CN114460934B - 破冰船航行可视化指导方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种破冰船航行可视化指导方法、系统、装置及存储介质,涉及海冰区域航行技术领域。破冰船航行可视化指导方法包括:获取破冰船航行的第一AIS数据集和第一海冰数据集,其中,第一AIS数据集包括多个AIS数据,AIS数据包括MMSI号、船舶航迹和船舶速度,第一海冰数据集包括多个海冰数据,海冰数据包括海冰厚度和海冰坐标点;根据多个海冰数据的海冰厚度和海冰坐标点形成海冰地图;将船舶航迹按照经纬度映射在海冰地图上得到航行地图;根据船舶速度和海冰厚度进行多项式回归,得到速度‑厚度回归曲线;根据速度‑厚度回归曲线在航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。本申请能够为破冰船在海冰区域的安全航行提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及海冰区域航行技术领域,尤其涉及一种破冰船航行可视化指导方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
近年来,随着全球变暖,北极海冰呈逐年减少的趋势,部分北极水域在夏季已经可以实现无障碍通航,北极航线的商业价值已日益凸显。为拓宽北极航行的时间周期,实现北极航线的常态化运营,重要举措之一是使用破冰船提供破冰护航服务。由于北极恶劣的航行环境,海冰区域航行的安全保障目前面临巨大挑战,同时目前也缺乏针对破冰船在海冰区域的可靠的航行指导。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种破冰船航行可视化指导方法、系统、装置及存储介质,能够为破冰船在海冰区域的安全航行提供指导。
一方面,本发明实施例提供了一种破冰船航行可视化指导方法,包括以下步骤:
获取破冰船航行的第一AIS数据集和第一海冰数据集,其中,所述第一AIS数据集包括多个AIS数据,所述AIS数据包括MMSI号、船舶航迹和船舶速度,所述第一海冰数据集包括多个海冰数据,所述海冰数据包括海冰厚度和海冰坐标点;
根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图;
将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图;
根据所述船舶速度和所述海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线;
根据所述速度-厚度回归曲线在所述航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。
根据本发明一些实施例,在所述根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图的步骤之前,所述破冰船航行可视化指导方法还包括以下步骤:
根据预设海区坐标条件对所述第一海冰数据集进行数据筛选,得到第二海冰数据集;
对所述第二海冰数据集中海冰坐标点相同的海冰数据进行去重处理,得到第三海冰数据集;
删除所述第三海冰数据集中海冰厚度大于预设厚度的海冰数据得到第四海冰数据集。
根据本发明一些实施例,在所述将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图的步骤之前,所述破冰船航行可视化指导方法还包括以下步骤:
将所述第一AIS数据集中所述MMSI号、所述船舶航迹和所述船舶速度均相同的所述AIS数据进行去重处理,得到第二AIS数据集;
删除AIS数据中在预设区间外的船舶速度得到第三AIS数据集,其中,所述AIS数据属于所述第二AIS数据集。
根据本发明一些实施例,所述根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图包括以下步骤:
对所述第四海冰数据集进行插值处理,得到第五海冰数据集;
将所述第五海冰数据集中的海冰厚度根据对应的海冰坐标点映射到地图上;
根据预设厚度梯度划分地图上的海冰厚度,得到地图上海冰区域的多个海冰圈层,形成所述海冰地图。
根据本发明一些实施例,所述AIS数据还包括船舶破冰等级,所述将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图上包括以下步骤:
对第三AIS数据集中的所述AIS数据中的所述船舶航迹进行抽稀处理;
