突出的問題。航運公司作為船舶運營的管理者，如果安全管理體系不完善，就無法有效地規(guī)范船員的操作行為，加強船舶的維護保養(yǎng)，提高應(yīng)對風(fēng)險的能力。一些航運公司缺乏有效的安全管理制度，對船員的培訓(xùn)和考核不嚴(yán)格，導(dǎo)致船員的安全意識淡薄，操作技能不足；對船舶的維護保養(yǎng)工作重視不夠，未能及時發(fā)現(xiàn)和處理船舶設(shè)備的故障和隱患，使船舶處于不安全的狀態(tài)。航運公司在應(yīng)急管理方面存在缺陷，應(yīng)急預(yù)案不完善，應(yīng)急演練不充分，在事故發(fā)生時無法迅速、有效地采取應(yīng)對措施，會導(dǎo)致事故損失的擴大。規(guī)章制度不完善會導(dǎo)致海上交通缺乏明確的行為準(zhǔn)則和規(guī)范。海上交通涉及眾多的環(huán)節(jié)和參與方，如果沒有完善的法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范各方的行為，就容易出現(xiàn)混亂和無序的情況。例如，在船舶的建造、檢驗、登記等環(huán)節(jié)，如果缺乏嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，就可能導(dǎo)致一些不符合安全要求的船舶進入市場，給海上交通帶來安全隱患；在船員的培訓(xùn)、發(fā)證、任職等方面，如果規(guī)章制度不完善，就難以保證船員具備足夠的專業(yè)知識和技能，增加人為失誤的風(fēng)險。監(jiān)管不到位是管理因素中的另一個重要問題。海事監(jiān)管部門負(fù)責(zé)對海上交通進行監(jiān)督管理，如果監(jiān)管力度不足，就無法及時發(fā)現(xiàn)和糾正海上交通中的違規(guī)行為，保障海上交通秩序。一些海事監(jiān)管部門在對船舶的安全檢查中，存在檢查不細(xì)致、走過場的情況，未能及時發(fā)現(xiàn)船舶存在的安全隱患；對船員的違規(guī)操作行為處罰力度不夠，無法形成有效的威懾，導(dǎo)致一些船員心存僥幸，繼續(xù)違規(guī)操作。監(jiān)管部門在信息共享和協(xié)同合作方面存在不足，不同部門之間的溝通不暢，無法形成有效的監(jiān)管合力，也會影響海上交通的安全管理。例如，在一些港口，海事監(jiān)管部門、港口管理部門、漁業(yè)管理部門等之間的信息共享和協(xié)同合作不夠緊密，導(dǎo)致對港口水域的交通管理存在漏洞，容易引發(fā)事故。3.3風(fēng)險因素的相互作用海上交通系統(tǒng)中的人為、船舶、環(huán)境和管理等風(fēng)險因素并非孤立存在，而是相互影響、相互作用，共同決定著海上交通風(fēng)險的狀態(tài)。這些因素之間復(fù)雜的耦合關(guān)系，增加了海上交通風(fēng)險的復(fù)雜性和不確定性。人為因素與船舶因素之間存在著緊密的關(guān)聯(lián)。船員作為船舶的操縱者和管理者，其操作技能、工作經(jīng)驗和安全意識等，直接影響著船舶的運行狀態(tài)和安全。操作技能熟練、經(jīng)驗豐富的船員能夠正確操作船舶設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障，確保船舶的正常運行；而操作失誤或違規(guī)駕駛的船員則可能導(dǎo)致船舶設(shè)備損壞，增加船舶發(fā)生故障的風(fēng)險。例如，在船舶的啟動和航行過程中，如果船員未能按照正確的操作規(guī)程進行操作，可能會對船舶的發(fā)動機、傳動系統(tǒng)等設(shè)備造成損害，影響船舶的動力供應(yīng)和航行安全。相反，船舶的技術(shù)狀況和設(shè)備性能也會對人為因素產(chǎn)生影響。當(dāng)船舶設(shè)備出現(xiàn)故障或老化時，船員的操作難度會增加，工作壓力也會增大，這可能導(dǎo)致船員疲勞、緊張等不良心理狀態(tài)，進而影響其操作的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度，增加人為失誤的概率。