CN109918608B - 一种提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法,包括以下步骤:沿海岸线划分出的多个0.1°×0.1°格网,每个格网的中心点,作为渔船进出港的起止点,在每个格网中的一段海岸线上标注一个点,以整个海岸线上标注的点作为海岸线点;计算同一港口格网中船位时间序列上首尾两点的时间差,确定渔船进港或出港位置;采用球面上两点间距离的公式计算航次的航程,离岸距离和离港距离。本发明能够适用于从北斗船位数据中提取渔船作业航次。
Description
技术领域
本发明涉及渔船船位数据应用技术领域,特别是涉及一种提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法。
背景技术
渔船监测系统(VMS,Vessel Monitoring System)能够提供渔船时间、位置和动态信息,目前我国渔船安装北斗船载终端6万余艘,CDMA公众移动通讯设备11万艘,初步实现对海洋渔船船位的实时联络及跟踪监控。由于北斗卫星传送的经纬度船位数据的时间分辨率为3分钟,空间分辨率约为10米,时空精度高,实时性强。已有的方法不适用于高时间分辨率的北斗卫星的船位数据分析,目前没有专门基于北斗船位数据的渔船离岸离港距离提取的方法。需要找到通用的渔船离岸离港距离的计算方法,用来提取基于高时间分辨率的北斗船位数据的渔船航次。现有专利《一种基于船位数据提取航次的方法》(CN201410572613.2)中提取了航次,但是其无法提取离岸和离港距离的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法,能够适用于从北斗船位数据中提取渔船作业航次。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法,包括以下步骤:
(1)沿海岸线划分出的多个0.1°×0.1°格网,每个格网的中心点,作为渔船进出港的起止点,在每个格网中的一段海岸线上标注一个点,以整个海岸线上标注的点作为海岸线点;
(2)获取渔船进入同一港口格网的船位时间序列上首尾两点的时间差,所述时间差超出一定范围时,将该港口格网设定为渔船进港或出港位置;
(3)根据每个船位点的经纬度数据,通过球面上两点的距离公式,计算出整个航次的航程船位点到海岸线点的最短距离Sla=R*cos-1[cosβicosβjcos(αi-αj)+sinβisinβj]作为离岸距离,船位点到海岸线点到进港或出港位置的最短距离Slg=R*cos-1[cosβmcosβjcos(αm-αj)+sinβmsinβj]作为离港距离,其中,R为球体半径,αj为一个航次中第j个船位点的经度角,βj为一个航次中第j个船位点的纬度角,αi为第i个海岸线点的经度角,βi为第i个海岸线点的纬度角,m=0表示渔船出海的一个航次的出港点,m=1表示渔船出海一个航次的入港点,αm表示出港点或入港点的经度角,βm表示出港点或入港点的纬度角;
(4)对计算出的离岸距离和离港距离进行筛选,计算出累计离岸离港距离和平均离岸离港距离,提取作业航次。
所述步骤(1)中的格网包括四种空间关系,分别为:独立的一个港口格网,两个港口格网中间间隔多个非港口的格网,两个港口格网相邻和两个港口格网间间隔一个非港口格网。
所述步骤(2)中获取渔船在港口格网中的进港与出港的时间差时至少需要两个点。
所述步骤(3)中离岸距离的最短距离,为船位点与海岸线点连线的跨度不能同时超过经纬度0.1°范围的连线距离。
所述步骤(4)中以小时为单位筛选距离,选择一小时内渔船的平均离岸离港距离、最小离岸离港距离,或距离某时刻最近的时间点上的渔船离岸离港距离。
有益效果
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本发明沿着海岸线进行格网划分,每个格网的中心点,作为渔船进出港的起止点,每个格网中的一段海岸线上标注一个点,整个海岸线上标注的点作为海岸线点;计算同一港口格网内船位时间序列上首尾船位的时间差,确定渔船出港或进港位置;通过球面上两点间距离的公式计算每个船位点的离岸离港距离,经过筛选计算得到累计离岸离港距离和平均离岸离港距离,提取渔船作业航次。
附图说明
图1是渔船航次与港口格网空间叠加关系示意图;
图2是中国近海港口格网和海岸线点示意图;
图3是中国近海海岸线点示意图;
