一种基于AIS数据的港口布局规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于AIS数据的港口布局规划方法及系统，收集海量船舶的AIS数据并归纳不同船舶类型的AIS数据中的船舶入港特征，根据船舶入港特征建立停靠港口的所有船舶类型的停靠需求集合；提取当前港口的布局规划参数，从布局规划参数中获取与船舶入港特征具有关联关系的布局特征并建立布局特征模型，计算停靠需求集合与布局特征模型的匹配系数，并以匹配系数作为调控因素重新宏观调整布局特征模型的布局特征；将港口按照调整后的布局特征模型重新规划，建立重新规划后的布局特征模型与停靠该港口的船舶之间的分配关系；本发明专利技术得到港口对应不同船舶类型的泊位分布需求，港口的布局特征模型依据需求重新布局规划，提高港口工作效率。口工作效率。口工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AIS数据的港口布局规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及港口布局规划
，具体涉及一种基于AIS数据的港口布局规划方法及系统，在港口布局规划的初始阶段，即利用停靠该港口的所有船舶AIS数据进行个性化规划，以使得该港口最大化满足停靠该港口的船舶停靠需求。

技术介绍

[0002]船舶自动识别系统，是指一种应用于船和岸、船和船之间的海事安全与通信的新型助航系统。常由VHF通信机、GPS定位仪和与船载显示器及传感器等相连接的通信控制器组成，能自动交换船位、航速、航向、船名、呼号等重要信息。装在船上的AIS在向外发送这些信息的同时，同样接收VHF覆盖范围内其他船舶的信息，从而实现了自动应答。
[0003]港口规划是指对未来一定时期内港口布局和发展规模的预测和谋划，是根据国民经济发展规划和水运交通事业发展的客观需要，对港口的发展所进行的总体、长远的定位、布置和规划，对港口的提前布局规划可以在有效的港口空间内发挥最大的引航效率，有效的避免船舶入港时的排队混乱拥挤情况，现有的港口布局规划方法大多为先基于对现有港口的普查式调研结果，或者常规的港口规划通用方式建立一个初步的港口布局规划结果，然后只有在船舶入港时，依据即将停靠该港口的船舶AIS数据，为船舶分配一个泊位。
[0004]上述港口布局规划方法还存在的缺陷为：在初始的港口布局规划过程中，没有考虑每个港口的具体分配的规格尺寸，以及每个港口停靠的船舶特征，导致直接引用其他港口的布局方式进行布局规划时，就已经使得该港口没有针对该港口停靠的船舶实际AIS数据进行个性化的规划，因此后期利用停靠该港口的船舶AIS数据，为船舶分配一个泊位时，很有可能造成船舶停靠的时间长，港口运行效率低下的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于AIS数据的港口布局规划方法及系统，以解决现有技术中在初始的港口布局规划过程中，没有考虑每个港口的具体分配的规格尺寸，以及每个港口停靠的船舶特征，直接引用其他港口的布局方式进行布局规划的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0007]一种基于AIS数据的港口布局规划方法，包括以下步骤：
[0008]步骤100、收集海量船舶的AIS数据并归纳不同船舶类型的AIS数据中的船舶入港特征，根据所述船舶入港特征建立停靠港口的所有船舶类型的停靠需求集合；
[0009]步骤200、提取当前港口的布局规划参数，从布局规划参数中获取与所述船舶入港特征具有关联关系的布局特征并建立布局特征模型，计算停靠需求集合与布局特征模型的匹配系数，并以匹配系数作为调控因素重新宏观调整所述布局特征模型的布局特征；
[0010]步骤300、将港口按照调整后的所述布局特征模型重新规划，且根据单个船舶的船舶入港特征以及停靠需求集合，建立重新规划后的所述布局特征模型与停靠该港口的船舶之间的分配关系。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤100中，划分船舶类型主要以船舶规格尺寸划分为不同规格的船舶，且不同船舶类型的船舶入港特征包括船舶入港动态特征和船舶入港静态特征；
[0012]其中，所述船舶入港静态特征具有表示船舶中与停靠港口有关的固定信息参数，所述船舶入港动态特征具体表示船舶在驶入港口之前以及驶入港口时的航行动态参数。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤100中，建立停靠港口的所有船舶类型的停靠需求集合的具体实现方式为：
[0014]基于停靠港口的所有船舶类型的船舶入港静态特征进行机械学习训练，确定对港口规格总需求特征以及港口泊位子需求特征；
[0015]基于停靠港口的所有船舶类型的船舶入港动态特征进行深度学习训练，确定对港口的布局定义需求特征；
[0016]将所述港口规格总需求特征、港口泊位子需求特征以及布局定义需求特征汇聚至同一集合中作为停靠需求集合。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤200中，建立布局特征模型的具体实现步骤为：
[0018]以相同的入港船舶数量以及港口的最优引航效率为基准，从多个具有不同布局规划参数的现有港口的历史数据中筛选出标准特征参数，且以标准特征参数校正所述船舶入港特征；
[0019]从当前港口的布局规划参数中获取与所述船舶入港特征具有关联关系的布局特征，以布局特征作为自变量建立布局特征模型；
[0020]其中，所述布局特征包括与校正后的所述船舶入港特征的需求关联距离近的正向布局特征，以及校正后的与所述船舶入港特征的需求关联距离远的逆向布局特征，所述正向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值小，所述逆向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值大。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，计算停靠需求集合与布局特征模型的匹配系数的实现步骤为：
