Analisi dei Dati AIS per la Generazione di Mappe di Rischio di Collisione in Aree Costiere

Abstract

La tesi presenta una procedura per costruire mappe di criticità degli incontri fra unità navali a partire dai dati AIS. Il lavoro è stato svolto all'interno del progetto Interreg JASON e applicato al Golfo del Tigullio, per il 2023, e allo Stretto di Messina, per il 2022, il 2023 e il 2024.

Dai messaggi AIS sono estratti gli incontri fra coppie di unità a distanza inferiore a 500 m. Sul sottoinsieme cinematico sono calcolati otto indicatori di criticità, costruiti sulla distanza osservata e sulle grandezze cinematiche. La distribuzione spaziale e temporale degli indicatori è analizzata con mappe su griglia, indici di autocorrelazione spaziale di Moran e Getis-Ord, clustering DBSCAN e un test di riallocazione a densità invariata. Una verifica euristica valuta la conformità delle manovre al COLREG.

La scelta dell'indicatore modifica poco le mappe di criticità aggregata e molto la selezione degli incontri più critici. La criticità aggregata segue la densità di traffico, mentre la criticità per incontro presenta una struttura spaziale non riproducibile dalla sola densità. Le due aree mostrano regimi di incontro diversi. Nel Tigullio la criticità si concentra presso Portofino e nella stagione estiva, con un profilo compatibile con un traffico prevalentemente diportistico. Nello Stretto oltre l'80% degli incontri coinvolge un'unità ferma, le zone principali ricadono nelle aree portuali e la criticità è distribuita sull'intero anno; la posizione delle zone e le principali statistiche variano poco nei tre anni.

Gli indicatori descrivono la criticità degli incontri e non stimano il rischio, inteso come combinazione di frequenza e conseguenze, né una probabilità di collisione. Le zone individuate non sono state confrontate con dati di incidenti.

This thesis presents a procedure for building criticality maps of ship encounters from AIS data. The work was carried out within the Interreg JASON project and applied to the Gulf of Tigullio, for 2023, and to the Strait of Messina, for 2022, 2023 and 2024.

Encounters between pairs of vessels closer than 500 m are extracted from the AIS messages. On the kinematic subset, eight criticality indicators are computed, based on the observed distance and on kinematic quantities. The spatial and temporal distribution of the indicators is analysed with gridded maps, Moran and Getis-Ord spatial autocorrelation indices, DBSCAN clustering and a density-preserving reallocation test. A heuristic check assesses the compliance of the manoeuvres with COLREG.

The choice of indicator has little effect on aggregate criticality maps but a large effect on the selection of the most critical encounters. Aggregate criticality follows traffic density, whereas per-encounter criticality shows a spatial structure that density alone does not reproduce. The two areas show different encounter regimes. In the Gulf of Tigullio criticality is concentrated near Portofino and in the summer season, a profile consistent with predominantly recreational traffic. In the Strait of Messina more than 80% of the encounters involve a stationary vessel, the main zones lie in port areas and criticality is distributed over the whole year; the location of the zones and the main statistics vary little across the three years.

The indicators describe the criticality of encounters and do not estimate risk, understood as the combination of frequency and consequences, nor a probability of collision. The identified zones were not compared with accident data.