《橋區水域船舶行為識別與可視化套用研究》是依託武漢理工大學，由初秀民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：橋區水域船舶行為識別與可視化套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：初秀民
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
項目以橋區水域水上交通大數據為基礎、以可視分析為手段，針對橋區水域船舶航行安全風險大、安全監管壓力大、海事人員工作繁重亟需提升安全監管的科學化與智慧型化的現狀，開展船舶行為模式識別、橋區水域船舶航行安全風險分析以及可視化呈現等海事安全科學基礎問題的研究。首先提出橋區水域船舶行為數據精確性、一致性、完整性、同一性、時效性的質量保障方法，建立基於機率密度估計的船舶行為時空模型。其次提出基於距離函式船舶行為聚類算法，設計船舶異常行為模式非線性分類器，建立橋區水域船舶行為預測模型和航行安全風險分析模型。最後，提出船舶行為可視化呈現與人機互動方法，設計船舶行為可視化處理系統框架，構建不同地區橋區水域安全監管可視分析實證平台，驗證研究方法的有效性。 通過上述研究，提出基於大數據的船舶行為可視分析的基礎理論，解決橋區水域船舶通航安全風險防控關鍵技術，保障橋區水域通航安全，服務智慧海事的發展。
結題摘要
本研究建立了橋區水域大數據平台。通過實地AIS基站採集、雷達假設、外部數據導入的方式，對橋區多源異構數據進行重構、存儲。基於海量數據，運用插值以及深度學習（RNN）方法，對錯誤數據進行清洗修復，並利用證據合成理論（ER），對雷達、AIS和GPS的多源數據進行融合，以保障數據的精確性和一致性。以大量數據為樣本，根據距離函式船舶行為聚類算法，設計船舶異常行為模式非線性分類器，建立橋區水域船舶行為預測模型和航行安全風險分析模型。在風險模型中，根據橋區實際情況，改進了二元船舶領域模型，加入他船數據集橋墩數據，建立了橋區水域四元船舶領域模型的風險計算方法。在此基礎上，以人機互動方法為技術手段，設計了船舶行為可視化處理系統框架，並構建不同地區橋區水域安全監管可視分析實證平台。其中建立了包含經度，緯度和速度的三維船舶可視化模型方法，以及高維多元的AIS數據可視化模型，通過使用維數控制、交換坐標軸和熱力圖等互動方法對橋區水域船舶態勢，水文條件等多元數據進行直觀展示，並在武漢水域展開了實例套用。 本項目研究實現了橋區水域多源異構數據的清洗及融合，構建了橋區水域船舶四元風險模型，為航道大數據分析及通航安全提供了堅實的基礎；基於可視互動方法，建立了橋區水域船舶安全可視分析平台，推動了航道智慧型化、可視化的發展。
