船舶密度可以直观反映海上交通状况,是海上交通调查研究的重点内容。探索水域内船舶密度的分布规律,为海上监管部门制定合理的海上交通监管活动提供理论支持,对保障海上交通安全具有重要意义。使用AIS数据计算船舶密度克服了传统海上交通调查方法时效性差的问题,但由于AIS数据播发具有周期性,而船舶密度的计算和抽样时间有关系,导致瞬时船舶密度的计算结果不精确、计算效率低。因此,研究一种基于AIS数据的精确快速的船舶密度计算方法非常迫切和必要。本文用AIS数据建立船舶密度计算模型,并探索船舶密度分布规律。首先提出了一种基于网格的AIS数据存储方法,通过对研究区域网格化,将AIS轨迹数据映射到每个网格中,获取船舶进入网格的时间和在网格内的停留时间。然后分析并明确了瞬时船舶密度、平均船舶密度的内涵,考虑了船舶尺度对交通安全的影响,建立了基于标准船的船舶密度计算模型。最后以小时平均船舶密度为随机变量,采用非参数核密度方法估计船舶密度的概率密度函数。以天津港水域的AIS数据为研究对象进行实验,基于网格的AIS数据存储方法比原始AIS数据存储方法更有利于计算船舶密度,利用船舶换算系数,得到了基于标准船的船舶密度,选用高斯核函数,确定最优带宽,估计了天津港航道、锚地、港区等水域的船舶密度的概率密度函数,计算了船舶密度的统计特征,其中港池的船舶密度比较大、离散程度高且概率密度曲线比较尖峭,而锚地和航道的船舶密度相对比较小、船舶密度比较均匀且概率密度曲线比较平缓。实验结果证明基于标准船的船舶密度计算模型能反映出船舶尺度对船舶交通安全的影响程度,通过船舶密度的概率密度曲线与其它统计特征能够获得船舶密度的分布规律。研究成果可为海事部门的安全监管和宏观交通评价提供数据支持和理论支撑。