[發(fā)明專利]一種基于船舶軌跡大數(shù)據(jù)的港口識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811616245.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109740494B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李懷瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七研究院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于船舶軌跡大數(shù)據(jù)的港口識別方法，從傳統(tǒng)研究中相對忽視的船舶靜止狀態(tài)識別出發(fā)，提出了新型的港口靠泊船舶提取方法，巧妙地濾除了錨泊船舶，并通過大量歷史船舶航行信息統(tǒng)計分析優(yōu)化算法參數(shù)，最后利用經(jīng)典的密度聚類方法實現(xiàn)了對港口位置及范圍的自動識別提取。可以識別出傳統(tǒng)基于遙感影像無法識別的“潛在的”乃至“偷渡”的停泊碼頭信息，作為現(xiàn)有港口識別技術(shù)的有益補充；進一步，為評估港口活動區(qū)域與港口吞吐量、分析船舶行為活動、識別異常船舶目標提供重要基礎(chǔ)信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及港口識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于船舶軌跡大數(shù)據(jù)的港口識別方法。

背景技術(shù)

港口識別方法，傳統(tǒng)的研究主要是基于衛(wèi)星遙感影像(灰度遙感圖像、高分辨率遙感圖像、SAR遙感圖像)通過海陸分割、港口輪廓提取、特征提取等步驟進行識別的。然而，基于衛(wèi)星遙感影像的港口識別方法無法識別出“偏僻”或“私人”的小港口，而這些反而是異常船舶目標識別應(yīng)用中最重要的信息。

爆炸式增長的船舶位置數(shù)據(jù)推動了以空間軌跡數(shù)據(jù)驅(qū)動的港口識別方法。北約(NATO)的海洋研究與實驗中心(CMRE)的Giuliana Pallotta等提出了使用增量DBSCAN對靜止船舶位置點進行聚類，但該方法僅依靠AIS中航速信息提取航速低于1kn的船舶目標作為靜止目標進行分析，無法準確提取靜止船舶目標，更無法分離港口與港口外的錨泊地。希臘愛琴大學(xué)(University of the Aegean)的Dimitrios Zissis等研究利用船舶AIS數(shù)據(jù)，通過將KDE算法適配MapReduce框架，實現(xiàn)對一個港口的營運外延區(qū)域的識別，研究結(jié)果已應(yīng)用于上海港的分析中。但該方法需要已知港口的位置信息后進行分析。

當(dāng)前利用船舶軌跡數(shù)據(jù)識別港口位置信息的研究很少，國內(nèi)外并沒有利用船舶軌跡數(shù)據(jù)進行港口識別的相關(guān)專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是基于海量的船舶軌跡數(shù)據(jù)識別水陸交通的樞紐港口，基于船舶行為活動識別出傳統(tǒng)基于遙感影像無法識別的“潛在的”乃至“偷渡”的停泊碼頭信息，同時為了評估港口活動區(qū)域與港口吞吐量、分析船舶行為活動、識別異常船舶目標提供重要基礎(chǔ)信息。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于船舶軌跡大數(shù)據(jù)的港口識別方法，包括如下步驟：

步驟一、對經(jīng)過預(yù)處理后的船舶軌跡數(shù)據(jù)集vtraj_i根據(jù)不同船舶目標進行遍歷，分別計算各位置點的航速與加速度，i＝1，2，…，N；

步驟二、根據(jù)船舶軌跡各位置點的加速度快速過濾跳點；

步驟三、利用船舶靜止狀態(tài)識別有限狀態(tài)機，根據(jù)船舶當(dāng)前航速識別船舶靜止狀態(tài)及其位置信息，生成靜止點數(shù)據(jù)集spoint_j，j＝1，2，…，N；

步驟四、利用船舶靜止漂移范圍與靜止停留時長判別提取靠泊船舶；

步驟五、利用DBSCAN對靠泊船舶進行自動密度聚類；

步驟六、再遍歷spoint_j中的其他船舶，根據(jù)與其最近的靠泊船舶距離判別其是否位于該港口，j＝1，2，…，K；

步驟七、根據(jù)各港口簇內(nèi)停泊船舶信息輸出港口信息harbor_x，x＝1，2，…，M。

所述步驟三中船舶靜止狀態(tài)識別有限狀態(tài)機具體為：船舶的四種基礎(chǔ)運動狀態(tài)分為航行狀態(tài)、靜止觸發(fā)狀態(tài)、靜止狀態(tài)和航行觸發(fā)狀態(tài)；

當(dāng)船舶處于航行狀態(tài)時，根據(jù)船舶位置變化與SOG信息實時監(jiān)測船舶的航行速度，當(dāng)航速小于靜止航速閾值Sog_static，觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移至靜止觸發(fā)狀態(tài)，否則船舶保持航行狀態(tài)；