如在導(dǎo)航設(shè)備故障的情況下，船員需要依靠傳統(tǒng)的航海方法進行導(dǎo)航，這對船員的專業(yè)技能和經(jīng)驗要求更高，也更容易出現(xiàn)導(dǎo)航失誤。人為因素與環(huán)境因素之間相互作用明顯。惡劣的氣象條件、復(fù)雜的海況等環(huán)境因素會給船員的操作帶來極大的困難，增加人為失誤的可能性。在強風(fēng)、巨浪的惡劣海況下，船舶會劇烈搖晃，船員在操作船舶時難以保持平衡，視線也會受到影響，這使得船員難以準(zhǔn)確地控制船舶的航向和速度，容易導(dǎo)致操作失誤。大霧天氣會降低能見度，船員難以觀察周圍的環(huán)境和其他船舶，增加了碰撞的風(fēng)險，也會給船員帶來心理壓力，影響其判斷和決策能力。反之，人為因素也會對環(huán)境因素產(chǎn)生一定的影響。船員的不當(dāng)行為，如違規(guī)排放污染物、隨意丟棄垃圾等，會對海洋環(huán)境造成污染，破壞海洋生態(tài)平衡，進而影響海上交通的環(huán)境條件。在一些港口附近，由于船舶排放的廢氣和污水，導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，海水污染嚴(yán)重，不僅影響了船舶的航行安全，也對周邊的生態(tài)環(huán)境造成了破壞。船舶因素與環(huán)境因素之間相互影響。惡劣的環(huán)境條件對船舶的結(jié)構(gòu)和設(shè)備具有極大的破壞力。強風(fēng)、巨浪的沖擊可能導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)受損，如船殼破裂、甲板變形等；海水的腐蝕作用會加速船舶設(shè)備的老化和損壞，降低設(shè)備的可靠性。在臺風(fēng)季節(jié)，船舶如果遭遇臺風(fēng)，強風(fēng)掀起的巨浪會對船體結(jié)構(gòu)造成巨大的沖擊力，可能導(dǎo)致船殼出現(xiàn)裂縫，甚至發(fā)生斷裂；海水的腐蝕會使船舶的金屬部件生銹、腐蝕，影響設(shè)備的性能和使用壽命。船舶在航行過程中也會對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。船舶的航行會引起水流、波浪的變化，對周邊的海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響；大型船舶在狹窄航道航行時，可能會引起航道的淤積或沖刷，改變航道的地形條件。例如，一些大型集裝箱船在進出港口時，其航行產(chǎn)生的水流會對港口的碼頭設(shè)施和周邊的小型船舶造成影響。管理因素與其他三個因素之間存在著全面的關(guān)聯(lián)。管理不善會導(dǎo)致人為因素、船舶因素和環(huán)境因素的風(fēng)險增加。航運公司安全管理體系不完善，對船員的培訓(xùn)和考核不嚴(yán)格，會導(dǎo)致船員的安全意識淡薄，操作技能不足，增加人為失誤的風(fēng)險；對船舶的維護保養(yǎng)工作重視不夠，未能及時發(fā)現(xiàn)和處理船舶設(shè)備的故障和隱患，會使船舶處于不安全的狀態(tài)，增加船舶因素的風(fēng)險；海事監(jiān)管部門監(jiān)管不到位，無法及時發(fā)現(xiàn)和糾正海上交通中的違規(guī)行為，會導(dǎo)致海上交通秩序混亂，增加環(huán)境因素的風(fēng)險。反之，有效的管理可以降低其他三個因素的風(fēng)險。完善的安全管理制度可以規(guī)范船員的操作行為，提高船員的安全意識和操作技能；加強對船舶的維護保養(yǎng)和安全檢查，可以確保船舶設(shè)備的正常運行，降低船舶故障的風(fēng)險；嚴(yán)格的海事監(jiān)管可以保障海上交通秩序，減少違規(guī)行為，改善海上交通環(huán)境。例如，航運公司通過建立健全的安全管理體系，定期組織船員培訓(xùn)和應(yīng)急演練，加強對船舶的日常維護保養(yǎng)，能夠有效提高船舶的安全性和船員的應(yīng)急處理能力。四、基于突變理論的海上交通風(fēng)險預(yù)測模型構(gòu)建4.1模型假設(shè)與前提條件為了構(gòu)建基于突變理論的海上交通風(fēng)險預(yù)測模型，需要對海上交通系統(tǒng)做出一些合理的假設(shè)，以簡化模型的復(fù)雜性，使其更具可操作性和實用性。