李振福 , 彭世杰 , 劉 坤 , 石雨萌

(大連海事大學(xué) a.交通運(yùn)輸工程學(xué)院；b.公共管理與人文學(xué)院，遼寧 大連116026)

0 引言

北極航線分為東北航線、西北航線和穿極航線3條航線，其中東北航線是連接太平洋和大西洋最為便捷的海運(yùn)路徑，比傳統(tǒng)航線縮短1/3的航程[1]，極大地減少了東北亞與西歐間的航運(yùn)成本。隨著全球變暖，北極海冰消融加劇，北極海域船舶數(shù)量增加[2]，船舶交通流結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜化，加之北極地區(qū)惡劣的自然環(huán)境，船舶安全問(wèn)題日益突出，對(duì)海上交通安全、環(huán)境管理等方面帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，研究北極東北航線船舶交通流特征具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來(lái)，AIS數(shù)據(jù)得到廣泛應(yīng)用[3]，在海上搜救、船隊(duì)管理等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。AIS設(shè)備采集了大量的船舶航行的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為避免海上交通事故、保障海上安全提供了有力的數(shù)據(jù)支撐[4-8]。姚肖肖等[9]、S.M.Lee等[10]、向哲等[11]利用AIS軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，提取航路關(guān)鍵轉(zhuǎn)向點(diǎn)，利用相關(guān)算法進(jìn)行航線規(guī)劃，從而有效避免航路障礙物。Z.Liu等[12]、Y.Liang等[13]、權(quán)波等[14]指出現(xiàn)有方法的局限和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合不同的算法特點(diǎn)，提出更為精確的航跡預(yù)測(cè)方法，為海上運(yùn)輸安全管理提供參考。N.Longepe等[15]、L.Huang等[16]將AIS數(shù)據(jù)用于海上污染排放研究。可見，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究主要集中在海上船舶避碰、風(fēng)險(xiǎn)管理和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，針對(duì)船舶交通流特征的研究較少。隨著海上活動(dòng)持續(xù)增加，學(xué)者們正在逐步加深對(duì)重要海域船舶活動(dòng)的研究，L.Zhang等通過(guò)對(duì)港口附近水域的交通特征的研究，發(fā)現(xiàn)了船舶交通特征和船舶事故的關(guān)系[17]。周世波等[18]、劉柏靜等[19]、陳仁麗等[20]、金興賦等[21]、鄧昭等[22]針對(duì)特定水域，在分析海上船舶活動(dòng)特征方面進(jìn)行了重要研究。

北極東北航線蘊(yùn)含著巨大的航運(yùn)價(jià)值[23]，隨著北極航線通行船舶數(shù)量的日益增多，船舶航行安全問(wèn)題不容忽視。在此背景下，通過(guò)深入研究分析北極東北航線船舶交通流特征時(shí)空格局，對(duì)保障船舶航行安全、推動(dòng)北極航運(yùn)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因此，基于2020年北極東北航線AIS數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)北極東北航線海上船舶密度、流量等交通流特征進(jìn)行分析，揭示船舶交通流在時(shí)空格局上的分布特征和活動(dòng)規(guī)律，以期為北極東北航線海域航行安全、航線規(guī)劃和船隊(duì)管理等方面提供支撐。

1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

1.1 研究區(qū)域

北極東北航線起始于歐洲西北部，穿越北冰洋，經(jīng)過(guò)歐亞大陸和西伯利亞沿岸海域延續(xù)至白令海峽，是連接太平洋和大西洋的海上航線，自西向東依次經(jīng)過(guò)巴倫支海(Barents Sea)、喀拉海(Kara Sea)、拉普捷夫海(Laptev Sea)、東西伯利亞海(East Siberian Sea)和楚科奇海(Chukchee Sea)五大海域，連接五大海域的海峽多達(dá)58個(gè)。東北航線由于經(jīng)度跨度大，所經(jīng)海域的海冰、水深等自然環(huán)境各不相同，導(dǎo)致各個(gè)海域的地理特征、通航條件有差別。五大海域中面積最大的是巴倫支海，面積為393.7萬(wàn)km2；最大水深位于拉普捷夫海，為2 980 m；平均水深在45～229 m。在馬托奇金沙爾海峽、喀拉海峽、維利基茨基海峽和拉普捷夫海峽等關(guān)鍵海峽航道中，最窄寬度約為1 km，最小深度約為12 m。

