一种港口口岸间主航道的自动生成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种港口口岸间主航道的自动生成方法及系统，所述方法包括：对来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库积累的轨迹数据进行清洗，得到能够关联真实船舶航次、船舶舱单的轨迹数据；统计各种时间维度下的有效船舶航次；对于有效航次数量大于或等于预设航次数量的时间片段，将这些时间片段的轨迹数据分别进行空间聚类分析，获得这些时间片段下两个港口口岸间的主航道；对于有效航次数量小于预设航次数量的时间片段，取上一个进行空间聚类分析的时间片段所获得的两个港口口岸间的主航道。本发明专利技术方便小型船舶航行自动行驶，为新的小型船舶开展港口间航行提供参考，同时为缉私部门识别船舶航行行为，对偏航等异常行为进行风险预警。

Automatic generation method and system for main channel between port ports

The invention discloses a system and a method for automatically generating the main channel between the ports, the method comprises: cleaning the trajectory data of small ships between Hong Kong and Macau customs clearance system accumulated, can get related real ship voyage, ship's manifest trajectory data; statistical time dimension is effective for ship voyage; effective voyage number greater than or equal to the preset number of voyage time segments, will track data these time slices were spatial clustering analysis, the main channel of the two time segments between the ports; for the effective number is less than a preset number of voyage voyage time fragment, take the main channel two ports on a space clustering analysis of the fragment obtained by the time. The invention is convenient for small ships to navigate automatically, provides reference for carrying out inter harbour navigation of new small ships, and simultaneously identifies the sailing behavior of ships for the anti smuggling departments, and carries out risk early warning for abnormal behaviors such as yaw.

【技术实现步骤摘要】
一种港口口岸间主航道的自动生成方法及系统
本专利技术涉及一种航线生成方法及系统，尤其是一种港口口岸间主航道的自动生成方法及系统。属于航线生成领域。
技术介绍
借鉴陆路快速通关改革的成功经验，针对珠江水域来往港澳小型船舶的运营和管理现状，遵循“借助社会力量，利用公网资源，加强动态监控，实现快速通航”的开发设计思路，广东南方海岸科技服务有限公司(以下简称“南方海岸”)于2001年开发了“来往港澳小型船舶快速通关系统”(以下简称小船系统)，2002年开始在广州海关进行了推广应用，初步实现了“有效监管”和“高效运作”的统一。2003年在海关总署广东分署的统一指导下，小船系统在广东省内多个关区进行了推广，逐步覆盖到了广州海关、黄埔海关、深圳海关、拱北海关、江门海关、汕头海关、湛江海关等7个关区。2005年，小船系统在泛珠区域海关内得到推广应用，应用至泛珠区域所有有小船监管业务的广东、广西、海南、福建四省11个直属海关，现场监管点覆盖了70多个码头。经过十五年的成功运营基础，南方海岸积累了丰富的船舶航行轨迹数据，包括粤港澳通关过程中的所有港口口岸通航航道数据。但目前小船系统没有涉及港口口岸间的主航道分析，船舶在港口口岸间航行时，主要还是依赖船主的经验知识，无法形成自动航道路径，而且对于海关缉私部门，不能自动识别船舶航行行为，对船舶轨道偏移等异常行为无法及时发现，导致存在船舶在航行过程中偏离航道进行走私等违法现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种港口口岸间主航道的自动生成方法，该方法能够根据历史数据，自动生成任意两个港口口岸间的主航道，主航道可以作为航道偏离数据分析的基础数据，方便小型船舶航行自动行驶，为新的小型船舶开展港口间航行提供参考，同时为缉私部门识别船舶航行行为，对偏航等异常行为进行风险预警。本专利技术的另一目的在于提供一种港口口岸间主航道的自动生成系统。