在風(fēng)險因素的獨立性假設(shè)方面，雖然海上交通系統(tǒng)中的風(fēng)險因素之間存在復(fù)雜的相互作用，但在模型構(gòu)建的初始階段，假設(shè)各風(fēng)險因素在一定程度上相互獨立。這意味著在分析單個風(fēng)險因素對海上交通風(fēng)險的影響時，暫時忽略其他因素的干擾。例如，在考慮人為因素中的操作失誤對風(fēng)險的影響時，假設(shè)船舶因素、環(huán)境因素和管理因素保持相對穩(wěn)定，不發(fā)生顯著變化。這樣的假設(shè)可以使我們更清晰地研究每個風(fēng)險因素的單獨作用機制，為后續(xù)綜合考慮因素之間的相互關(guān)系奠定基礎(chǔ)。然而，需要明確的是，這只是一種簡化假設(shè)，實際的海上交通系統(tǒng)中，各風(fēng)險因素之間的相互作用是不可忽視的。在模型的驗證和優(yōu)化階段，將逐步考慮這些相互作用，以提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性假設(shè)也是構(gòu)建模型的重要前提。假設(shè)在一定的時間和空間范圍內(nèi)，海上交通系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。船舶的航行模式、交通流量、環(huán)境條件等因素不會發(fā)生劇烈的、不可預(yù)測的變化。例如，在某一特定的海域和時間段內(nèi)，船舶的航行速度、航向變化相對平穩(wěn)，氣象條件和海況也在一定的可預(yù)測范圍內(nèi)波動。這種穩(wěn)定性假設(shè)使得我們能夠基于當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)和已知的風(fēng)險因素，運用突變理論進行風(fēng)險預(yù)測。然而，實際的海上交通系統(tǒng)是動態(tài)變化的，受到多種不確定因素的影響。因此，在應(yīng)用模型進行風(fēng)險預(yù)測時，需要密切關(guān)注系統(tǒng)狀態(tài)的變化，及時調(diào)整模型的參數(shù)和假設(shè)，以適應(yīng)實際情況的變化。數(shù)據(jù)的可靠性和完整性假設(shè)同樣至關(guān)重要。構(gòu)建模型需要大量的海上交通相關(guān)數(shù)據(jù)，包括船舶航行數(shù)據(jù)、氣象海況數(shù)據(jù)、事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。假設(shè)所收集到的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可靠的，沒有明顯的誤差和偏差。數(shù)據(jù)的測量和記錄方法符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保數(shù)據(jù)能夠真實反映海上交通系統(tǒng)的實際情況。數(shù)據(jù)是完整的，沒有缺失重要的信息。對于缺失的數(shù)據(jù)，需要采用合理的數(shù)據(jù)填充方法進行處理，以保證數(shù)據(jù)的完整性。例如，在收集船舶航行軌跡數(shù)據(jù)時，假設(shè)數(shù)據(jù)的采集設(shè)備正常運行，能夠準(zhǔn)確記錄船舶的位置、速度、航向等信息，且數(shù)據(jù)在時間和空間上是連續(xù)的，沒有遺漏關(guān)鍵的航行信息。只有在數(shù)據(jù)可靠和完整的前提下，基于這些數(shù)據(jù)構(gòu)建的風(fēng)險預(yù)測模型才具有可信度和有效性。在實際應(yīng)用中，這些假設(shè)可能會與現(xiàn)實情況存在一定的偏差。因此，在構(gòu)建和應(yīng)用模型的過程中，需要不斷地對假設(shè)進行檢驗和修正，結(jié)合實際情況進行調(diào)整和優(yōu)化，以提高模型的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，使其能夠更有效地預(yù)測海上交通風(fēng)險。