原文传递
基于船舶行为特征的港口水域布置规划支持系统
| 论文题名： | 基于船舶行为特征的港口水域布置规划支持系统 |
| 关键词： | 船舶行为;港口规划;系统开发;AIS数据 |
| 摘要： | 港口规划编制中的水陆域方案，是指导港口发展的纲领性文件。然而在当前规划研究工作中缺少必要的信息化、数字化技术手段支撑，缺乏高效的规划研究模型及方法，使得港口规划研究尚不能适应新形势发展需要。因此，为提高港口水域布置规划编制的效率及量化分析水平，本研究搭建了基于船舶行为特征的港口水域布置规划支持系统。 首先，面向港口水域布置规划编制业务需求将船舶行为定义为常态船舶行为（到达行为、锚泊行为、航道航行行为、靠离泊行为）与非常态船舶行为（会遇行为）的集合并提出港口水域船舶行为特征框架，基于数理统计、数据挖掘等方法对常态船舶行为和非常态船舶行为进行建模，特别地，在非常态船舶行为建模时考虑船舶航行实践提出了基于船速比修正的受限航道动态船舶领域模型及基于动态舷角的会遇态势划分方法，用于识别船舶会遇行为、量化划分船舶会遇态势，在此基础上构建了基于改进DBSCAN算法的会遇规律挖掘模型，通过自主求解最优聚类策略改进了传统密度聚类算法调参复杂的问题； 然后，从系统结构的角度分数据层、模型层、可视化层三个层次对港口水域布置规划支持系统进行原型设计，基于Flask框架采用Python、JavaScript、Html、CSS等技术手段进行Web应用开发，实现数据处理、到达行为特征分析、锚泊行为特征分析、会遇行为特征分析等功能模块及系统内外部接口的开发、调用； 最后，采用天津港水域AIS数据对系统功能模块进行测试应用。 结果表明，本系统能够有效挖掘港口水域船舶行为特征规律。一方面可以通过直观的可视化界面辅助规划人员进行科学决策，另一方面也可以满足后续仿真模型的参数供给，支撑港口规划编制方案比选等业务工作。本研究的创新性成果如下： （1）基于港口规划编制需求提出港口水域船舶行为特征分析框架，并基于Flask框架进行原型系统设计及开发，为系统工程化应用奠定基础； （2）提出一种港口水域船舶会遇行为特征分析方法。构建基于船速比修正的动态船舶领域模型、设计基于动态舷角的会遇态势划分方法并改进DBSCAN算法挖掘会遇关键水域，解决了船舶会遇判别模糊、会遇态势划分不准确、聚类算法调参复杂等问题。 （3）针对目前港口规划编制过程缺乏高效、科学的信息化系统支持的问题，本研究开发了基于船舶行为特征的港口水域布置规划支持系统。该系统能够充分挖掘船舶行为规律，有效提高编制效率及量化分析水平，为港口水域布置规划方案提供技术支撑。 |
| 作者： | 姚沅辛 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 张新宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
