近年来,随着国际贸易需求的扩增和水运需求的增加,船舶作为水路运输的载运工具,其数量持续增多、种类日益繁杂、尺寸趋向大型化,这种情况使得船舶航行环境变得日益复杂。另外,诸如跨海桥梁建设、航道拓宽、疏浚以及大型码头建设等水上工程施工也增加了海上通航环境的复杂性,船舶自由航行空间受到限制,船舶航行风险增大。因此,考虑到船舶受复杂通航环境的影响,为提升船舶航行效率,对通航船舶规划出安全且经济的航行线路是有意义的。本文对水上施工区船舶航行线路优化问题展开研究。首先考虑到水上施工区域内的碍航区多为不规则图形且存在安全水深对船舶的影响,建立了基于Maklink图和Dijksta算法的船舶航线初始规划方法。其次,考虑了海洋气象环境中风、浪、流的影响,分析了风浪流干扰力对船舶航速、航向的影响,并以此为基础,建立了以船舶航行安全为前提、以航行耗时最短为目标的船舶航行线路优化模型。同时,结合船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）数据,设计了船舶航线的实时规划方法。最后,利用遗传算法进行模型求解,设计了交叉算子和变异算子自适应进化的改进遗传算法,并将自适应遗传算法采用主从并行机制实现,以提升算法运行效率。在算例分析中,设计了仿真环境下的船舶航行线路优化案例,然后结合珠江口水域船舶AIS数据进行了船舶航行线路优化方法的应用研究。算例分析结果表明,基于Maklink图构建航行环境具备可行性,所提出的考虑风、浪、流影响下的船舶航线规划模型具备有效性,基于遗传算法设计的自适应遗传算法和并行求解策略具备相较于标准遗传算法和蚁群算法更具性能方面的优越性。算例结果验证了本文中所设计船舶航线规划算法的航线安全性、航行耗时优化性能以及算法的性能。本文中提出航行环境建模方法、航行线路优化模型及求解算法可以为施工水域船舶的安全航行线路决策及监管提供技术支持,同时也是对无人船舶在复杂水域内航线智能规划进行的有意义的尝试,可以为无人船舶的研究提供理论参考。