随着我国经济社会的发展，水上交通在综合运输体系中的地位越来越重要。长江等内河航运呈现船舶高速化和大型化，以及船舶交通密度越来越大等趋势。同时，长江等主要内陆河流及沿海水域的桥梁建设快速发展，对桥区所在航道的空间环境、水流流速和流向等均带来不同程度的影响，桥区通航不确定性因素增多，船-桥、船-船碰撞风险增大，碰撞事故时有发生，给人员、船舶、桥梁、水域环境安全等带来不同程度的影响，迫切需要寻求保障桥区水域船舶航行安全的技术解决方案。　　本文以武汉水道桥区水域为特定研究对象，以长江海事局提供的1.26亿条AIS数据作为数据基础，挖掘分析桥区水域船舶领域边界模型，探索船舶航迹推算方法，构建桥区水域船舶碰撞风险评价模型，实现桥区船舶碰撞预警系统的设计和主要功能。具体研究内容如下：　　（1）以海量历史AIS数据作为基础，利用统计学方法，挖掘分析了武汉水道桥区水域不同船型、船长、船速条件下的动态船舶领域边界模型，在全面考虑通航安全影响因素的前提下，准确刻画了适应特定水域的船舶动态安全距离，为桥区船舶碰撞风险评价及预警提供了基础。　　（2）针对基于DCPA、TCPA的船舶碰撞风险评价方法所存在的明显缺陷，在构建的动态船舶领域模型基础上，分别从空间和时间的角度提出了新的碰撞危险度概念，并给出具体的空间碰撞危险度、时间碰撞危险度测量方法，以及综合船舶碰撞危险度（Collision Risk Index，CRI）模型，构建了桥区水域船舶碰撞风险评价框架。　　（3）通过对船舶航迹推算方法进行比较分析，结合桥区水域船舶行为特征实际，从算法准确性及复杂性等方面进行考虑，优选三次指数平滑算法对船舶位点进行预测，并基于预测船位提前对船舶碰撞风险进行评价和预测，对冲了网络延迟、数据处理等在时间上的开销，对碰撞风险预警的实时性具有重要意义。　　（4）基于桥区水域船舶碰撞预警系统功能需求分析，结合系统一般设计原则，从预警准则、预警流程、系统总体结构、功能模块、系统数据库、系统主界面等方面对预警系统进行了设计，进一步对船舶碰撞预警系统进行了实现。