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种港口口岸间主航道的自动生成方法，所述方法包括：对来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库积累的轨迹数据进行清洗，得到能够关联真实船舶航次、船舶舱单的轨迹数据；其中，所述轨迹数据包括船舶编号、船舶经纬度位置、船舶航次号和船舶速度；按照时间、港口分类将清洗后得到的轨迹数据存储到分布式计算平台，并统计各种时间维度下的有效船舶航次；当选择一种时间维度作为分析维度后，将所选择时间维度中每个时间片段的有效航次数量分别与预设航次数量进行比较；对于有效航次数量大于或等于预设航次数量的时间片段，将这些时间片段的轨迹数据分别进行空间聚类分析，获得这些时间片段下两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库；对于有效航次数量小于预设航次数量的时间片段，取上一个进行空间聚类分析的时间片段所获得的两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。进一步的，所述方法还包括：当来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库的时间片段更新后，将更新时间片段的有效航次数量与预设航次数量进行比较；当更新时间片段的有效航次数量大于或等于预设航次数量时，对更新时间片段的轨迹数据进行空间聚类分析，获得更新时间片段下两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库；当更新时间片段的有效航次数量小于预设航次数量时，取上一个进行空间聚类分析的时间片段所获得的两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。进一步的，所述空间聚类分析具体包括：对于两个港口口岸间轨迹数据的每个轨迹点，计算每个轨迹点分别落在哪个水域网格内；其中，所述水域网格为矩形；根据每个水域网格内的轨迹点数量，确定阈值，执行如下步骤：A、若轨迹点数量大于阈值的水域网格，则判断为稠密水域网格，若轨迹点数量小于或等于阈值的水域网格，则判断为非稠密水域网格，并设置所有水域网格为未处理水域网格；B、当某个水域网格为稠密水域网格时，创建一个队列，将该稠密水域网格置入队列，并设置为已处理水域网格，检查该稠密水域网格的所有邻接的未处理水域网格；C、若邻接的未处理水域网格为稠密水域网格，则该水域网格放入队列，并设置为已处理水域网格；若邻接的未处理水域网格为非稠密水域网格，则直接将该水域网格设置为已处理水域网格；D、轮询放入队列的稠密水域网格的邻接水域网格，直至没有邻接未处理水域网格；E、轮询所有未处理稠密水域网格，找出稠密水域网格簇；F、若稠密水域网格簇大于1，则降低阈值，重复执行上述步骤A～E，直至稠密水域网格簇小于或等于1；G、将所有已处理稠密水域网格作为两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。进一步的，所述对于两个港口口岸间轨迹数据的每个轨迹点，计算每个轨迹点分别落在哪个水域网格内，具体包括：生成水域网格地图，并将水域网格覆盖范围最小经度、最小纬度、最大经度、最大纬度、四个顶点坐标和水域网格索引存入水域网格检索表中；遍历两个港口口岸间轨迹数据的所有轨迹点，并遍历所有的水域网格，判断每个轨迹点是否在水域网格的最小经度、最小纬度、最大经度和最大纬度范围内，获得符合条件的水域网格列表，计算每个轨迹点落在哪个水域网格内。进一步的，所述判断每个轨迹点是否在水域网格的最小经度、最小纬度、最大经度和最大纬度范围内，如下：P.Long>＝[MinLong]AndP.Long<[MaxLong]AndP.Lat>＝[MinLat]AndP.Lat<[MaxLat]；其中，P.Long表示轨迹点P的经度，P.Lat表示轨迹点P的纬度，[MinLong]表示最小经度，[MaxLong]表示最大经度，[MinLat]表示最小纬度，[MaxLat]表示最大纬度；所述计算每个轨迹点落在哪个水域网格内，即判断该轨迹点的横坐标和纵坐标是否夹在某个水域网格的左右边和上下边之间，如下：|P2P|×|P1P2|*|P3P|×|P3P4|<＝0And|P1P|×|P1P4|*|P2P|×|P2P3|<＝0；其中，P1、P2、P3和P4表示某个水域网格的四个顶点，P表示轨迹点。本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：一种港口口岸间主航道的自动生成系统，所述自动生成系统包括：清洗模块，用于对来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库积累的轨迹数据进行清洗，得到能够关联真实船舶航次、船舶舱单的轨迹数据；其中，所述轨迹数据包括船舶编号、船舶经纬度位置、船舶航次号和船舶速度；统计模块，用于按照时间、港口分类将清洗后得到的轨迹数据存储到分布式计算平台，并统计各种时间维度下的有效船舶航次；第一比较模块，用于当选择一种时间维度作为分析维度后，将所选择时间维度中每个时间片段的有效航次数量分别与预设航次数量进行比较；第一分析模块，用于对于有效航次数量大于或等于预设航次数量的时间片段，将这些时间片段的轨迹数据分别进行空间聚类分析，获得这些时间片段下两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库；第一获取模块，用于对于有效航次数量小于预设航次数量的时间片段，取上一个进行空间聚类分析的时间片段所获得的两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。