北極東北航線附近海域油氣資源和漁業(yè)資源十分豐富。巴倫支海域和挪威海東北部海域都屬于世界著名的漁場(chǎng)，且有些經(jīng)濟(jì)價(jià)值的魚類資源尚未完全開發(fā)。2017年，中俄能源合作的“亞馬爾項(xiàng)目”的天然氣可采儲(chǔ)量達(dá)到1.3萬(wàn)億m3，被譽(yù)為“北極圈上的能源明珠”。隨著全球氣候變暖，北極東北航線附近海域的漁業(yè)資源和油氣資源開發(fā)將成為可能。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

AIS數(shù)據(jù)包括MMSI、船舶尺寸、航速、航向和船舶位置等船舶靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息。由于船載設(shè)備收集的信息范圍和船舶活動(dòng)路線的連續(xù)性，若使用大部分現(xiàn)有研究文獻(xiàn)對(duì)北極東北航線五大海域的范圍劃分，將不可避免地丟失船舶數(shù)據(jù)，因此，本研究選取0°E～180°E，66°N～83°N的地理范圍，2020年1月1日至12月31日的時(shí)間范圍，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量約31G。首先，構(gòu)建船舶AIS數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，刪除錯(cuò)誤的MMSI所對(duì)應(yīng)的船舶數(shù)據(jù)，并刪除重復(fù)、缺失等不合理的數(shù)據(jù)記錄。其次，對(duì)于航速一直為0或過(guò)大且經(jīng)緯度發(fā)生變化的船舶記錄，通過(guò)計(jì)算同一條船舶相鄰兩條信息之間的平均速度代替錯(cuò)誤航速。最后，利用均勻采樣法對(duì)同一條船每隔15 min進(jìn)行采樣，最終得到8 160 926條船舶數(shù)據(jù)信息。船舶類型分為捕撈船和商船(包括貨船、油輪、客船)兩類，暫不考慮引航船等其他船型，分類處理后共得到6 308 674條船舶信息。

1.3 研究方法

基于2020年北極東北航線AIS數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算船舶流量，以日、月和季節(jié)為時(shí)間序列研究船舶交通流的時(shí)間特征；通過(guò)計(jì)算船舶密度，輔以船舶速度、船舶尺寸，并篩選分類船舶航跡提取船舶主航跡中心線，以此作為研究指標(biāo)分析北極東北航線船舶交通流的空間特征[19]。

1.3.1船舶流量計(jì)算方法。船舶流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一水域某一地點(diǎn)所有船舶的數(shù)量，其值能夠反映該水域的交通流量和繁忙程度，船舶流量越大，船舶交通流越復(fù)雜。因此，船舶流量是表征海上航行安全、船舶調(diào)度的重要指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)模型為：

1.3.2船舶密度計(jì)算方法。船舶密度是指某一水域某一時(shí)刻單位面積的船舶數(shù)量，是反映船舶通行效率和交通安全的重要依據(jù)。為更加直觀地分析船舶密度，本研究將北極東北航線劃分為2 812個(gè)大小相同的70 km×70 km網(wǎng)格，以1 h內(nèi)通過(guò)單個(gè)網(wǎng)格的船舶數(shù)量測(cè)度船舶密度。計(jì)算公式：ρ=Q/h。式中：ρ為船舶密度(艘次/h)；Q為某一水域的船舶總量；h為時(shí)間。