4.2指標(biāo)體系構(gòu)建4.2.1指標(biāo)選取原則構(gòu)建基于突變理論的海上交通風(fēng)險預(yù)測指標(biāo)體系時，需遵循一系列科學(xué)合理的原則，以確保指標(biāo)體系能夠全面、準(zhǔn)確地反映海上交通風(fēng)險的實際情況，為風(fēng)險預(yù)測提供可靠依據(jù)?？茖W(xué)性原則是指標(biāo)選取的首要原則。所選指標(biāo)應(yīng)基于科學(xué)的理論和方法，能夠客觀、準(zhǔn)確地反映海上交通風(fēng)險的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律。在考慮人為因素時，選取船員的操作技能、工作經(jīng)驗等指標(biāo)，這些指標(biāo)與海上交通事故的發(fā)生密切相關(guān)，具有科學(xué)的理論依據(jù)。操作技能熟練、經(jīng)驗豐富的船員在面對復(fù)雜的海上交通情況時，能夠更準(zhǔn)確地做出判斷和操作，從而降低事故發(fā)生的風(fēng)險。在選取船舶因素指標(biāo)時，船齡、設(shè)備可靠性等指標(biāo)的選擇也是基于船舶工程學(xué)和航海技術(shù)的科學(xué)理論，這些指標(biāo)能夠反映船舶的技術(shù)狀況和安全性能，對海上交通風(fēng)險的影響具有明確的科學(xué)解釋。全面性原則要求指標(biāo)體系能夠涵蓋海上交通系統(tǒng)中所有可能影響風(fēng)險的因素。海上交通風(fēng)險受到人為、船舶、環(huán)境和管理等多方面因素的綜合影響，因此指標(biāo)體系應(yīng)全面考慮這些因素。人為因素方面，不僅要考慮船員的操作技能和工作經(jīng)驗，還要涵蓋疲勞程度、心理狀態(tài)等因素，因為疲勞駕駛和心理壓力過大都可能導(dǎo)致船員操作失誤，增加海上交通風(fēng)險。船舶因素中，除了船齡和設(shè)備可靠性，還應(yīng)包括船舶類型、結(jié)構(gòu)強度等指標(biāo)，不同類型的船舶在航行性能和安全風(fēng)險上存在差異，船舶的結(jié)構(gòu)強度也直接關(guān)系到其在惡劣海況下的安全性。環(huán)境因素方面，要綜合考慮氣象條件（如風(fēng)速、浪高、能見度等）、海況（潮汐、海流等）以及水域條件（航道寬度、水深等），這些因素的變化都會對海上交通風(fēng)險產(chǎn)生重要影響。管理因素中，涵蓋航運公司的安全管理體系、海事監(jiān)管部門的監(jiān)管力度等指標(biāo)，完善的安全管理體系和嚴(yán)格的監(jiān)管能夠有效降低海上交通風(fēng)險?？刹僮餍栽瓌t強調(diào)所選指標(biāo)應(yīng)易于獲取和量化。在實際應(yīng)用中，只有能夠方便地獲取數(shù)據(jù)并進行量化分析的指標(biāo)，才能真正用于風(fēng)險預(yù)測模型的構(gòu)建和計算。在獲取人為因素數(shù)據(jù)時，可以通過船員培訓(xùn)記錄、工作經(jīng)歷檔案等方式獲取船員的操作技能和工作經(jīng)驗數(shù)據(jù)；通過船舶日志、航行數(shù)據(jù)記錄儀等設(shè)備獲取船舶的航行狀態(tài)和設(shè)備運行數(shù)據(jù)。對于環(huán)境因素，氣象數(shù)據(jù)可以通過氣象監(jiān)測站、衛(wèi)星遙感等手段獲取，海況數(shù)據(jù)可以通過海洋觀測浮標(biāo)、船舶傳感器等設(shè)備采集。這些數(shù)據(jù)獲取方式相對成熟，能夠滿足指標(biāo)量化的需求。在量化指標(biāo)時，應(yīng)采用科學(xué)合理的方法，確保指標(biāo)的數(shù)值能夠準(zhǔn)確反映其對應(yīng)的風(fēng)險因素。例如，對于船員的疲勞程度，可以通過工作時間、睡眠質(zhì)量等指標(biāo)進行量化評估；對于船舶設(shè)備的可靠性，可以通過設(shè)備故障率、維修記錄等數(shù)據(jù)進行量化分析。獨立性原則要求各指標(biāo)之間應(yīng)相互獨立，避免指標(biāo)之間存在過多的相關(guān)性和重疊信息。如果指標(biāo)之間相關(guān)性過高，會導(dǎo)致信息重復(fù)，增加模型的復(fù)雜性，同時也可能影響模型的準(zhǔn)確性和可靠性。