[發明專利]一種基于AIS數據的高精度船舶污染物排放量計算方法

在審

• 申請號: 201710577047.8
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107358048A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 朱倩茹;廖程浩;劉劍筠;張永波;韓昊
• 申請（專利權）人: 廣東省環境科學研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 邱奕才,凌衍芬

技術領域

本發明涉及船舶領域，更具體地，涉及一種基于AIS數據的高精度船舶污染物排放量計算方法。

背景技術

大氣污染物排放清單是制定污染減排政策、評價各污染源排放影響和污染減排效果的重要依據和手段，工業污染源、道路移動源等陸源的大氣污染治理工作開展時間較長，清單編制方法亦趨于成熟。隨著精細化管理需求和空氣質量持續改善壓力不斷加大，船舶對區域大氣污染排放貢獻受到越來越多的關注，而目前我國僅有部分沿海港口城市建立了船舶排放清單，清單編制方法還有待完善。

船舶排放清單的編制總體經歷了“自上而下”的估算方法到“自下而上”的精細化計算過程。前期的排放清單主要采用基于吞吐量、船用燃油消耗量、船舶進出港數據等的“自上而下”的估算方法，操作相對簡單，但缺乏對船舶實際航行狀態的反映以及數據區域代表性不足等使得清單計算結果具有較大不確定性。為有效提高清單結果的精確度，AIS數據被逐步應用到船舶大氣污染物排放清單編制中。

船舶自動識別系統(Automatic Identification System，簡稱AIS系統)由岸基(基站)設施和船載設備共同組成，是一種新型的集網絡技術、現代通訊技術、計算機技術、電子信息顯示技術為一體的數字助航系統和設備。AIS系統的AIS消息提供三類數據，其中包含船舶靜態數據(包含船名、呼號、MMSI、IMO、船舶類型、船長、船寬等)、船舶動態數據(包含經度、緯度、船首向、航跡向、航速、實時信息上報的UTC時間等)、船舶航程數據(包含船舶狀態，吃水，目的地等)。

AIS系統詳實的航行速度、時間、經緯度等信息可被用來獲取船舶數量以及航行軌跡、航速等多個實時活動水平關鍵參數，以精確計算船舶實際航行過程中的大氣污染物排放量。但AIS數據并不包含對于船舶排放量計算同樣十分重要的主輔機和鍋爐功率等靜態數據，由于與船舶動態信息匹配的相關基礎數據獲取以及海量AIS數據處理的難度較大(A類船載移動設備報告間隔在航行狀態下不超過10s)，使用AIS數據“自下而上”編制船舶排放清單的方法主要集中在歐洲、北美等發達國家和地區。

我國船舶清單開發對AIS數據的初期使用主要集中在活動水平統計分析、提取船舶流量、利用船舶航行軌跡進行空間分配等方面，該種方法建立的排放清單通過降低關鍵參數精確度來提高排放量計算的簡易度，沒有充分發揮AIS本身帶有的實時航行狀態數據在清單開發過程中的優勢，同時也忽略了不同船舶類型、不同噸位等級船舶在單位時間內的污染排放量差異性，空間分配結果依然存在較大的不確定性。目前也有部分學者給出了基于AIS數據建立的船舶大氣污染物排放清單，或僅以遠洋船為研究對象或側重于對清單結果的描述，對于我國沿海和內河船數量多、部分船型AIS數據關鍵信息項缺失嚴重、數據補充難度大的實際情況及解決辦法的相關內容并沒有涉及。因此，如何針對可獲取的數據源現狀實現對AIS靜態數據的有效補充和完善以便更好地應用于船舶排放清單“自下而上”的編制過程是現行研究的重點。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷(不足)，提供一種能夠提高計算精度的基于AIS數據的高精度船舶污染物排放量計算方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種基于AIS數據的高精度船舶污染物排放量計算方法，包括：

獲取AIS數據，對AIS數據進行解碼得到靜態數據和動態數據，靜態數據和動態數據分開存儲并進行預處理；

對靜態數據中缺失的數據進行補充和完善；

利用動態數據和文獻資料提取和補充活動水平數據；

將動態數據和靜態數據進行匹配；

基于動力計算方法利用船舶逐條AIS動態信息計算船舶大氣污染物排放量。

本發明采用動力計算方法，以AIS數據為基礎，利用船舶逐條動態上報信息自下而上地計算船舶大氣污染物排放量，在此過程中，本發明充分利用AIS已有信息項來補充缺失的靜態數據，可有效降低采用平均數值等替代缺失數據帶來的較大不確定性，從而提高了排放量計算的準確性。

上述方案中，靜態數據和動態數據的預處理具體包括如下步驟：

將同一天的靜態數據和動態數據分別存儲在不同的文件內并以日期命名；

當同一天的靜態數據中存在多條記錄有相同MMSI編號的AIS數據時，刪除信息項全部相同的重復數據，僅保留MMSI編碼相同的信息最全且合理的一條，其余進行刪除處理。