2 北極東北航線船舶交通流時(shí)間特征

2.1 船舶交通量日變化

北極東北航線船舶交通量時(shí)間變化見圖1。以h為單位的船舶交通量日變化統(tǒng)計(jì)(圖1a)表明，北極東北航線海域船舶交通量在中午時(shí)段達(dá)到最大值，船舶活動(dòng)受晝夜影響較大。其中，貨船、客船和油輪商業(yè)性船舶交通量變化波動(dòng)較小，并無(wú)明顯的時(shí)刻變化特征，1100—1300 時(shí)段貨船和油輪的船舶交通量相對(duì)較多，船舶活動(dòng)較為頻繁，客船數(shù)量則相對(duì)較少。而捕撈船呈現(xiàn)出較為明顯的波動(dòng)，從0400開始，捕撈船數(shù)量逐漸增多，一直到中午1200，船舶交通量達(dá)到一天的最高點(diǎn)，并以此為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，船舶交通量開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì)?？傮w來(lái)看，1100—1300和2000—2400時(shí)段貨船、客船和油輪商業(yè)性船舶活動(dòng)量較大；捕撈船活動(dòng)與船舶就近進(jìn)行捕撈作業(yè)的活動(dòng)性質(zhì)相關(guān)，并且受晝夜交替影響較大，呈現(xiàn)出“日出而作，日落而息”的活動(dòng)狀態(tài)。

2.2 船舶交通量月和季節(jié)變化

北極東北航線船舶交通量月變化(圖1b)和季節(jié)變化(表1)顯示，從整體上看，北極東北航線海域船舶活動(dòng)呈現(xiàn)出十分顯著的月、季節(jié)變化特征，秋季為北極東北航線海域船舶活動(dòng)狀態(tài)的顯著轉(zhuǎn)折點(diǎn)，主要體現(xiàn)在數(shù)量和分布位置的變化，波動(dòng)幅度較大，船舶數(shù)量增幅高達(dá)94.5%，船舶交通量在秋季達(dá)到最大值，船舶活動(dòng)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，幾乎覆蓋整個(gè)巴倫支海和喀拉海兩海域，在拉普捷夫海和東西伯利亞海海域的船舶活動(dòng)面積逐漸增大。船舶交通量在夏季的7—8月之間的變化率最大，交通量在9月達(dá)到一年中的最大值，9月之后，船舶交通量急劇下降，而在1—7月則平穩(wěn)波動(dòng)，可以看出，夏季和秋季是該海域船舶交通量最大的兩個(gè)季節(jié)。

圖1 北極東北航線船舶交通量時(shí)間變化Fig.1 Time variation of ship traffic volume on Arctic northeast route

表1 北極東北航線船舶交通量季節(jié)變化Tab.1 Seasonal variation of ship traffic volume on Arctic northeast route

4種船型中捕撈船月變化和季節(jié)變化尤為明顯，在1—7月，捕撈船交通量變化不大，處于平穩(wěn)的波動(dòng)狀態(tài)，且大部分捕撈船主要集聚在挪威海東北部和巴倫支海近海海域，少部分零星分布在東西伯利亞和拉普捷夫海的近海海域。7月后，海冰濃度、厚度急劇降低，船舶數(shù)量接近指數(shù)式增長(zhǎng)，另外，北極東北航線海域的支流額爾齊斯河、鄂畢河、勒拿河和葉尼塞河的水域船舶交通量也出現(xiàn)小幅增長(zhǎng)。秋季，捕撈船數(shù)量進(jìn)一步增長(zhǎng)，活動(dòng)區(qū)域也逐漸擴(kuò)大，開始向東西伯利亞和拉普捷夫海的遠(yuǎn)海范圍進(jìn)行捕撈作業(yè)，船舶數(shù)量相對(duì)于全年均值增幅高達(dá)95.4%。冬季，由于氣候變化和結(jié)冰期的到來(lái)，船舶數(shù)量明顯減少，比全年均值減少40.2%，船舶活動(dòng)范圍明顯由遠(yuǎn)海向近海海域縮近，巴倫支海域船舶向近岸海域靠近，拉普捷夫海和東西伯利亞海海域船舶呈帶狀依附于海岸線。

客船則依附在摩爾曼斯克港口海域，由于總量相對(duì)較少，使得其相對(duì)變化率波動(dòng)較大，進(jìn)入秋季，船舶交通量相比于全年均值增長(zhǎng)了81.3%，但從整個(gè)時(shí)間序列上來(lái)看，船舶位置變化并不顯著。

