海上的施工水域是船舶在海上航行中风险较大的区域,为了让船舶能够安全通过施工水域,给在施工水域中航行的船舶规划合理的航线就尤为重要。考虑到海上施工作业的类型多种多样,本文将施工水域的环境模型分为两类,一类是施工点分布较为稀疏,且各施工点影响范围比较小的离散施工水域。另一类为施工点分布较为密集各个施工点的影响范围较大,各个施工点的影响范围相互交织而形成的连续型施工水域。本文为两种类型的施工水域分别建立了相应的航线规划的数学模型。为了在施工区域离散分布的水域中寻找一条能够避开所有施工危险区域的最优航行线路,建立了以航线总长度最短为目标函数,以不可航行区域和船舶的转向角等约束条件为约束方程的航线规划数学模型。另一方面为了在连续型施工水域中寻找到最优通行航线,本文建立了以航线总长度最短和路径危险度值最小为目标函数的非线性多目标优化航线规划数学模型。在求解离散分布的施工水域中的航线规划数学模型时,首先利用图论的方法将可自由航行区域通过链接线将其拆分为若干个凸多边形。然后将链接线的中点两两相连,形成离散施工水域环境模型中的Maklink航线网络。在得到航线网络的基础上,采用两阶段优化方法求解,先利用Dijkstra算法寻找通过路网节点的能够避开所有危险区域的初始航线。然后利用蚁群算法,对初始航线进行优化。通过蚁群算法的优化,得到了航线总长度更短而且转向角更优的最优航线。在求解连续型施工水域航线规划的数学模型时,首先在施工水域中对各个施工点建立了影响范围的解析模型,对各条航线建立了航行风险模型。然后在施工水域中构造了满足航行基本安全要求的航线网络。在得到航线网络的基础上,首先计算各条航线的航线总长度,再计算各条路径在各个施工点风险模型影响下的曲线积分求得各条路径的风险值。由于连续施工水域中航线规划的数学模型是非线性的多目标规划数学模型,为了更加合理的评价各条航线,最后建立了航线评价模型。最终根据航线评价模型,求得了通过连续施工水域的最优航线。最后搭建了算法的仿真实验平台,进行了数值模拟,验证了本文中建立的数学模型和提出的算法的有效性。