基于船舶轨迹挖掘的海上航路网络构建方法

作     者：项迪 黄亮 周春辉 文元桥 黄亚敏 戴红良 XIANG Di;HUANG Liang;ZHOU Chunhui;WEN Yuanqiao;HUANG Yamin;DAI Hongliang

作者机构：武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉430063 武汉理工大学航运学院武汉430063 武汉理工大学三亚科教创新园海南三亚572000 浙江省交通运输科学研究院杭州310039 

基　　金：海南省科技计划三亚崖州湾科技城自然科学基金联合项目(2021JJLH0012) 浙江省重点研发计划(2021C01010) 国家重点研发计划项目(2021YFB2600300)资助 

出 版 物：《交通信息与安全》 (Journal of Transport Information and Safety)

年 卷 期：2023年第41卷第3期

页      码：69-79页

摘      要：海上航路网络是船舶海上交通活动特征的时空表征,也是船舶航路规划、行为辨识、轨迹预测的重要基础。海量的船舶历史轨迹数据为自动提取海上航路网络提供了基础数据,但受轨迹数据噪声和密度分布不均匀的影响,传统航路网络自动提取方法存在网络节点识别准确性差、网络边连接错误率高等问题。针对上述问题,研究了1种基于船舶轨迹时空特征挖掘的海上航路网络自动构建方法。定义了海上航路网络的3种航路点类型,即停留点、出入点和航路转向点,设计了基于轨迹时空特征的航路点提取方法;提出了基于累计转向特征的航路转向点过滤策略,可有效去除船舶避碰、船舶徘徊等局部活动产生的非航路转向点;根据不同种类航路点的分布特征,综合利用DBSCAN聚类算法和凸包算法从航路点集合中提取和生成航路网络节点集合;定义了航路网络节点的有效连接规则,从原始轨迹中提取航路网络节点之间的轨迹簇,根据轨迹簇的统计特征生成航路网络节点之间的有向加权边,形成有向加权的海上航路网络。以珠江口水域为实验区域,对所提方法进行有效性验证,结果表明:所提方法可提取71个3类航路网络节点和200条航路路线;航路网络节点识别准确率与误识别率分别为86.42%和1.23%;航路网络边连接的准确率接近95%。所提方法能够有效识别海上航路的关键航路点及主要路线,实现航路网络的自动构建。

主 题 词：智能交通 船舶轨迹 航路网络生成模型 时空特征挖掘 航路提取 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 0835[0835] 0811[工学-水利类] 081202[081202] 0812[工学-测绘类] 

D　O　I：10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.03.008

馆 藏 号：203123422...