油輪在數(shù)量分布上和貨船類似，表現(xiàn)出明顯的分異特征。尤其在夏秋季節(jié)，通航條件改善，油輪以跨越整個(gè)北極東北航線的長(zhǎng)距離運(yùn)輸為主。從時(shí)間范圍看，春季，兩者幾乎不能進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸，夏季，東西伯利亞海和拉普捷夫海開始出現(xiàn)貨船和油輪運(yùn)輸，直至秋季，兩者數(shù)量激增，相對(duì)全年均值的平均變化率為100.2%。

北極東北航線船舶數(shù)量月、季節(jié)變化幅度極大。在時(shí)間基礎(chǔ)上，船舶數(shù)量又呈現(xiàn)出“西多東少”的布局。這是由于受北大西洋暖流的影響，摩爾曼斯克港成為終年不凍港，包括挪威海附近的優(yōu)良港口，全年都會(huì)有船舶在此聚集。綜合海冰、能見度等自然環(huán)境因素，8—10月是北極東北航線通航環(huán)境最好的時(shí)段，船舶數(shù)量也在這3個(gè)月份達(dá)到數(shù)量的頂峰，占整年交通量的57.2%，8月份相較于7月份增長(zhǎng)率高達(dá)488.5%。每年的11月到次年的6月東北航線除巴倫支海域外，其他海域基本被冰雪覆蓋，不適宜較大規(guī)模通航。

3 北極東北航線船舶交通流空間特征

3.1 船舶密度分布特征

基于GIS得出北極東北航線船舶密度分布狀況(圖2)。從整體上來(lái)看，北極東北航線船舶活動(dòng)主要以港口為依托，集中于摩爾曼斯克港、阿爾漢格爾斯克港之間的航線區(qū)，以巴倫支海、喀拉海、拉普捷夫海和東西伯利亞海的近岸作業(yè)為主，少部分船舶聚集在勒拿河、葉尼塞河和鄂畢河流域。在船舶類型的數(shù)量分布上，捕撈船的船舶數(shù)量占船舶總數(shù)量的71.5%，捕撈船呈團(tuán)聚狀分布，集中在巴倫支海和挪威海的東北部海域，近岸海域分布最為密集。貨船占船舶總量的18.2%，客船和油輪分別占4.6%和5.6%，其中貨船和油輪分布廣泛，且分布特征十分相似，主要集中在巴倫支海和喀拉海，而在拉普捷夫海和東西伯利亞海域則以近岸海域的長(zhǎng)距離運(yùn)輸為主?？痛瑪?shù)量較少，以摩爾曼斯克港口附近海域活動(dòng)為主，其分布存在與其他3種船型垂直交叉的關(guān)系，少量分布在鄂畢河流域。

圖2 北極東北航線船舶密度分布Fig.2 Distribution of ships density in Arctic northeast route

由船舶密度統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以得出：整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)每4 900 km2每24 h約有18艘船舶通過(guò)，捕撈船和貨船的活動(dòng)密度相對(duì)較高，4種船型在摩爾曼斯克港附近海域的船舶密度最高，其中貨船、客船在此區(qū)域的船舶密度高于5艘次/h，捕撈船船舶密度呈層級(jí)分布，內(nèi)層多于20艘次/h，外層超過(guò)5艘次/h，油輪雖然分布于整個(gè)海域范圍內(nèi)，但船舶密度基本維持在1艘次/h的狀態(tài)，船舶交通量極少。