进一步的，所述自动生成系统还包括：第二比较模块，用于当来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库的时间片段更新后，将更新时间片段的有效航次数量与预设航次数量进行比较；第二分析模块，用于当更新时间片段的有效航次数量大于或等于预设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种港口口岸间主航道的自动生成方法，其特征在于：所述方法包括：对来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库积累的轨迹数据进行清洗，得到能够关联真实船舶航次、船舶舱单的轨迹数据；其中，所述轨迹数据包括船舶编号、船舶经纬度位置、船舶航次号和船舶速度；按照时间、港口分类将清洗后得到的轨迹数据存储到分布式计算平台，并统计各种时间维度下的有效船舶航次；当选择一种时间维度作为分析维度后，将所选择时间维度中每个时间片段的有效航次数量分别与预设航次数量进行比较；对于有效航次数量大于或等于预设航次数量的时间片段，将这些时间片段的轨迹数据分别进行空间聚类分析，获得这些时间片段下两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库；对于有效航次数量小于预设航次数量的时间片段，取上一个进行空间聚类分析的时间片段所获得的两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。

【技术特征摘要】
1.一种港口口岸间主航道的自动生成方法，其特征在于：所述方法包括：对来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库积累的轨迹数据进行清洗，得到能够关联真实船舶航次、船舶舱单的轨迹数据；其中，所述轨迹数据包括船舶编号、船舶经纬度位置、船舶航次号和船舶速度；按照时间、港口分类将清洗后得到的轨迹数据存储到分布式计算平台，并统计各种时间维度下的有效船舶航次；当选择一种时间维度作为分析维度后，将所选择时间维度中每个时间片段的有效航次数量分别与预设航次数量进行比较；对于有效航次数量大于或等于预设航次数量的时间片段，将这些时间片段的轨迹数据分别进行空间聚类分析，获得这些时间片段下两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库；对于有效航次数量小于预设航次数量的时间片段，取上一个进行空间聚类分析的时间片段所获得的两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。2.根据权利要求1所述的一种港口口岸间主航道的自动生成方法，其特征在于：所述方法还包括：当来往港澳小型船舶快速通关系统中数据库的时间片段更新后，将更新时间片段的有效航次数量与预设航次数量进行比较；当更新时间片段的有效航次数量大于或等于预设航次数量时，对更新时间片段的轨迹数据进行空间聚类分析，获得更新时间片段下两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库；当更新时间片段的有效航次数量小于预设航次数量时，取上一个进行空间聚类分析的时间片段所获得的两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。3.根据权利要求1或2所述的一种港口口岸间主航道的自动生成方法，其特征在于：所述空间聚类分析具体包括：对于两个港口口岸间轨迹数据的每个轨迹点，计算每个轨迹点分别落在哪个水域网格内；其中，所述水域网格为矩形；根据每个水域网格内的轨迹点数量，确定阈值，执行如下步骤：A、若轨迹点数量大于阈值的水域网格，则判断为稠密水域网格，若轨迹点数量小于或等于阈值的水域网格，则判断为非稠密水域网格，并设置所有水域网格为未处理水域网格；B、当某个水域网格为稠密水域网格时，创建一个队列，将该稠密水域网格置入队列，并设置为已处理水域网格，检查该稠密水域网格的所有邻接的未处理水域网格；C、若邻接的未处理水域网格为稠密水域网格，则该水域网格放入队列，并设置为已处理水域网格；若邻接的未处理水域网格为非稠密水域网格，则直接将该水域网格设置为已处理水域网格；D、轮询放入队列的稠密水域网格的邻接水域网格，直至没有邻接未处理水域网格；E、轮询所有未处理稠密水域网格，找出稠密水域网格簇；F、若稠密水域网格簇大于1，则降低阈值，重复执行上述步骤A～E，直至稠密水域网格簇小于或等于1；G、将所有已处理稠密水域网格作为两个港口口岸间的主航道，并存储到结果数据库。4.根据权利要求3所述的一种港口口岸间主航道的自动生成方法，其特征在于：所述对于两个港口口岸间轨迹数据的每个轨迹点，计算每个轨迹点分别落在哪个水域网格内，具体包括：生成水域网格地图，并将水域网格覆盖范围最小经度、最小纬度、最大经度、最大纬度、四个顶点坐标和水域网格索引存入水域网格检索表中；遍历两个港口口岸间轨迹数据的所有轨迹点，并遍历所有的水域网格，判断每个轨迹点是否在水域网格的最小经度、最小纬度、最大经度和最大纬度范围内，获得符合条件的水域网格列表，计算每个轨迹点落在哪个水域网格内。5.根据权利要求4所述的一种港口口岸间主航道的自动生成方法，其特征在于：所述判断每个轨迹点是否在水域网格的最小经度、最小纬度、最大经度和最大纬度范围内，如下：P.Long>＝[MinLong]AndP.Long<[MaxLong]AndP.Lat>＝[MinLat]AndP.Lat<[MaxLat]；其中，P.Long表示轨迹点P的经度，P.Lat表示轨迹点P的纬度，[MinLong]表示最小经度，[MaxLong]表示最大经度，[MinLat]表示最小纬度，[MaxLat]表示最大纬度；所述计算每个轨迹点落在哪个水域网格内，即判断该轨迹点的横坐标和纵坐标是否夹在某个水域网格的左右边和上下边之间，如下：|P2P|×|P1P2|*|P3P|×|P3P4|<＝0And|P1P|×|P1P4|*|P2P|×|P2P3|<＝0；其中，P1、P2、P3和P4表示某个水域网格的四个顶点，P表示轨迹点。6.一种港口口岸间主航道的自动生成系统，其特征在于：所述自动生成系统包括：清...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡梦琪，谢俊平，任厚来，曹庭毅，赵英，
申请(专利权)人：广东南方海岸科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44