将经过抽稀处理后的所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上,并显示所述船舶航迹对应的船舶破冰等级,得到所述航行地图。
根据本发明一些实施例,所述根据所述船舶速度和所述海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线包括以下步骤:
对所述第四海冰数据集中的海冰厚度进行数据聚类处理,得到多个海冰厚度类;
对所述第三AIS数据集的所述船舶速度进行数据聚类处理,得到多个船舶速度类;
根据多个所述海冰厚度类和多个所述船舶速度类进行多项式回归,得到所述速度-厚度回归曲线。
根据本发明一些实施例,所述对第三AIS数据集中的所述AIS数据中的所述船舶航迹进行抽稀处理包括以下步骤:
确定所述船舶航迹的起点坐标和终点坐标;
将所述起点坐标作为第一坐标并将所述终点坐标作为第二坐标;
连接所述第一坐标和所述第二坐标得到初始的近似轨迹;
确定原来的所述船舶航迹上与所述近似轨迹的每一段直线段的距离值最大的中间坐标点,并判断该最大距离值是否大于预设距离值,其中,所述直线段起点为第一坐标,终点为第二坐标;
当所述近似轨迹中存在所述最大距离值大于所述预设距离值,则依次连接所述第一坐标、所述中间坐标和所述第二坐标以更新所述近似轨迹,并返回执行所述确定原来的所述船舶航迹上与所述近似轨迹的直线段的距离值最大的中间坐标点,并判断该距离值是否大于预设距离值的步骤;
当所述近似轨迹的所有直线段的对应的最大距离值均小于所述预设距离值,则得到最终的近似轨迹。
另一方面,本发明实施例还提供一种破冰船航行可视化指导系统,包括:
数据采集模块,用于获取破冰船航行的第一AIS数据集和第一海冰数据集,其中,所述第一AIS数据集包括多个AIS数据,所述AIS数据包括MMSI号、船舶航迹和船舶速度,所第一海冰数据集包括多个海冰数据,所述海冰数据包括海冰厚度和海冰坐标点;
可视化分析模块,用于根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图,将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图,根据所述船舶速度和所述海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线;根据所述速度-厚度回归曲线在所述航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。
另一方面,本发明实施例还提供一种破冰船航行可视化指导装置,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得至少一个所述处理器实现如前面所述的破冰船航行可视化指导方法。
另一方面,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如前面所述的破冰船航行可视化指导方法。
本发明上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一:通过采集海冰数据和历史AIS数据后,对采集到的数据分析后得到在海冰区域的指导破冰船航行的航行地图,包括在海冰区域上的航迹和速度指导,能够提高破冰船在海冰区域航行的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种破冰船航行可视化指导方法流程图;
图2是本发明实施例提供的船舶轨迹数据抽稀过程示意图;
图3是本发明实施例提供的一种破冰船航行可视化指导系统示意图;
图4是本发明实施例提供的一种破冰船航行可视化指导装置示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或者类似的标号表示相同或者类似的原件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、左、右等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中,如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
对本申请实施例进行进一步详细说明之前,对本申请实施例中涉及的名词和术语进行说明,本申请实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
