南海是沟通印度洋与太平洋的海上枢纽,南海通道对我国能源安全有着重大的战略意义,南海地区的航线是连接亚太地区与世界经济体系最主要的通道。随着卫星定位技术与移动通讯技术的迅速发展,轨迹数据与日俱增,轨迹数据分析应用于多个领域。志愿观测船(Volunteer Observe Ships,VOS)数据是2001至今志愿观测船的海上航行轨迹数据,这些数据中蕴含着大量的人类海上交通活动及其影响的信息。基于数据挖掘技术探索数据背后的信息,对航道安全保障、海洋生态环境保护具有重要意义。为此,本文基于VOS舰船轨迹点数据,利用空间数据挖掘的思想,使用DBSCAN密度聚类方法、GIS空间分析方法等对南海地区的航道分布、港口城市及生态环境影响信息进行挖掘,并结合常见可视化方法对挖掘出的信息进行可视化。主要研究内容和结论如下:(1)舰船轨迹数据航道信息挖掘与可视化。提出基于MBR与缓冲区相似性计算的二次逐步聚类方法进行聚类,然后使用基于三角网的轨迹聚类特征线提取方法进行航道的提取,共提取航道16条。其中,一级航道3条,二级航道3条,三级航道10条。南海航道分布呈现出一些典型的局部特征,新加坡、广州/香港、南沙西部交汇点、巴士海峡、民都洛海峡为航线的重要交汇点。(2)舰船轨迹数据港口信息挖掘与可视化。基于交通流的港口网络具有“小世界”网络特征。新加坡、珠三角和高雄三个港口与其他港口的联系最多,岘港、曼谷、胡志明次之,马尼拉、三宝颜、白拉奕与其他港口的联系较少。说明南海各个港口城市的发展不均衡,经济差异较大,这也从一定程度上反映出了不同国家之间经济水平的差异。(3)舰船对生态环境影响的评估与可视化。基于VOS轨迹数据,先用核密度分析、邻域分析、反距离权重法分别对南海船舶尾气污染、船舶噪音污染和外来生物入侵进行估算,然后使用加权叠加法计算船舶对南海地区的生态影响。研究表明马来半岛周边区域以及马六甲海峡附近是生态环境影响最严重的区域,珠江口附近及台湾海峡周边的生态环境影响次之,其余地区的生态环境影响基本上是沿着航道分布,在航道周围的海域,生态环境受到一定的影响。建议相关的部门多加强马来半岛周边、马六甲海峡周边、珠江口附近以及台湾海峡周边等区域的环境监测,发现污染及时有效地处理,优化海洋环境,促进人类的可持续发展。