图4是港口格网间的关系示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于渔船船位数据提取渔船作业离岸离港距离和作业航次的方法,包括以下步骤:沿海岸线划分出的多个0.1°×0.1°格网,每个格网的中心点,作为渔船进出港的起止点,在每个格网中的一段海岸线上标注一个点,以整个海岸线上标注的点作为海岸线点;计算同一港口格网中船位时间序列上首尾两点的时间差,确定渔船进港或出港位置;采用球面上两点间距离的公式计算航次的航程,离岸距离和离港距离。
渔船出海作业过程中,船载北斗终端发送船位、时间、航速等信息,位置点记录的时间间隔约3min,渔船出海的每个航次由一系列时间序列船位点组成。
1.港口格网和海岸线点
港口格网是沿着海岸线,在海岸线附近划分出的多个0.1°×0.1°格网,每个格网的中心点,作为渔船进出港的起止点。图1中A、C、D处,格网中心的方块所在的格网中心点作为位置是港口,其他港口格网都有中心点,图中没有标出。中国近海港口格网划分情况如图2所示。
海岸线点是沿着海岸线,按照0.1°×0.1°格网切海岸线,每个格网中的一段海岸线上标注一个点,整个海岸线上标注的点作为海岸线点。图1中A、B、C、D处,海岸线上的圆点是海岸线点。中国近海海岸线点划分情况如图3所示。
港口格网中心点和海岸线点不一定在同一个位置,如图1中,在C处港口格网中心点和海岸线点不在同一位置,在A、D处,格网中心点和海岸线点在同一位置。
2.通过格网计算渔船的进港与出港
渔船在港口格网内至少有两个点才能计算渔船的进港与出港,港口格网间的空间关系有四种,如图4所示,(a)独立的一个港口格网,(b)两个港口格网中间间隔多个非港口的格网(c)两个港口格网相邻(d)两个港口格网间间隔一个非港口格网。获取渔船进入同一个港口格网的第一个点(P1),和最后一个点(P2),两个点的时间差大于指定的一个时间,即设定为渔船进港与出港的位置。
3.航次的航程
航次是指渔船从某港口格网出海,在海上经过一段时间作业,之后返回到某个港口格网的过程。图中有两个航次,分别是航次1和航次2。航次1从港口格网A出发,经过海上捕捞作业,在港口格网C返港;航次2从港口格网D出发,经过海上捕捞作业,在港口格网D返港;
渔船出海的每个航次由一系列时间序列船位点组成,航程是各船位点间距离的和,前后两个位置点间的距离,通过球面上两点间距离的公式计算获得。
αj为一个航次中第j个船位点的经度角,βj为一个航次中第j个船位点的纬度角,其中R为球体半径。
4.离岸距离
渔船的每个航次由多个点组成,每个点到岸线点的最短距离为航次中点的离岸距离,一个航次中筛选出的船位点离岸距离的和为累加离岸距离,累加离岸距离除以筛选点数据量为平均离岸距离。
海岸线点有k个,第i个经度角αi,纬度角βi,一个航次有n个船位点,第j个船位点的经度角αj,纬度角βj;
第j个船位点的离岸距离为
Sla=R*cos-1[cosβicosβjcos(αi-αj)+sinβisinβj],{i|i∈(0,1,2,…,k)}{j|j∈(0,1,2,…n)}
以图1中航次1中的船位a和b,航次2的船位点c为例,航次1的船位点a的离岸距离为aA,航次1的船位点b的离岸距离为bB,航次2的船位点c的离岸距离为cE。
5.离港距离
渔船的每个航次由多个点组成,每个点到出港位置或进港位置的最短距离为航次中点的离港距离,一个航次中筛选出的船位点离港距离的和为累加离港距离,累加离港距离除以筛选点数据量为平均离港距离。
渔船出海的一个航次由一个出港点和一个入港点,出港点m=0,入港点m=1,其经度角为αm,纬度角βm,一个航次有n个船位点,第j个船位点的经度角αj,纬度角βj;
第j个船位点的离港距离为
Slg=R*cos-1[cosβmcosβjcos(αm-αj)+sinβmsinβj],{i|i∈(0,1)}{j|j∈(0,1,2,…,n)}
航次的累加离港距离为
以图1中航次1中的船位a和b,航次2的船位点c为例,航次1的船位点a的离港距离为aA,航次1的船位点b的离港为bC’,航次2的船位点c的离港为cD。
航次1的船位点a的离岸距离和离港距离相同,航次1的船位点b、航次2的船位点c,离岸距离和离港距离不同。
6.船位点筛选处理
渔船出海记录位置点的时间间隔约3min,一个航次记录的船位点较多,实际应用中为了减少数据量,当渔船航速低时,设置的时间间隔长,当渔船航速高时,设置的时间间隔约3分钟,因此各时间段的船位点数量存在差别,影响离岸距离和离港距离计算的准确性。离岸距离和离港距离是特征数据,以小时为单位,选择一小时内的平均距离、最小距离,或者接近某个时刻最近的点。
第i小时内各船位点的平均距离,作为第i小时的离岸距离或离港距离
第i小时内各船位点的最小距离,作为第i小时的离岸距离或离港距离
