一个用于评估南海南沙群岛搜救能力的时间可达性模型外文翻译资料

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一个用于评估南海南沙群岛搜救能力的时间可达性模型

石伟a, 苏奋振b, 周成虎c,

a中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101，中国

b南海研究协同创新中心，南京210093中国

c中国科学院大学，北京100049中国

摘要：时间是可达性表达中不可或缺的手段，也是搜寻与援救能力的重要指标。本文提出了一种预测海上救援的巡逻船位置和概率的方法，并构建了评估南海周边国家救援能力的时间可达性模型。在这项研究中，选定南沙群岛的19个岛屿作为救援目标;南海周边四个国家的八个港口为救援基地;巡逻船属于南海周边国家的海岸警卫队或海事机构，其排水量超过1000吨的被选为主要的搜救力量。根据通过该区域的船舶密度和每个国家港口的距离，获得属于南海四国的巡逻艇分布情况。中国，越南，马来西亚和菲律宾在南沙的救援时间是根据所提出的方法计算的。结果显示，由于大型巡逻艇数量庞大，中国海岸警卫队可以在最短时间内到达南沙，救援只需半小时;越南获得第二名，一个半小时;马来西亚获得第三名，4.6小时;由于距离和船只数量的原因，菲律宾在名单最后，花了将近7小时。考虑到岛屿分散，珊瑚礁多样，天气恶劣，海洋条件复杂等特点，对救援船舶来说，这是一项非常困难的工作。所以有必要在南沙的适当岛屿或环礁设立几个分中心和庇护所。更重要的是，如何加强南海周边国家之间的联系与协调，构建和谐顺畅的救援合作机制或合作渠道，提高解决南沙乃至整个南海突发事件的能力。

1.介绍

时间是海上搜救的关键因素，也是一个确切而明确的衡量标准，可用于计算大规模数据或获得小规模结果。而且，时间是可访问性表达中不可或缺的手段。 城市之间的时间距离被定义为描述1990年至2000年国道干线公路系统下中国省会城市的可达性和变化的指标（Li and Shun，2001）。 卡尔文和保罗（2012年）创建了一个高分辨率的时空，基于GIS的公共交通网络模型，以旅行时间的形式，通过公共交通方式从起点到目的地测量可达性。 Sung（2012）使用从用户家到图书馆的旅行距离作为指标来描述可达性。所以用时间可达性模型来描述救援的能力是可行的。

基于海洋环境信息的浮标运动轨迹预测研究是海上救援领域的热点问题。运用救援模型来预测挪威海和北海搜索和救援物体的轨迹（Breivik and Allen，2008,2013）。打捞辅助系统的结构和主要功能是在分析总体打捞过程的基础上构建的，可用于预测海上浮标的运动轨迹（Wu et al，2008）。提出了一个基于物理定律的模型，用于预测特定风和表面电流场中浮体的运动，以预测救援任务中的船漂移（Ni et al，2010）。此外，救援资源优化配置和海上救援等级的研究也逐渐增多（Azofra et al，2007; Li et al，2010）。显然，上述研究有两个局限性：第一个是他们更适合小规模，第二个是他们不考虑时间因素。但是，时间对海事救援来说是非常重要的。救援活动中的时间成本越短，生存的机会就越大。

表格1

南沙群岛的主要岛屿和海湾。

在海上航行时，船舶不但经常遇到台风，波涛等恶劣天气情况，而且还会遇到一些危险的海底地形如礁石或危险情况如海盗。在这些恶劣的条件下，船只必须发出紧急求救信号进行救援。一些相邻船舶或接收SOS的救援组织将派遣巡逻船或救援船到事故水域。在IMO（国际海事组织）的组织和协调下，邻国可以建立统一的救援机制，确保航行安全（IMO，1999）。本文提出了基于救援时间的时间可达性模型来描述一个国家的救援能力并评估周边国家的救援能力。 该模型可以提供高效和谐的救援机制。