3.2 船舶尺度分布特征

通過(guò)處理數(shù)據(jù)對(duì)北極東北航線船舶尺寸數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分級(jí)結(jié)果見圖3和表2。捕撈船以中大型船舶為主，其中中型捕撈船占52.5%，主要分布在巴倫支海和挪威海東北部海域，以及喀拉海、拉普捷夫海和東西伯利亞海沿岸。小型捕撈船占19.0%，集中在摩爾曼斯克港、薩別塔港和季克西港等港口周圍海域；大型捕撈船集中在巴倫支海和挪威海的遠(yuǎn)海區(qū)域；巨型捕撈船占比僅4.2%，零星分布在挪威海東北部海域。貨船以載重量小于1萬(wàn)t的小型船舶為主，占57.4%，呈帶狀集中分布在北極東北航線沿岸海域。貨船整體上在拉普捷夫海和東西伯利亞海域附近呈現(xiàn)出層級(jí)分布，內(nèi)層為小型貨船，外層為中大型貨船，而在北極東北航線西部的海域，4種尺寸的貨船在分布上相互交叉；中型貨船集中在北極東北航線沿線的中部海域；大型貨船主要分布在喀拉海和東西伯利亞海北部海域?？痛孕∮?30 m的中小型船舶為主，占88.2%，以北極觀光旅游的客運(yùn)運(yùn)輸為主，集中在摩爾曼斯克港口附近海域和鄂畢河流域，大型和巨型客船數(shù)量較少，分別占2.4%和9.4%，分布稀疏。油輪在尺寸分布上呈現(xiàn)集聚性特征，小型油輪集中在摩爾曼斯克港口和挪威海東北部海域，以及勒拿河流域；中型油輪依附于拉普捷夫海和東西伯利亞沿岸海域；大型油輪高度集聚在阿爾漢格爾斯克港口海域，以及巴倫支海和喀拉海的航道區(qū)；巨型油輪則以摩爾曼斯克港口海域以及拉普捷夫海和東西伯利亞海之間的航道區(qū)為主。

圖3 北極東北航線船舶尺寸分布Fig.3 Distribution of ship size in Arctic northeast route

表2 北極東北航線船舶尺寸占比統(tǒng)計(jì)Tab.2 Percentage of ship size on Arctic northeast route

3.3 船舶速度分布特征

基于GIS統(tǒng)計(jì)2020年北極東北航線船舶速度分布并進(jìn)行分級(jí)見圖4和表3。結(jié)果表明：北極東北航線船舶速度以低速(0～5 kn)和中速(5～10 kn)為主，分別占海域船舶的33.3%和46.1%，其中，低速船舶主要分布于近岸海域，與捕撈船的活動(dòng)特征相符合，呈團(tuán)聚狀分布，集中在挪威海東北部和巴倫支海近岸海域，而貨船的低速船舶占比為37.3%，呈帶狀分布，主要分布在巴倫支海、喀拉海、拉普捷夫海河和東西伯利亞海近岸海域。中速船舶主要集中在摩爾曼斯克港、阿爾漢格爾斯克港、薩別塔港和季克西港附近海域的航線區(qū)。高速船舶(10～15 kn)占總數(shù)的19.2%，以油輪為主，以巴倫支南部海域?yàn)槠鹗紖^(qū)域，貫穿俄羅斯北部海域，呈“L”型分布于北極東北航線的主航線區(qū)。高速船舶(20～30 kn)僅占全部船舶的1.5%，零星分布于其他主航線區(qū)?？傮w上，高速船舶以客船為主，較高速船舶以油輪為主，中速船舶以貨船為主，低速船舶則以捕撈船為主。

3.4 船舶軌跡分布特征

通過(guò)處理船舶軌跡數(shù)據(jù)得出北極東北航線船舶航跡分布(圖5)。北極東北航線船舶航跡呈分段式直線狀分布，整體較為連續(xù)。捕撈船的航行軌跡沒(méi)有固定的規(guī)律，船舶方向變化多，路線一直在變動(dòng)，這是由捕撈作業(yè)的性質(zhì)決定的，捕撈船航路基本在巴倫支海和喀拉海南部以及挪威海東北部海域范圍內(nèi)，船舶航行距離短。貨船和油輪航跡同樣有極大的相似性，兩種船型的航跡在整個(gè)北極東北航線都有分布，其中在摩爾曼斯克海域的航跡凌亂復(fù)雜，而在喀拉海、拉普捷夫海和東西伯利亞海域的航路比較固定，但貨船較于油輪橫跨北極東北航線的運(yùn)輸頻率更高，在巴倫支海和喀拉海之間的航跡分布也更廣。客船航行主要分為兩條路線，一類是分布在摩爾曼斯克港口海域的運(yùn)輸路線，另一類是去往北極點(diǎn)的運(yùn)輸路線。