[0022]确定所述停靠需求集合中不同的船舶入港特征的权重系数；
[0023]以正向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值，以及逆向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值为参考值；
[0024]通过逻辑计算公式将不同船舶入港特征的权重系数，以及不同船舶入港特征与其对应的规划参数值的差值形成的参考值进行乘积和累积计算，得到每个船舶入港特征与对应的布局特征之间的独立匹配系数，以及停靠需求集合与布局特征模型的整体匹配系数。
[0025]作为本专利技术的一种优选方案，以匹配系数作为调控因素重新调整所述布局特征模型的布局特征分为以下两种情况，每个船舶入港特征与对应的布局特征之间的独立匹配系数不合格，以及每个船舶入港特征与对应的布局特征之间的独立匹配系数合格，停靠需求集合与布局特征模型的整体匹配系数与设定的多因素匹配阈值对比不合格，两种情况下以匹配系数作为调控因素重新调整所述布局特征模型的布局特征的实现步骤为：
[0026]将每个船舶入港特征与对应的布局特征之间的独立匹配系数与设定的单因素匹配阈值进行对比，分别根据每个独立匹配系数与设定的匹配阈值的对比结果调整每个独立
的布局特征，以使得每个船舶入港特征与对应的布局特征之间的独立匹配系数达标合格；
[0027]对所有布局特征整体式调配，以在每个船舶入港特征与对应的布局特征之间的独立匹配系数达标合格的前提下，使得停靠需求集合与布局特征模型的整体匹配系数达标合格。
[0028]作为本专利技术的一种优选方案，所述布局特征模型基于所有船舶调整后的港口规格总需求特征以及港口泊位子需求特征，匹配与之对应的港口规格尺寸、划分的泊位总数量以及不同规格尺寸的泊位数量；
[0029]所述布局特征模型基于所有船舶调整后的布局定义需求特征，匹配满足不同船舶的入港停靠时长需求的泊位分布方式。
[0030]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤300中，建立重新规划后的所述布局特征模型具有满足最优引航效率的港口规格尺寸，泊位数量以及泊位分布方式；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AIS数据的港口布局规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤100、收集海量船舶的AIS数据并归纳不同船舶类型的AIS数据中的船舶入港特征，根据所述船舶入港特征建立停靠港口的所有船舶类型的停靠需求集合；步骤200、提取当前港口的布局规划参数，从布局规划参数中获取与所述船舶入港特征具有关联关系的布局特征并建立布局特征模型，计算停靠需求集合与布局特征模型的匹配系数，并以匹配系数作为调控因素重新宏观调整所述布局特征模型的布局特征；步骤300、将港口按照调整后的所述布局特征模型重新规划，且根据单个船舶的船舶入港特征以及停靠需求集合，建立重新规划后的所述布局特征模型与停靠该港口的船舶之间的分配关系。2.根据权利要求1所述的一种基于AIS数据的港口布局规划方法，其特征在于，在步骤100中，划分船舶类型主要以船舶规格尺寸划分为不同规格的船舶，且不同船舶类型的船舶入港特征包括船舶入港动态特征和船舶入港静态特征；其中，所述船舶入港静态特征具有表示船舶中与停靠港口有关的固定信息参数，所述船舶入港动态特征具体表示船舶在驶入港口之前以及驶入港口时的航行动态参数。3.根据权利要求2所述的一种基于AIS数据的港口布局规划方法，其特征在于，在步骤100中，建立停靠港口的所有船舶类型的停靠需求集合的具体实现方式为：基于停靠港口的所有船舶类型的船舶入港静态特征进行机械学习训练，确定对港口规格总需求特征以及港口泊位子需求特征；基于停靠港口的所有船舶类型的船舶入港动态特征进行深度学习训练，确定对港口的布局定义需求特征；将所述港口规格总需求特征、港口泊位子需求特征以及布局定义需求特征汇聚至同一集合中作为停靠需求集合。4.根据权利要求2所述的一种基于AIS数据的港口布局规划方法，其特征在于，在步骤200中，建立布局特征模型的具体实现步骤为：以相同的入港船舶数量以及港口的最优引航效率为基准，从多个具有不同布局规划参数的现有港口的历史数据中筛选出标准特征参数，且以标准特征参数校正所述船舶入港特征；从当前港口的布局规划参数中获取与所述船舶入港特征具有关联关系的布局特征，以布局特征作为自变量建立布局特征模型；其中，所述布局特征包括与校正后的所述船舶入港特征的需求关联距离近的正向布局特征，以及校正后的与所述船舶入港特征的需求关联距离远的逆向布局特征，所述正向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值小，所述逆向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值大。5.根据权利要求4所述的一种基于AIS数据的港口布局规划方法，其特征在于，计算停靠需求集合与布局特征模型的匹配系数的实现步骤为：确定所述停靠需求集合中不同的船舶入港特征的权重系数；以正向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值，以及逆向布局特征的规划参数值与所述船舶入港特征对应的需求值之间的差值为参考值；通过逻辑计算公式将不同船舶入港特征的权重系数，以及不同船舶入港特征与其对应
的规划参数值的差值形成的参考值进行乘积...

【专利技术属性】
技术研发人员：方森松，齐越，徐杏，黄力，董敏，张晓晴，杨琼，董焱赫，金哲飞，
申请(专利权)人：交通运输部规划研究院，
类型：发明
国别省市：