MMSI(Maritime Mobile Service Identify,水上移动通信业务标识码),是船舶无线电通信系统在其无线电信道上发送的,能独特识别各类台站和成组呼叫台站的一列九位数字码。
AIS(Automatic identification System,船舶自动识别系统),是一种船舶导航设备,通过AIS使用能增强船舶间避免碰撞的措施,能加强ARPA雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能,能在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、航名等信息,达到改进海事通信的功能和提供一种船舶进行语音和文本通信的方法,增强了船舶的全局意识。AIS采用船舶全球唯一编码体制,即MMSI码来作为识别手段。每一船舶从开始建造到船舶使用解体,给予一个全球唯一的MMSI码。
本发明实施例提供了一种破冰船航行可视化指导方法,参照图1,本发明实施例的破冰船航行可视化指导方法包括但不限于步骤S110、步骤S120、步骤S130、步骤S140和步骤S150。
步骤S110,获取破冰船航行的第一AIS数据集和第一海冰数据集,其中,第一AIS数据集包括多个AIS数据,AIS数据包括MMSI号、船舶航迹和船舶速度,第一海冰数据集包括多个海冰数据,海冰数据包括海冰厚度和海冰坐标点;
步骤S120,根据多个海冰数据的海冰厚度和海冰坐标点形成海冰地图;
步骤S130,将船舶航迹按照经纬度映射在海冰地图上得到航行地图;
步骤S140,根据船舶速度和海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线;
步骤S150,根据速度-厚度回归曲线在航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。
具体地,通过采集多个海冰数据和多个AIS数据后,分别得到第一海冰数据集和第一AIS数据集,然后对第一海冰数据集中的数据进行分组、去重和去异等处理,得到符合要求的海冰数据,对第一AIS数据集中的数据进行去重和去异等处理,得到符合要求AIS数据。然后根据多个海冰数据的海冰厚度以及对应的海冰坐标点映射在地图上形成海冰地图,再将AIS数据的船舶航迹按照经纬度映射在海冰地图上得到航行地图,根据船舶速度和海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线,根据速度-厚度回归曲线在航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。通过采集海冰数据和历史AIS数据后,对采集到的数据分析后得到在海冰区域的指导破冰船航行的航行地图,包括在海冰区域上的航迹和速度指导,能够提高破冰船在海冰区域航行的安全性。
根据本发明一些具体实施例,在步骤S120之前,本发明实施例的破冰船航行可视化指导方法还包括但不限于以下步骤:
根据预设海区坐标条件对第一海冰数据集进行数据筛选,得到第二海冰数据集;
对第二海冰数据集中海冰坐标点相同的海冰数据进行去重处理,得到第三海冰数据集;
删除第三海冰数据集中海冰厚度大于预设厚度的海冰数据得到第四海冰数据集。
具体地,可以从哥白尼数据库中采集北极海域的海冰数据得到第一海冰数据集,根据预设海区坐标条件对第一海冰数据集进行数据筛选,得到待研究区域的海冰数据,并形成第二海冰数据集。对第二海冰数据集中海冰坐标点相同的海冰数据进行去重处理,得到第三海冰数据集。删除第三海冰数据集中海冰厚度大于10米的异常海冰数据得到第四海冰数据集,从而得到符合要求的海冰数据。
根据本发明一些具体实施例,在步骤S130之前,本发明实施例的破冰船航行可视化指导方法还包括但不限于以下步骤:
将第一AIS数据集中MMSI号、船舶航迹和船舶速度均相同的AIS数据进行去重处理,得到第二AIS数据集;
删除AIS数据中在预设区间外的船舶速度得到第三AIS数据集,其中,AIS数据属于第二AIS数据集。
具体地,可以从哥白尼数据库中采集北极海域的破冰船的AIS数据集得到第一AIS数据集,将第一AIS数据集中MMSI号、船舶航迹和船舶速度均相同的AIS数据进行去重处理,得到第二AIS数据集。对第二AIS数据集中的AIS数据,删除AIS数据中速度在(0,25km/h)区间外的船舶速度,得到第三AIS数据集。
根据本发明一些具体实施例,根步骤S120包括但不限于以下步骤:
对根据第四海冰数据集进行插值处理,得到第五海冰数据集;
将第五海冰数据集中的海冰厚度根据对应的海冰坐标点映射到地图上;