圖4 北極東北航線船舶速度分布Fig.4 Distribution of ship velocity in Arctic northeast route

表3 北極東北航線船速占比統(tǒng)計(jì) %

圖5 北極東北航線船舶軌跡分布Fig.5 Distribution of ship trajectory in Arctic northeast route

4 影響因素分析

4.1 北極環(huán)境條件

北極東北航線的自然環(huán)境是影響船舶交通流分布特征的最重要因素。北極東北航線的航行受季節(jié)影響很大，北極冬季多風(fēng)雪，氣溫常年在-30 ℃以下，大部分地區(qū)被海冰覆蓋，除巴倫支海域外船舶流量極少，夏季海冰融化，船舶航行逐漸活躍起來(lái)。而由于各個(gè)海域海況的不同，通航環(huán)境也不盡相同，喀拉海夏季多霧，能見度低，拉普捷夫海會(huì)出現(xiàn)大量浮冰等都會(huì)影響船舶活動(dòng)。另外，北極的海流和潮汐在狹窄的航道內(nèi)會(huì)改變船側(cè)的相對(duì)速度，增加船舶之間的相互作用力，容易造成擱淺事故，其中揚(yáng)斯克海峽最高時(shí)速可達(dá)6.9 kn，拉普捷夫在強(qiáng)風(fēng)作用下也可達(dá)4.0 kn，而小型船舶必須等到海流變小才能安全通行[24]。這使得北極東北航線船舶只能在海冰、風(fēng)力和能見度等自然環(huán)境較為適宜通航的夏秋季節(jié)航行作業(yè)。

航道水深和寬度等地理?xiàng)l件在一定程度上影響著船舶流量和船舶類型等交通流特征?？Ｓ?0%區(qū)域的水深不足50 m，其東北部存在著大量礁石，馬托奇金沙爾海峽最窄寬度只有1 km，最小深度只有12 m，西部分布著大量暗礁，維利基茨基海峽、拉普捷夫海峽和桑尼科夫海峽存在著低于9 m的淺灘，對(duì)船舶航向、航速安全影響較大。

4.2 北極資源分布

北極東北航線沿線海域的油氣資源和漁業(yè)資源等自然資源十分豐富。北極東北航線附近的東巴倫支海盆地、季曼-伯朝拉盆地、南喀拉海-亞馬爾盆地和阿拉斯加北坡盆地蘊(yùn)含著豐富的油氣資源[25]。根據(jù)調(diào)查分析[26]，阿拉斯加北坡和楚克奇地區(qū)待開采原油和天然氣大約60%分布在海上，油氣資源的開采和專用碼頭的建設(shè)影響著油輪活動(dòng)的時(shí)空分布，這也使得巴倫支海、喀拉海域的商業(yè)船舶活動(dòng)密集。北極東北航線沿線海域魚的種類繁多，但由于沿線跨度大，漁業(yè)資源分布不一，主要集中在巴倫支海和挪威海，捕撈船活動(dòng)極為活躍[27]。

4.3 港口建設(shè)水平

港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及破冰船等配套設(shè)施很大程度影響著北極東北航線船舶交通流特征。摩爾曼斯克港為綜合性港口，可作為漁港、貨運(yùn)港和軍港使用，是俄羅斯北極地區(qū)唯一的終年不凍港。薩別塔港位于亞馬爾半島，作為新建港口，設(shè)施設(shè)備較為先進(jìn)，配備有原子能破冰船和具備破冰功能的LNG運(yùn)輸船等。季克西港位于俄羅斯北部拉普捷夫海岸附近, 是北冰洋同勒拿河等河流間貨運(yùn)的中轉(zhuǎn)港,也是北極東北航線東段十分重要的交通樞紐。佩韋克港擁有極為先進(jìn)的機(jī)械化裝備，楚科奇地區(qū)從2003年在邁斯克和庫(kù)伯爾開采稀有金屬，此后佩韋克港的貨運(yùn)量持續(xù)增長(zhǎng)。這些港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平高，港口附近海域船舶密度較大，但北極東北航線沿線港口建設(shè)發(fā)展不均衡，這也造成船舶過(guò)度集中于摩爾曼斯克港等港口的現(xiàn)象。