在選取人為因素指標(biāo)時，操作技能和工作經(jīng)驗雖然都與船員的能力相關(guān)，但它們從不同角度反映船員的狀況，具有一定的獨立性。操作技能主要體現(xiàn)船員在實際操作中的熟練程度和準(zhǔn)確性，而工作經(jīng)驗則反映船員在長期航海實踐中積累的應(yīng)對各種情況的能力和知識。在船舶因素中，船齡和設(shè)備可靠性也是相互獨立的指標(biāo)，船齡主要反映船舶的使用年限和老化程度，而設(shè)備可靠性則側(cè)重于設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。環(huán)境因素中，風(fēng)速和浪高雖然都與氣象條件有關(guān)，但它們對海上交通風(fēng)險的影響機制不同，具有獨立性。通過確保指標(biāo)的獨立性，可以使指標(biāo)體系更加簡潔、有效，提高風(fēng)險預(yù)測模型的性能。4.2.2具體指標(biāo)確定基于上述指標(biāo)選取原則，結(jié)合海上交通風(fēng)險因素分析的結(jié)果，確定以下具體指標(biāo)用于構(gòu)建海上交通風(fēng)險預(yù)測指標(biāo)體系。在人為因素方面，船員資質(zhì)是一個關(guān)鍵指標(biāo)，它包括船員的培訓(xùn)經(jīng)歷、證書等級、工作年限等。具有豐富培訓(xùn)經(jīng)歷和高等級證書的船員，通常具備更專業(yè)的知識和技能，能夠更好地應(yīng)對海上交通中的各種情況。例如，持有高級船長證書的船員，在船舶操縱、應(yīng)急處理等方面具有更豐富的經(jīng)驗和更高的能力，其發(fā)生操作失誤的概率相對較低。船員的工作年限也是衡量其經(jīng)驗的重要指標(biāo)，工作年限較長的船員在面對復(fù)雜海況和突發(fā)情況時，往往能夠憑借豐富的經(jīng)驗做出更準(zhǔn)確的判斷和決策。疲勞程度是影響船員操作的重要因素，長時間連續(xù)工作會導(dǎo)致船員疲勞，降低其注意力和反應(yīng)能力，增加操作失誤的風(fēng)險?？梢酝ㄟ^統(tǒng)計船員的連續(xù)工作時間、休息時間以及睡眠質(zhì)量等數(shù)據(jù)來評估其疲勞程度。連續(xù)工作時間超過規(guī)定時長的船員，其疲勞程度較高，在航行過程中更容易出現(xiàn)疲勞駕駛的情況，從而增加海上交通風(fēng)險。心理狀態(tài)同樣不容忽視，船員在航行過程中可能面臨各種壓力，如惡劣天氣、船舶故障等，這些壓力可能導(dǎo)致船員產(chǎn)生焦慮、緊張等不良心理狀態(tài)，影響其操作的準(zhǔn)確性和決策的合理性?？梢酝ㄟ^心理測試、問卷調(diào)查等方式了解船員的心理狀態(tài)，評估其心理壓力水平。例如，采用專業(yè)的心理測評量表，對船員的焦慮、抑郁等心理指標(biāo)進行量化評估，以便及時發(fā)現(xiàn)心理狀態(tài)不佳的船員，采取相應(yīng)的措施進行干預(yù)。在船舶因素中，船舶適航性是一個綜合性指標(biāo)，它涵蓋了船舶的結(jié)構(gòu)強度、設(shè)備性能、載重情況等多個方面。船舶的結(jié)構(gòu)強度直接關(guān)系到其在惡劣海況下的安全性，結(jié)構(gòu)強度不足的船舶在遭遇大風(fēng)浪時，可能會出現(xiàn)船體破損、斷裂等情況，導(dǎo)致船舶沉沒。設(shè)備性能包括導(dǎo)航設(shè)備、動力設(shè)備、通信設(shè)備等的可靠性和穩(wěn)定性，導(dǎo)航設(shè)備故障可能導(dǎo)致船舶迷失方向，動力設(shè)備故障會使船舶失去動力，通信設(shè)備故障則會影響船舶與外界的聯(lián)系。載重情況也會影響船舶的航行安全，超載會降低船舶的穩(wěn)定性，增加傾覆的風(fēng)險。設(shè)備故障率是衡量船舶設(shè)備可靠性的重要指標(biāo)，通過統(tǒng)計船舶設(shè)備在一定時間內(nèi)的故障次數(shù)和維修時間，可以評估設(shè)備的故障率。設(shè)備故障率較高的船舶，其在航行過程中出現(xiàn)設(shè)備故障的可能性較大，從而增加海上交通風(fēng)險。