渡运作为内河两岸人民的重要出行方式，在保障两岸交通方面发挥着重要作用。由于渡船主要输送旅客及小型车辆，其航行安全是水上交通管理工作的重点。随着国家经济的不断发展，内河水路运输的作用愈加凸显，内河船舶朝着大型化、高速化、密集化趋势发展的同时也导致了渡区水域交通态势更加复杂。传统的水上交通态势感知主要凭借驾驶员和交通管理者的经验，并借助有限的数据对船舶周围风险态势进行判断，虽然随着科技的进步，越来越多的助航设备为人们提供了丰富的船舶航行信息，但受制于人的认知和计算能力，决策者往往难以从海量多源异构数据中充分感知航行风险。因此，如何科学认识和感知渡区水域交通态势，迅速从数据中获取航行风险信息，提高决策效率成为了水上交通安全的重要研究课题。
　　对渡区水域交通态势的研究就是从海量水上交通数据中挖掘出能够描述该水域的交通特征、当前的交通状况以及未来的发展趋势的信息的过程。本文基于船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）数据，首先分析渡区水域水上交通特征，然后结合渡区水域交通系统要素组成，构建态势指标集和态势指标量化模型，进一步建立渡区水域态势评估模型，最后基于时间序列分析法，预测渡区水域交通态势，为决策者提供理论依据，提高渡区水域交通安全。本文的研究主要包括以下几个方面：
　　（1）内河渡区水域水上交通特征分析。水上交通特征是态势研究的基础，本文针对渡区水域船舶微观个体特征，提出了一种基于船-船最近距离的船舶领域统计模型，分析了渡区水域不同类型船舶领域个体特征差异；选取速度、密度指标分析宏观交通流特征，并建立了渡区水域速度-密度宏观基本图模型用于描述渡区水域交通流规律；基于船舶领域计算渡船与直航船的交通冲突，得到了渡船与直航船频繁冲突的位置分布作为渡区水域通航环境特征。
　　（2）内河渡区水域交通态势评估指标建模。根据人-船-环境组成的渡区水域交通系统和水上交通特征，提出船舶与冲突区域风险关系量化模型，用于衡量船舶与冲突区域的接近关系；用动态密度指标衡量区域内船舶的聚集程度；提出基于船舶领域的船舶与船舶相互接近关系模型，用于衡量船舶之间的风险；将场论引入到水上交通领域，构建了行为风险指标模型用于衡量驾驶员行为对交通态势的影响。
　　（3）内河渡区水域交通态势评估与预测。根据各指标对交通态势的影响，利用熵权法将各个指标加权得到渡区水域态势评估模型，并设计不同的交通场景对态势评估指标量化模型和态势评估模型进行验证，运用一定的可视化方法将态势进行可视化。结果表明，所建立的态势评估指标量化模型和态势评估模型能够较好地从不同方面反映出渡区水域交通态势的变化；采用时间序列之ARIMA（Autoregressive Integrated Moving Average）预测模型，对渡区水域短期交通态势进行预测，并与真实值对比，验证了时间序列分析法用于短期交通态势预测的可行性。
　　本文基于AIS数据，根据渡区水域水上交通特征，建立了多指标因素影响下的渡区水域交通态势评估模型，对交通态势进行量化，通过实验证明了该模型能够反映渡区水域真实交通状况，基于ARIMA的态势预测模型预测渡区水域短期交通态势，能够为驾驶员和交通管理者提供决策参考。