本文關(guān)鍵詞：基于AIS信息的船舶靠泊行為特征挖掘算法研究

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【摘要】：對(duì)海洋運(yùn)輸船舶而言,其靠泊操縱的核心在于合理搭配航速、船位、船首向與碼頭軸線間的交角等三個(gè)關(guān)鍵要素,從而確保船舶最終安全、順利、高效地入泊。挖掘并發(fā)現(xiàn)三要素的內(nèi)在規(guī)律及其相關(guān)性,是實(shí)現(xiàn)安全靠泊操縱的前提。在此之前,國內(nèi)的引航員和船長們針對(duì)靠泊操縱開展了大量的研究。他們主要結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn),基于船舶靠泊碼頭的具體實(shí)例,圍繞船舶引航與操縱技術(shù)、船舶的操縱特點(diǎn)等進(jìn)行定性分析。為集中、深入地研究船舶靠泊過程中上述三要素的普遍規(guī)律,本文擬從海量的船舶AIS數(shù)據(jù)中挖掘出靠泊船舶的數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行定量研究,繼而提煉出潛在的、可反映船舶靠泊行為特征的信息�；贏IS數(shù)據(jù),結(jié)合海上交通工程、數(shù)據(jù)庫及統(tǒng)計(jì)學(xué)理論等知識(shí),運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘方法與技術(shù),重點(diǎn)針對(duì)船舶靠泊行為特征及其挖掘算法進(jìn)行研究,主要工作如下:(1)利用船舶綜合信息服務(wù)系統(tǒng),對(duì)船舶AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、解碼、存儲(chǔ)入庫等操作,并在AIS數(shù)據(jù)庫內(nèi)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)清理工作,為后續(xù)深入研究船舶靠泊行為特征奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ);(2)基于海上交通工程理論,重新定義廣義船舶靠泊行為;綜合廣義船舶靠泊行為和靠泊操縱三要素的概念,提出船舶靠泊行為特征,由此建立靠泊船OD航跡距離模型;(3)基于靠泊船OD航跡距離模型中各航跡點(diǎn)的離散分布的特征,在SQL Server分別設(shè)計(jì)了查詢特定區(qū)域AIS數(shù)據(jù)的算法、靠泊船OD航跡距離算法、對(duì)地航速與船首向變化率挖掘算法;并在OD航跡距離算法中嵌入航海學(xué)上的中分緯度算法,用于計(jì)算各相鄰航跡點(diǎn)之間的距離,并對(duì)其進(jìn)行無量綱的標(biāo)準(zhǔn)化處理,以彰顯船舶靠泊行為特征的普適性;(4)選取靠泊廈門海滄和嵩嶼、天津北疆和東疆港區(qū),船長200米以上的集裝箱船舶作為研究對(duì)象。按照船長區(qū)間[200,250]、(250,300]、(300,350]、(350,400]將集裝箱船分別分為小型、中型、大型、超大型等四類,并重點(diǎn)針對(duì)中型、大型和超大型船舶的靠泊行為特征進(jìn)行分析研究,得到船舶靠泊操縱過程中相關(guān)動(dòng)態(tài)參數(shù)的建議區(qū)間。結(jié)果表明,船舶靠泊行為特征挖掘算法能有效地提煉出相關(guān)數(shù)據(jù),并能初步展示不同船舶在靠泊操縱過程中其行為特征的內(nèi)在規(guī)律,以及它們相互之間的關(guān)聯(lián)性。這為下一步研究靠泊操縱過程中的其他各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)奠定基礎(chǔ);也為主管部門發(fā)現(xiàn)不同類型船舶的靠泊操縱習(xí)慣提供依據(jù);還為一線的引航員或船舶自引人員制訂適合于不同類型船舶的靠泊操縱動(dòng)態(tài)參數(shù)搭配方案、優(yōu)化靠泊操縱提供了可能。
【關(guān)鍵詞】：AIS信息 船舶靠泊行為特征 靠泊操縱三要素 數(shù)據(jù)挖掘 SQL Server
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U675.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 主要符號(hào)表10-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 選題的研究目的和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 船舶AIS數(shù)據(jù)應(yīng)用的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 保障船舶靠泊航行安全的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)14-15
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容15
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 船舶綜合信息服務(wù)系統(tǒng)及相關(guān)基礎(chǔ)理論16-25
• 2.1 數(shù)據(jù)挖掘概述16-18
• 2.1.1 數(shù)據(jù)挖掘16
• 2.1.2 數(shù)據(jù)挖掘的流程16-17
• 2.1.3 常用數(shù)據(jù)挖掘方法概述17-18
• 2.2 船舶綜合信息服務(wù)系統(tǒng)18-24
• 2.2.1 系統(tǒng)介紹及功能展示18-20
• 2.2.2 AIS數(shù)據(jù)解碼20-22
• 2.2.3 AIS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)22-23
• 2.2.4 AIS數(shù)據(jù)清理23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 船舶靠泊行為特征挖掘算法設(shè)計(jì)25-39
• 3.1 船舶靠泊行為特征概述25-28
• 3.1.1 船舶靠泊行為25
• 3.1.2 船舶靠泊行為特征25-27
• 3.1.3 船舶靠泊行為特征挖掘的總體流程27-28
• 3.2 靠泊船OD航跡距離模型及關(guān)鍵問題分析28-29
• 3.2.1 靠泊船OD航跡距離模型28
• 3.2.2 關(guān)鍵問題分析28-29
• 3.3 查詢特定區(qū)域AIS數(shù)據(jù)的算法設(shè)計(jì)29-33
• 3.3.1 查詢凸多邊形區(qū)域AIS數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.2 查詢規(guī)則閉合曲線區(qū)域AIS數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)32-33
• 3.4 靠泊船OD航跡距離算法設(shè)計(jì)33-36
• 3.4.1 算法的主要思想33-34
• 3.4.2 算法步驟及說明34-36
• 3.4.3 算法特性分析36
• 3.5 對(duì)地航速、船首向變化率挖掘算法設(shè)計(jì)36-38
• 3.5.1 算法的主要思想36-37
• 3.5.2 主要算法步驟37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第4章 船舶靠泊行為特征挖掘算法實(shí)例研究39-56
• 4.1 引言39
• 4.2 集裝箱船的操縱性能概述39-40
• 4.3 集裝箱船靠泊行為特征研究40-54
• 4.3.1 研究范圍及對(duì)象的確定40-41
• 4.3.2 靠泊航速分布41-49
• 4.3.3 靠攏角度分布49-51
• 4.3.4 對(duì)地航速變化率分布51-53
• 4.3.5 船首向變化率分布53-54
• 4.4 結(jié)果應(yīng)用54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 結(jié)論56-57
• 5.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 在學(xué)期間科研成果情況63

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