例如，某船舶的發(fā)動機在一個月內(nèi)出現(xiàn)多次故障，維修時間較長，這表明該船舶的發(fā)動機可靠性較低，在航行過程中可能會因為發(fā)動機故障而導(dǎo)致失去動力，引發(fā)事故。船齡也是影響船舶安全的重要因素，隨著船齡的增長，船舶的結(jié)構(gòu)和設(shè)備會逐漸老化，性能下降，故障發(fā)生的概率增加。一般來說，船齡超過一定年限的船舶，需要更加嚴(yán)格的維護和檢測，以確保其適航性。例如，20年以上船齡的船舶，其船體結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)腐蝕、變形等情況，設(shè)備也可能老化嚴(yán)重，需要定期進行全面的檢測和維修，以降低海上交通風(fēng)險。環(huán)境因素方面，風(fēng)速、浪高、能見度等氣象指標(biāo)對海上交通風(fēng)險有著直接的影響。強風(fēng)會導(dǎo)致船舶偏航、傾覆，巨浪會損壞船體、影響船舶穩(wěn)性，低能見度會增加船舶碰撞的風(fēng)險。當(dāng)風(fēng)速超過船舶的抗風(fēng)能力時，船舶可能會失去控制，偏離預(yù)定航線；浪高過大時，船舶會劇烈搖晃，甚至可能被巨浪打翻；能見度低于一定閾值時，船舶之間難以相互發(fā)現(xiàn)和避讓，容易發(fā)生碰撞事故。潮汐、海流等海況指標(biāo)也不容忽視，潮汐變化會影響航道水深和船舶吃水，海流的變化會改變船舶的實際航速和航向。在潮汐漲落過程中，航道水深會發(fā)生變化，如果船舶吃水過大，在低潮時可能會發(fā)生擱淺事故；海流的流速和流向變化會導(dǎo)致船舶的實際航速和航向與計劃值產(chǎn)生偏差，需要船員及時調(diào)整船舶的操縱參數(shù)，否則容易發(fā)生碰撞或擱淺事故。管理因素中，管理效率是一個重要指標(biāo)，它包括航運公司的安全管理制度執(zhí)行情況、船員培訓(xùn)計劃的落實情況、船舶維護保養(yǎng)計劃的執(zhí)行情況等。安全管理制度執(zhí)行嚴(yán)格的航運公司，能夠規(guī)范船員的操作行為，加強船舶的維護保養(yǎng)，提高應(yīng)對風(fēng)險的能力。例如，某航運公司建立了完善的安全管理制度，定期對船員進行安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練，嚴(yán)格按照規(guī)定對船舶進行維護保養(yǎng)，該公司旗下船舶的事故發(fā)生率相對較低。監(jiān)管力度體現(xiàn)了海事監(jiān)管部門對海上交通的監(jiān)督管理水平，包括對船舶的安全檢查頻率、對船員違規(guī)行為的處罰力度等。加強監(jiān)管力度可以及時發(fā)現(xiàn)和糾正海上交通中的違規(guī)行為，保障海上交通秩序。例如，海事監(jiān)管部門加大對船舶的安全檢查頻率，對發(fā)現(xiàn)的安全隱患及時要求整改，對船員的違規(guī)行為進行嚴(yán)厲處罰，能夠有效威懾違規(guī)行為，提高海上交通的安全性。4.3突變模型選擇與參數(shù)確定4.3.1模型選擇依據(jù)海上交通風(fēng)險系統(tǒng)具有復(fù)雜性和多因素影響的特點，這決定了在選擇突變模型時需要綜合考慮多個因素。根據(jù)風(fēng)險因素的數(shù)量和相互關(guān)系，以及系統(tǒng)的狀態(tài)變化特征，選擇合適的突變模型是構(gòu)建有效風(fēng)險預(yù)測模型的關(guān)鍵。尖點突變模型由于其能夠描述一個狀態(tài)變量在兩個控制變量作用下的突變現(xiàn)象，在海上交通風(fēng)險預(yù)測中具有一定的適用性。在海上交通系統(tǒng)中，船舶的航行狀態(tài)（如航行安全狀態(tài)作為狀態(tài)變量）往往受到多種因素的影響，其中人為因素和環(huán)境因素可以看作是兩個重要的控制變量。人為因素中的船員操作失誤、疲勞駕駛等，以及環(huán)境因素中的惡劣天氣、復(fù)雜海況等，都可能對船舶的航行安全產(chǎn)生重大影響，且這些因素之間存在著復(fù)雜的相互作用。當(dāng)人為因素和環(huán)境因素的不利情況同時出現(xiàn)，且達(dá)到一定的閾值時，船舶的航行安全狀態(tài)可能會發(fā)生突變，導(dǎo)致海上交通事故的發(fā)生。