4.4 海上交通管制

冰區(qū)船舶規(guī)范、航行要求以及沿線國(guó)家的法律限制對(duì)北極東北航線的船舶行為產(chǎn)生一定程度的影響。在北極氣候、冰情較為惡劣的區(qū)域，為保障船舶安全、防止環(huán)境污染，《極地船級(jí)要求》和《北極水域污染防治法》等規(guī)定對(duì)船體結(jié)構(gòu)和排放標(biāo)準(zhǔn)等方面做出要求。在船舶航行方面，國(guó)際海事組織制定了《極地水域船舶航行指南》和《北極冰覆蓋水域船舶航行指南》等規(guī)定，統(tǒng)一在極地環(huán)境下的船舶航行規(guī)則，降低了船舶碰撞事故風(fēng)險(xiǎn)。而由俄羅斯制定的《北方海航線水域航行規(guī)則》則對(duì)經(jīng)過(guò)北極東北航線的船舶進(jìn)行了航行區(qū)域、航速等方面的限制，使得船舶交通流的空間特征發(fā)生變化。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

(1)北極東北航線沿線海域船舶活動(dòng)較為稀疏，其中捕撈船占比最大，客船所占比例最小，捕撈船、貨船和油輪主要以巴倫支海和挪威海東北部海域的摩爾曼斯克港和阿爾漢格爾斯克港等港口為依托，密集分布于近岸海域，在活動(dòng)區(qū)域上存在著高度重疊的關(guān)系，捕撈船活動(dòng)路線復(fù)雜多變，客船航跡以北極點(diǎn)為公共端點(diǎn)向摩爾曼斯克港口附近海域和勒拿河流域直線伸展分布為主，而貨船和油輪航跡分布跨越整個(gè)北極東北航線。

(2)北極東北航線沿線海域船舶交通量月變化、季節(jié)變化特征顯著，捕撈船活動(dòng)日變化特征明顯，受晝夜更替影響較大，白天時(shí)段船舶數(shù)量較多，主要集中在摩爾曼斯克港附近海域，貨船、客船和油輪日變化不明顯。7月是北極東北航線沿線海域船舶交通量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，海冰融化，通航條件改善，船舶交通量劇增，一直持續(xù)到9月，海域開始結(jié)冰，船舶活動(dòng)量開始下降。

(3)北極東北航線沿線海域船舶速度以中低速為主，主要分布在近岸海域，較高速船舶主要為油輪，呈“L”型分布于北極東北航線的主航線區(qū)，貫穿俄羅斯北部海域，高速船舶占1.5%，零星分布于其他主航線區(qū)。船舶尺寸以中小型船舶為主，捕撈船和貨船呈帶狀集中分布在北極東北航線沿岸海域，油輪則以團(tuán)聚狀分布在摩爾曼斯克港、阿爾漢格爾斯克港口海域，以及巴倫支海和喀拉海航道區(qū)。客船以北極觀光旅游的客運(yùn)運(yùn)輸為主，集中在摩爾曼斯克港口附近海域和鄂畢河流域。

(4)海冰是影響北極東北航線船舶交通流時(shí)空特征最重要的因素，另外，北極資源分布、港口建設(shè)水平和海上交通管制也不同程度影響著船舶分布。

5.2 討論

北極東北航線通航條件持續(xù)改善，已有商業(yè)船舶運(yùn)營(yíng)受海冰影響，船舶交通量變化極大，船舶航行安全問(wèn)題不容忽視，北極東北航線沿線港口建設(shè)整體水平依舊不高，船舶交通量較傳統(tǒng)航線較少，隨著北極東北航線通航期逐漸延長(zhǎng)，北極東北航線船舶數(shù)量逐年增多，北極東北航線的航運(yùn)價(jià)值將逐漸被開發(fā)利用，北極地區(qū)不僅是海冰、能見度等引發(fā)的船舶航行安全問(wèn)題，船舶之間的碰撞問(wèn)題也應(yīng)被重視。

受AIS數(shù)據(jù)性質(zhì)及計(jì)算方法影響，計(jì)算結(jié)果可能存在一定的誤差，但是能夠較為真實(shí)反映海上船舶交通流的總體特征，下一步應(yīng)將研究視角進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)比分析不同年份、不同區(qū)域的海上交通流特征，揭示不同航行環(huán)境下船舶交通流特征的影響機(jī)制和演化規(guī)律。