根据预设厚度梯度划分地图上的海冰厚度,得到地图上海冰区域的多个海冰圈层,形成海冰地图。
具体地,在对第一海冰数据集经过分组、去重和去异处理后,得到符合要求的第四海冰数据集,然后对第四海冰数据集进行插值处理得到第五海冰数据集。示例性地,可以利用克里金插值法根据第四海冰数据集中的海冰厚度进行插值,插值公式为:
其中,Z(xi)为已知的海冰厚度,Z*(x0)为插值的结果,λi为待定权重系数。
在得到第五海冰数据后,将第五海冰数据集中的海冰厚度根据对应的海冰坐标点映射到地图上,根据预设厚度梯度划分地图上的海冰厚度,得到地图上海冰区域的多个海冰圈层,形成海冰地图。例如,预设厚度梯度为1m,最后的海冰厚度为10m,则将9~10m的海冰数据划分为一个圈层,将8~9m的海冰数据划分为一个圈层,依次类推,得到多个海冰圈层,并采用不同的颜色区分地图上的每一个圈层,得到海冰地图。
根据本发明一些具体实施例,AIS数据还包括船舶破冰等级,步骤S130包括但不限于以下步骤:
对第三AIS数据集中的AIS数据中的船舶航迹进行抽稀处理;
将经过抽稀处理后的船舶航迹按照经纬度映射在海冰地图上,并显示船舶航迹对应的船舶破冰,得到航行地图。
具体地,对第三AIS数据集中的AIS数据中的船舶航迹进行抽稀处理包括以下步骤:
确定船舶航迹的起点坐标和终点坐标;
将起点坐标作为第一坐标并将终点坐标作为第二坐标;
连接第一坐标和第二坐标得到初始的近似轨迹;
确定原来的船舶航迹上与近似轨迹的每一段直线段的距离值最大的中间坐标点,并判断该最大距离值是否大于预设距离值,其中,直线段起点为第一坐标,终点为第二坐标;
当近似轨迹中存在最大距离值大于预设距离值,则依次连接第一坐标、中间坐标和第二坐标以更新近似轨迹,并返回执行确定原来的船舶航迹上与近似轨迹的直线段的距离值最大的中间坐标点,并判断该距离值是否大于预设距离值的步骤;
当近似轨迹的所有直线段的对应的最大距离值均小于预设距离值,则得到最终的近似轨迹。
示例性地,参照图2,利用Douglas-Peuker算法对船舶航迹进行抽稀处理的步骤如下:
S10、连接船舶航迹起点A和终点B得到直线段AB,将直线段AB作为船舶航迹的近似轨迹;
S20、在原来的船舶航迹中确认离直线段AB距离最大的中间坐标点C,计算点中间坐标点C与直线段AB的距离,得到距离值d;
S30、如果距离值d大于预设距离值,则依次连接A、B和C,得到两段直线段的近似轨迹,对于近似轨迹中的每段直线段作为直线段AB分别循环进行上述S2~S4的步骤;
S40、如果近似轨迹中所有的直线段对应的距离值均小于预设距离值,则形成的折线为船舶航迹经过抽稀处理后的近似轨迹;
S50、对第三AIS数据集中的所有船舶航迹进行S10~S50抽稀处理,得到多条抽稀有序的船舶轨迹;
船舶轨迹经过抽稀处理后,将船舶航迹按照经纬度映射在海冰地图上,并显示船舶航迹对应的船舶破冰等级,得到航行地图。例如,在航行地图上,破冰等级为PC5的破冰船的船舶轨迹用红色标注,破冰等级为PC6的破冰船的船舶轨迹用黄色标注,直观反映不同破冰等级的破冰船的可航行范围,实现破冰船轨迹数据的可视化。
根据本发明一些具体实施例,步骤S140包括但不限于以下步骤:
对第四海冰数据集中的海冰厚度进行数据聚类处理,得到多个海冰厚度类;
对第三AIS数据集的船舶速度进行数据聚类处理,得到多个船舶速度类;
根据多个海冰厚度类和多个船舶速度类进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线。
具体地,数据聚类处理包括以下步骤:
S11、随机选择一个数据作为中心点;
S21、匹配距离中心点在预设长度内的所有数据,得到数据集合;
S31、确定从中心点到数据集合中每个元素的向量,并将每个向量相加得到偏移向量;
S41、根据偏移向量移动中心点;
S51、重复执行步骤S21~S41,直到偏移向量满足预设阈值,则标记当前中心点得到对应的数据类;
S61、重复执行步骤S11~S51,直到所有数据被归类得到多个数据类;
S71、根据每个数据类对每个数据的访问频率,取其中访问频率最大的数据类作为该数据的所属数据类。
在经过数据聚类处理后,将多个海冰厚度类和多个船舶速度类进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线,即得到海冰厚度与可航行速度的对应关系,然后将破冰船的可航行速度与插值后的海冰厚度根据对应的经纬度在同一地图进行显示,设定不同的颜色代表不同的海冰厚度以及破冰船速度,直观反映不同冰情下破冰船的速度分布,实现破冰船速度数据的可视化。
参照图3,本发明实施例还提供一种破冰船航行可视化指导系统,包括:
数据采集模块,用于获取破冰船航行的第一AIS数据集和第一海冰数据集,其中,第一AIS数据集包括多个AIS数据,AIS数据包括MMSI号、船舶航迹和船舶速度,第一海冰数据集包括多个海冰数据,海冰数据包括海冰厚度和海冰坐标点;
可视化分析模块,用于根据多个海冰数据的海冰厚度和海冰坐标点形成海冰地图,将船舶航迹按照经纬度映射在海冰地图上得到航行地图,根据船舶速度和海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线;根据速度-厚度回归曲线在航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。
具体地,破冰船航行可视化指导系统还包括数据预处理模块,数据预处理模块用于对第一海冰数据集进行海冰数据分组、海冰数据去重以及海冰数据去异等操作,以及用于对第一AIS数据集进行AIS数据去重以及AIS数据去异等操作。
可视化分析模块包括数据分析单元和可视化处理单元,数据分析单元用于对船舶轨迹进行抽稀处理、对海冰厚度进行插值处理、分别对船舶速度和海冰厚度进行数据聚类处理以及速度-厚度回归曲线分析操作。可视化处理单元用于在航行地图上实现海冰厚度数据可视化、船舶轨迹可视化以及船舶速度分布可视化。
参照图4,图4是本发明一个实施例提供的破冰船航行可视化指导装置的示意图。本发明实施例的破冰船航行可视化指导装置包括一个或多个控制处理器和存储器,图4中以一个控制处理器及一个存储器为例。
控制处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接,图4中以通过总线连接为例。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中,存储器可选包括相对于控制处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至该破冰船航行可视化指导装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本领域技术人员可以理解,图4中示出的装置结构并不构成对破冰船航行可视化指导装置的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
实现上述实施例中应用于破冰船航行可视化指导装置的破冰船航行可视化指导方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中,当被控制处理器执行时,执行上述实施例中应用于破冰船航行可视化指导装置的破冰船航行可视化指导方法。
此外,本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行,可使得上述一个或多个控制处理器执行上述方法实施例中的破冰船航行可视化指导方法。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器,如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种破冰船航行可视化指导方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取破冰船航行的第一AIS数据集和第一海冰数据集,其中,所述第一AIS数据集包括多个AIS数据,所述AIS数据包括MMSI号、船舶航迹和船舶速度,所述第一海冰数据集包括多个海冰数据,所述海冰数据包括海冰厚度和海冰坐标点;
根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图;
将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图;
根据所述船舶速度和所述海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线;
根据所述速度-厚度回归曲线在所述航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。
2.根据权利要求1所述的破冰船航行可视化指导方法,其特征在于,在所述根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图的步骤之前,所述破冰船航行可视化指导方法还包括以下步骤:
根据预设海区坐标条件对所述第一海冰数据集进行数据筛选,得到第二海冰数据集;