例如，在惡劣的氣象條件下，船員由于疲勞駕駛，無法準(zhǔn)確應(yīng)對突發(fā)情況，就可能使船舶從安全航行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)槲ｋU狀態(tài)，這種情況可以用尖點突變模型來描述。燕尾突變模型和蝴蝶突變模型則適用于更復(fù)雜的系統(tǒng)，它們能夠處理更多的控制變量。海上交通系統(tǒng)除了人為因素和環(huán)境因素外，船舶因素和管理因素也對風(fēng)險狀態(tài)有著重要影響。船舶的技術(shù)狀況、設(shè)備故障，以及管理方面的安全管理制度不完善、監(jiān)管不到位等，都是影響海上交通風(fēng)險的重要因素。當(dāng)需要綜合考慮這四個方面的因素（即四個控制變量）對海上交通風(fēng)險狀態(tài)（狀態(tài)變量）的影響時，燕尾突變模型或蝴蝶突變模型可能更為合適。這些模型能夠更全面地反映多個因素之間的復(fù)雜相互作用，以及它們對風(fēng)險狀態(tài)的綜合影響，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測海上交通風(fēng)險的變化。例如，在分析一個港口水域的海上交通風(fēng)險時，不僅要考慮船員的操作和天氣海況，還要考慮船舶的適航性以及港口管理部門的監(jiān)管措施等因素，此時使用燕尾突變模型或蝴蝶突變模型可以更全面地分析風(fēng)險狀態(tài)的變化。在實際應(yīng)用中，還需要結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲取性和模型的計算復(fù)雜度來選擇突變模型。如果某些控制變量的數(shù)據(jù)難以獲取，或者模型的計算過于復(fù)雜，導(dǎo)致難以求解和應(yīng)用，那么即使該模型理論上能夠更全面地描述系統(tǒng)，也可能不適合實際應(yīng)用。因此，需要在模型的準(zhǔn)確性和可操作性之間進行權(quán)衡，選擇最適合海上交通風(fēng)險預(yù)測的突變模型。4.3.2參數(shù)確定方法確定突變模型的參數(shù)是構(gòu)建風(fēng)險預(yù)測模型的重要環(huán)節(jié)，參數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響模型的預(yù)測精度。利用歷史數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗和統(tǒng)計分析等方法，可以較為準(zhǔn)確地確定模型參數(shù)。歷史數(shù)據(jù)是確定模型參數(shù)的重要依據(jù)之一。通過收集大量的海上交通歷史數(shù)據(jù)，包括船舶航行數(shù)據(jù)、事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)、氣象海況數(shù)據(jù)等，可以分析各風(fēng)險因素與海上交通風(fēng)險之間的關(guān)系，從而確定模型中的參數(shù)。在尖點突變模型中，需要確定狀態(tài)變量和控制變量之間的系數(shù)關(guān)系?？梢酝ㄟ^對歷史數(shù)據(jù)的回歸分析，建立風(fēng)險狀態(tài)與人為因素、環(huán)境因素等控制變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，進而確定模型中的系數(shù)參數(shù)。例如，收集不同天氣條件下船舶的航行事故數(shù)據(jù)，以及對應(yīng)的船員操作數(shù)據(jù)，通過回歸分析可以確定在不同環(huán)境因素和人為因素組合下，船舶航行安全狀態(tài)發(fā)生突變的概率與各因素之間的定量關(guān)系，從而確定尖點突變模型中的參數(shù)。專家經(jīng)驗在參數(shù)確定中也起著重要作用。海上交通領(lǐng)域的專家憑借其豐富的實踐經(jīng)驗和專業(yè)知識，能夠?qū)︼L(fēng)險因素之間的關(guān)系和影響程度做出較為準(zhǔn)確的判斷。在確定