水路运输是一个充满风险的行业,在水上航行的船舶,特别是在一些通航条件复杂水域航行的船舶,除了因为复杂的自然环境、水文环境可能导致安全事故外,航运生产还可能受到航行水域自身缺陷的威胁。随着水路运输的发展,船舶正逐渐朝向大型化、专业化和高速化方向发展,大量船舶活动于港口和内陆水域,潜在的水上风险概率也呈现增大的趋势。从当前国内外的研究状况来看,对于水路运输安全性的研究主要是基于层次分析法、因子分析法等方法提取通航环境系统安全因子,在获取系统安全因子状态的基础上,利用数理统计、模糊理论、灰色理论等方法对系统的安全状态进行分析和评价。这些研究方法对于了解系统的安全因子、分析系统在某一特定状态下的安全状态提供了较好的研究手段。本文从系统动态特性出发,通过分析通航环境系统中各个安全要素的空间分布场,建立系统安全模态一般表达形式,研究系统的安全特征和演变规律,这对更加深入的研究和理解影响系统安全性的驱动内因具有重要的意义。论文选取深圳港西部港区部分航道水域通航环境系统为研究对象,提炼影响系统安全的主要要素,并研究其时空分布特征和模态特征。在将航道水域网格化的基础上,通过收集船舶AIS数据、水上交通事故资料和自然环境数据,研究航道水域通航环境要素空间分布场,分析各要素与系统安全性的关系,构建与系统安全模态的函数映射关系,建立系统安全模态的一般表达形式,分析研究航道水域通航环境系统安全模态的安全特性及其演变特征。基于以上研究思想,本文的研究成果主要包括：一、以“二维”的场方式对航道水域通航环境要素场(特别是船舶流密度和速度)进行描述和分析。宏观上,直观的对航道水域通航环境要素的分布情况进行描述,并准确的反映出各要素的发展趋势；微观上,较高精度的对单位面积水域内航道水域通航环境要素的信息进行获取。二、建立船舶流安全模态和自然环境-船舶系统安全模态的一般表达形式。在此基础上,通过绘制系统安全模态空间分布图,分析系统的模态特性和演变特征。三、探索性地将船舶流和自然环境-船舶系统安全模态的一般表达形式进行融合,得到航道水域通航环境系统安全模态的一般数学表达形式,得到不同系统状态下的安全状态变化特征。选取特定的安全因子,结合突变理论,分析航道水域通航环境系统安全模态的突变特征和演变机理,为决策系统提供有效的理论支持。