表2

南沙附近的海港。

南沙群岛位于南海南部，地处12°10′~3°25′N，108°15′~119°00′E，南北宽约970 km，东西长约1200 km，海域面积82万km2。南沙群岛海区海底地形复杂，主要分布在巽他大陆架至南海中央海盆的大陆坡，其间交错分布着南沙台阶，其上隆起的海山顶部发育了星罗棋布的礁滩，形成了南沙群岛的主体。（Zhao，1996）。其中干出礁 55座，常年出露水面的单体35座。礁岛上的面积非常小，太平岛最大的岛屿面积只有0.4平方公里。大部分海域的深度超过1000米，适合航行，但珊瑚礁越近，水越浅。珊瑚礁区的水深从1000多米到几米不等（Zhong et al，1996）。这个海域的大部分海域都是不正规日潮，除了西南部的全日潮。平均潮差为0.5~1 m，但在浅海区域范围扩大很多，约为深海的2倍（Song et al。，1996）。这种国际水域的航行自由从未受到影响，特别是人道主义活动。

2.研究领域和数据

位于南海南部的研究区南沙群岛海域不仅是一条重要的国际航线，而且对邻国的渔业非常重要。每天有数千艘船经过南沙海域。由于珊瑚礁中的浅水和岩石，这个地区被称为“危险区域”，再加上台风，过往船只的影响，特别是渔船事故频繁发生。来自邻国的救援活动非常重要和必要。

表3

南海周边国家的海岸警卫队船只数量。

*船只的数据从政府网页上的公开数据中收集

本文选取南沙群岛19个岛屿作为救援对象， 南海周边四个国家的八个港口为救援基地; 巡逻船属于南海周边国家的海岸警卫队或海事机构，其中排水量超过1000吨的被选为参与救援的主要对象。

在南沙群岛可居住的岛屿内，除弹丸礁为人工岛外，其余基本处于原状态。 所有可居住的岛屿和海湾列于表1，分布如图1所示

南沙附近的8个民用或军用海港被选为属于中国，菲律宾，越南和马来西亚的救援船舶的基地（表2中的清单和图2中的分布）（见表3）。

海岸警卫队是某个国家的海事安全组织。这个词意味着在不同国家承担着广泛的不同的责任，从担任海关和安全职务的全副武装的军事力量到担任搜索和救援职能的志愿者组织。救援是海岸警卫队服务的主要职责。

海上巡逻船被派往远离海岸进行巡逻。海上巡逻船的吨位比沿海巡逻艇大得多，通常超过1000吨。它们的最高速度可达20-30节，航程超过3000海里。辅助船只是大型船只，例如拖船和医疗船只，这些船只停在港口直到救援任务分配完毕。

属于南海周边国家的海岸警卫队或海事机构的近海巡逻船排水量已超过1 000吨。鉴于广阔的航区，快速航行和吨位优势等显著优势，海上巡逻船更适合做海上搜救工作。事实上，他们通常首先冲入紧急事故海域或事故海域。因此在这项研究中，选择离岸巡逻船作为主要的搜索和救援力量。

3.方法

本研究对救援进行了几项统计和数学分析，重点关注巡逻船的位置和概率以及时间可达性。与上述有关救援的研究不同，本研究侧重于模拟周边国家搜索者和救援者的位置和概率，并以可达性指数的形式描述救援能力的平均时间。考虑到救援效率的标志，时间是一个确切而明确的衡量标准，可用于计算大规模数据和获得小规模结果。时间长短不仅直接反映了实际救援活动的成本，而且直观地体现了一个国家的救援能力。对于建立有效的应急救援机制和维护南海航行安全也是非常有帮助的。

研究方法包括四个主要步骤：1）建立巡逻船分布模型; 2）定义船到岛的距离; 3）计算从船到岛的平均时间成本; 4）计算各国的救援能力。下面将详细解释这些步骤，这些步骤对建模合适有用。相应的流程图如图3所示。

3.1对巡逻艇分布进行建模

巡逻艇被用来监督海上的船只。巡逻任务的任务通常遵循两个原则：（1）更多的船舶更多的巡逻船; （2）靠近国土港。巡逻艇在模型中的分布基于以上两个关键点。他们可以解释为船舶密度和港口距离。

3.1.1船舶密度

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