[發(fā)明專利]船舶交通流預(yù)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110305108.1
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112949932A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳鵬;趙益智;龔茂珣;王蕾;楊勁松;李修楠;裴軍峰;鄭罡;陳括;任林;戴文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 自然資源部第二海洋研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30;G06F17/13;G06N7/00
• 代理公司: 杭州知學知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33356
• 代理人: 張雯

本發(fā)明實施例公開了一種船舶流量預(yù)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)，該方法包括獲取各個時間段遙感影像各類執(zhí)法船的數(shù)量、環(huán)境數(shù)據(jù)、預(yù)測時間以及預(yù)測天數(shù)，以得到初始數(shù)據(jù)；將初始數(shù)據(jù)輸入至改進的灰色馬爾科夫模型內(nèi)進行預(yù)測，以得到預(yù)測結(jié)果；改進的灰色馬爾科夫模型包括改進的灰色預(yù)測模型以及改進的馬爾科夫模型；改進的灰色預(yù)測模型是通過各個時間段遙感影像上各類執(zhí)法船的數(shù)量、結(jié)合每日的環(huán)境數(shù)據(jù)作為樣本集構(gòu)建形成的；改進的馬爾科夫模型是通過改進的灰色預(yù)測模型所預(yù)測的數(shù)值的誤差范圍以及樣本集數(shù)量構(gòu)建形成的。本發(fā)明實現(xiàn)使用不等時間間距的數(shù)據(jù)進行預(yù)測，可同步預(yù)測多種不同類型的船舶數(shù)量，考慮了環(huán)境因素，預(yù)測的準確率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶流量預(yù)測方法，更具體地說是指船舶流量預(yù)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)外學者關(guān)于交通流量預(yù)測的理論方法很多，用于船舶流量預(yù)測的方法主要包括灰色預(yù)測模型、回歸模型、BP(反向傳播，Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型、卡爾曼濾波預(yù)測模型、趨勢外推預(yù)測方法、馬爾科夫模型、灰色馬爾科夫模型等，其中，采用灰色馬爾科夫模型時，馬爾科夫預(yù)測模型中的轉(zhuǎn)移概率矩陣可有效地反映隨機因素的波動程度，可以彌補建模數(shù)據(jù)波動性給傳統(tǒng)和優(yōu)化灰色預(yù)測模型帶來的局限性。采用構(gòu)建的灰色馬爾科夫預(yù)測模型，大大提高了模型的預(yù)測精度和預(yù)測能力，改善了模型的穩(wěn)定性，拓展了其適用范圍。

在交通流量預(yù)測方面，灰色馬爾科夫模型更具優(yōu)勢，研究者大多直接利用灰色馬爾科夫模型，或?qū)疑R爾科夫模型進行改進，或?qū)⒒疑R爾科夫模型與其他理論模型相結(jié)合，來預(yù)測道路交通流及道路交通事故數(shù)量等。比如利用灰色馬爾科夫模型對現(xiàn)有道路斷面或交叉口進行短時交通流量預(yù)測，能滿足短時交通流量預(yù)測的精度要求。而利用灰色馬爾科夫模型對船舶交通流量進行預(yù)測的研究仍處于探索階段。

基于灰色馬爾科夫模型的船舶交通流預(yù)測的步驟如下：首先運行灰色模型，選取各月平均船舶交通流量數(shù)據(jù)作為預(yù)測的原始時間序列，利用灰色模型進行預(yù)測，獲取預(yù)測的各月平均船舶交通流量；其次運行馬爾科夫模型，此過程首先進行狀態(tài)劃分，對比預(yù)測的各月平均船舶交通流量與原始數(shù)據(jù)，利用各月份兩者之間相對誤差的大小等間距的劃分為多個狀態(tài)，再建立狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移矩陣，再利用狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移矩陣計算下一時刻灰色模型預(yù)測值所處的狀態(tài)，對灰色模型預(yù)測的值進行修正，修正后即可得出灰色馬爾科夫預(yù)測結(jié)果。

但是上述的方式所使用的數(shù)據(jù)為等時間間距的數(shù)據(jù)，僅限于對單一數(shù)據(jù)進行預(yù)測，不能設(shè)置具體的預(yù)測時間，只能在返回的預(yù)測數(shù)據(jù)列中通過計數(shù)的方式找到想要預(yù)測的時間點，操作不便捷，再者船舶在航行中會受到交通環(huán)境、港口布局、港口水域條件、港口的交通流組織與調(diào)度等各種因素的影響。現(xiàn)有技術(shù)在預(yù)測船舶流量時，僅考慮了船舶流量這一單一變量，預(yù)測準確率低。

因此，有必要設(shè)計一種新的方法，實現(xiàn)使用不等時間間距的數(shù)據(jù)進行預(yù)測，可針對多種不同類型的船舶數(shù)量進行同步預(yù)測，且考慮了環(huán)境因素，預(yù)測的準確率高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供船舶流量預(yù)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：船舶流量預(yù)測方法，包括：

獲取各個時間段遙感影像中各類執(zhí)法船的數(shù)量、環(huán)境數(shù)據(jù)、預(yù)測時間以及預(yù)測天數(shù)，以得到初始數(shù)據(jù)；

將所述初始數(shù)據(jù)輸入至改進的灰色馬爾科夫模型內(nèi)進行預(yù)測，以得到預(yù)測結(jié)果；

其中，所述改進的灰色馬爾科夫模型包括改進的灰色預(yù)測模型以及改進的馬爾科夫模型；所述改進的灰色預(yù)測模型是通過各個時間段遙感影像上各類執(zhí)法船的數(shù)量、結(jié)合每日的環(huán)境數(shù)據(jù)作為樣本集構(gòu)建形成的；所述改進的馬爾科夫模型是通過所述改進的灰色預(yù)測模型所預(yù)測的數(shù)值的誤差范圍以及樣本集數(shù)量構(gòu)建形成的且用于修正所述改進的灰色預(yù)測模型所預(yù)測的數(shù)值。