第i小时内各船位点,最接近i时刻的点的距离,作为第i小时的离岸距离或离港距离
7.航程及离港与离岸距离数据输出
通过港口格网计算渔船的进港与出港的时间、经纬度、时间差,然后输出,输出字段包括:港口格网中前一点时间、港口格网中前一点经度、港口格网中前一点纬度、港口格网中后一点时间、港口格网中后一点经度、港口格网中后一点纬度、前后两点时间差(单位小时)。如表1所示。
表1
字段名称 | 类型 | 说明 |
p1time | datetime | 港口格网中前一点时间 |
p1lon | float | 港口格网中前一点经度 |
p1lat | float | 港口格网中前一点纬度 |
p2time | datetime | 港口格网中后一点时间 |
p2lon | float | 港口格网中后一点经度 |
p2lat | float | 港口格网中后一点纬度 |
span | float | 前后两点时间差,单位小时 |
筛选航次中的船位点,根据航程、离岸距离、离港距离计算方法输出数据,字段内容包括:出港时间、出港经度、出港纬度、进港时间、进港经度、进港纬度、航次点数、航次里程、航次时间(单位小时)、离岸(或离港)筛选的点数、离港累计距离、离岸累计距离。如表2所示。
表2
字段名称 | 类型 | 说明 |
outtime | datetime | 出港时间 |
outlon | float | 出港经度 |
outlat | float | 出港纬度 |
intime | datetime | 进港时间 |
inlon | float | 进港经度 |
inlat | float | 进港纬度 |
pnum | int | 航次点数 |
length | float | 航次里程 |
timespan | float | 航次时间,单位小时 |
lagnum | int | 离岸,离港筛选的点数 |
lglength | float | 离港累计距离 |
lalength | float | 离岸累计距离 |
下面以浙江某张网渔船为例,提取的2016年和2017年的渔船的进港与出港点,如表3所示。其航程、离岸距离、离港距离,如表4所示。不难发现,通过本发明的方法能够快速提取出渔船的离岸距离和离港距离,适用于从北斗船位数据中提取渔船作业航次。
表3
表4
Claims (3)
1.一种提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)沿海岸线划分出的多个0.1°×0.1°格网,每个格网的中心点,作为渔船进出港的起止点,在每个格网中的一段海岸线上标注一个点,以整个海岸线上标注的点作为海岸线点;
(2)获取渔船进入同一港口格网的船位时间序列上首尾两点的时间差,所述时间差超出指定范围时,将该港口格网设定为渔船进港或出港位置;
(3)根据每个船位点的经纬度数据,通过球面上两点的距离公式,计算出整个航次的航程船位点到海岸线点的最短距离Sla=R*cos-1[cosβicosβjcos(αi-αj)+sinβisinβj]作为离岸距离,船位点到海岸线点到进港或出港位置的最短距离Slg=R*cos-1[cosβmcosβjcos(αm-αj)+sinβmsinβj]作为离港距离,其中,R为球体半径,αj为一个航次中第j个船位点的经度角,βj为一个航次中第j个船位点的纬度角,αi为第i个海岸线点的经度角,βi为第i个海岸线点的纬度角,m=0表示渔船出海的一个航次的出港点,m=1表示渔船出海一个航次的入港点,αm表示出港点或入港点的经度角,βm表示出港点或入港点的纬度角;其中,离岸距离的最短距离为船位点与海岸线点连线的跨度不能同时超过经纬度0.1°范围的连线距离;
(4)对计算出的离岸距离和离港距离进行筛选,计算出累计离岸离港距离和平均离岸离港距离,提取作业航次;其中以小时为单位筛选距离,选择一小时内渔船的平均离岸离港距离、最小离岸离港距离,或距离某时刻最近的时间点上的渔船离岸离港距离。
2.根据权利要求1所述的提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法,其特征在于,所述步骤(1)中的格网包括四种空间关系,分别为:独立的一个港口格网,两个港口格网中间间隔多个非港口的格网,两个港口格网相邻和两个港口格网间间隔一个非港口格网。
3.根据权利要求1所述的提取渔船作业航次中离岸和离港距离的方法,其特征在于,所述步骤(2)中获取渔船在港口格网中的进港与出港的时间差时至少需要两个点。
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