为了解决在恶劣天气下未来某一时段内船舶“能不能安全航行”和“如何安全航行”两个关键性问题,构建能动态显示恶劣天气下未来某一时段内某一重点关注船舶在某一重点关注海域或航线上的海上交通风险等级,同时具有可视化、智能化预警监控等辅助决策功能的恶劣天气下海上交通风险动态预评估系统,主要开展了以下研究:首先,运用模糊综合评判法,建立了3种恶劣天气下海上交通风险动态预评估数学模型,数学模型中重点考虑动态环境因素和重点关注船舶,有效提高了风险评估的针对性和合理性。以能见度不良天气为例,通过采集大样本,以及采用不完备信息条件下模糊信息分配理论修正专家调查法,确立了能见度不良天气下海上交通风险矩阵。数据对比分析表明:修正后的风险矩阵能充分体现海上交通风险特征和实际状况,避免了专家调查法完全依赖主观判断的缺点,有效提高了风险评估的准确性和可靠性,为实现恶劣天气下海上交通风险预警监控等辅助决策的可视化、智能化奠定了坚实的理论基础。其次,运用ADAS-WRF数值天气预报模式系统等国内外现代气象科技对气象和海洋部门提供的海上恶劣天气预报信息数据进行时间和空间精细网格化技术处理,并采用人工神经网络中极限学习机理论对未来短时船舶交通流密度进行预测。数据分析和仿真结果表明:系统能实现较为稳定、准确、快速的时间步长1h、空间网格海域10 km× 10 km的大风、海浪预报信息数据,时间步长1 h、空间网格海域2 n mile×2 n mile的能见度预报信息数据,时间步长12 h、空间网格海域10 nmileX 10 n mile的海冰预报信息数据,以及时间步长10 min、空间网格海域2 n mile×2 n mile的未来短时船舶交通流密度等风险动态信息数据的连续滚动预测和技术处理功能,为构建具有可视化、智能化预警监控等辅助决策功能的恶劣天气下海上交通风险动态预评估系统提供了可靠的技术和数据支撑。最后,运用风险动态预评估模型、气象预报信息数据处理技术、交通流密度预测理论和船舶自动识别系统信息平台,构建了具有可视化、智能化预警监控等辅助决策功能的3种恶劣天气下海上交通风险动态预评估系统。实例仿真结果表明:3种系统均实现了针对重点关注船舶的海域风险和航线风险的动态预评估和船舶规避重大海上交通风险的可视化、智能化预警监控等辅助决策功能,预测结果与实际情况基本一致,验证了系统的有效性和可靠性。构建的3种系统,提高了大风浪天气下海上交通风险动态预评估系统的可视化程度和智能化水平,丰富了能见度不良和严重海冰天气下海上交通风险动态预评估系统的研究,具有一定的理论意义和广泛的实际应用价值。通过开展上述关于恶劣天气下海上交通风险动态预评估的研究工作,基本解决了恶劣天气下未来某一时段内船舶“能不能安全航行”和“如何安全航行”的关键性问题。上述研究结果表明:恶劣天气下海上交通风险动态预评估,不仅要充分运用现代数学理论和最新科技指导并修正海上交通风险评估的具体工作实践,而且还要预先从动态环境因素的最坏处着想。研究结果可为海事主管部门制定恶劣天气下海上交通安全监管规则、规范和指南以及实施海上交通管制行为和船舶交通服务提供参考,也可为航运企业健全船舶航行安全管理制度以及跟踪、监管船舶动态提供技术手段,还可为船长、船舶驾驶员、引航员等航海者安全驾驶和操纵船舶提供实际指导。