对所述第二海冰数据集中海冰坐标点相同的海冰数据进行去重处理,得到第三海冰数据集;
删除所述第三海冰数据集中海冰厚度大于预设厚度的海冰数据得到第四海冰数据集。
3.根据权利要求2所述的破冰船航行可视化指导方法,其特征在于,在所述将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图的步骤之前,所述破冰船航行可视化指导方法还包括以下步骤:
将所述第一AIS数据集中所述MMSI号、所述船舶航迹和所述船舶速度均相同的所述AIS数据进行去重处理,得到第二AIS数据集;
删除AIS数据中在预设区间外的船舶速度得到第三AIS数据集,其中,所述AIS数据属于所述第二AIS数据集。
4.根据权利要求3所述的破冰船航行可视化指导方法,其特征在于,所述根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图包括以下步骤:
对所述第四海冰数据集进行插值处理,得到第五海冰数据集;
将所述第五海冰数据集中的海冰厚度根据对应的海冰坐标点映射到地图上;
根据预设厚度梯度划分地图上的海冰厚度,得到地图上海冰区域的多个海冰圈层,形成所述海冰地图。
5.根据权利要求4所述的破冰船航行可视化指导方法,其特征在于,所述AIS数据还包括船舶破冰等级,所述将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图上包括以下步骤:
对第三AIS数据集中的所述AIS数据中的所述船舶航迹进行抽稀处理;
将经过抽稀处理后的所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上,并显示所述船舶航迹对应的船舶破冰等级,得到所述航行地图。
6.根据权利要求5所述的破冰船航行可视化指导方法,其特征在于,所述根据所述船舶速度和所述海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线包括以下步骤:
对所述第四海冰数据集中的海冰厚度进行数据聚类处理,得到多个海冰厚度类;
对所述第三AIS数据集的所述船舶速度进行数据聚类处理,得到多个船舶速度类;
根据多个所述海冰厚度类和多个所述船舶速度类进行多项式回归,得到所述速度-厚度回归曲线。
7.根据权利要求6所述的破冰船航行可视化指导方法,其特征在于,所述对第三AIS数据集中的所述AIS数据中的所述船舶航迹进行抽稀处理包括以下步骤:
确定所述船舶航迹的起点坐标和终点坐标;
将所述起点坐标作为第一坐标并将所述终点坐标作为第二坐标;
连接所述第一坐标和所述第二坐标得到初始的近似轨迹;
确定原来的所述船舶航迹上与所述近似轨迹的每一段直线段的距离值最大的中间坐标点,并判断该最大距离值是否大于预设距离值,其中,所述直线段起点为第一坐标,终点为第二坐标;
当所述近似轨迹中存在所述最大距离值大于所述预设距离值,则依次连接所述第一坐标、所述中间坐标和所述第二坐标以更新所述近似轨迹,并返回执行所述确定原来的所述船舶航迹上与所述近似轨迹的直线段的距离值最大的中间坐标点,并判断该距离值是否大于预设距离值的步骤;
当所述近似轨迹的所有直线段的对应的最大距离值均小于所述预设距离值,则得到最终的近似轨迹。
8.一种破冰船航行可视化指导系统,其特征在于,包括:
数据采集模块,用于获取破冰船航行的第一AIS数据集和第一海冰数据集,其中,所述第一AIS数据集包括多个AIS数据,所述AIS数据包括MMSI号、船舶航迹和船舶速度,所第一海冰数据集包括多个海冰数据,所述海冰数据包括海冰厚度和海冰坐标点;
可视化分析模块,用于根据多个海冰数据的所述海冰厚度和所述海冰坐标点形成海冰地图,将所述船舶航迹按照经纬度映射在所述海冰地图上得到航行地图,根据所述船舶速度和所述海冰厚度进行多项式回归,得到速度-厚度回归曲线;根据所述速度-厚度回归曲线在所述航行地图上的海冰厚度对应的海冰坐标点显示对应的可航行速度。
9.一种破冰船航行可视化指导装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得至少一个所述处理器实现如权利要求1至7任一项所述的破冰船航行可视化指导方法。
10.一种计算机可读存储介质,其中存储有处理器可执行的程序,其特征在于,所述处理器可执行的程序被由所述处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的破冰船航行可视化指导方法。
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