DE102019216449A1 - Method and device for creating a ship route map - Google Patents

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Melanie Weber
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte (20), wobei Trackingdaten (10) von Schiffen mittels einer Eingangseinrichtung (2) empfangen oder erfasst werden, wobei die Trackingdaten (10) für jedes der Schiffe jeweils mindestens eine geordnete Menge an geographischen Positionen (41) mit jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen (42) umfassen, wobei die Trackingdaten (10) der Schiffe mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (3) in Abhängigkeit einer auf Grundlage eines Distanzmaßes bestimmten Distanz und mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes miteinander zu Clustern (40) zusammengefasst werden, wobei das Distanzmaß sowohl eine Positionsdifferenz zwischen den einzelnen geographischen Positionen (41) als auch eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen (42) berücksichtigt, und wobei jedem Cluster (40) eine geographische Position (41) und eine Fahrtrichtung (42) zugeordnet ist oder zugeordnet wird, und wobei die Cluster (40) über gerichtete Kanten (43,44) miteinander verknüpft werden oder verknüpft sind, und wobei die auf diese Weise erzeugte Menge der über die gerichteten Kanten (43,43) verknüpften Cluster (40) mittels einer Ausgangseinrichtung (4) als Schiffsroutenkarten-Datensatz (41) bereitgestellt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (1) zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte (20).The invention relates to a method for creating a ship route map (20), tracking data (10) from ships being received or recorded by means of an input device (2), the tracking data (10) for each of the ships in at least one ordered set of geographical positions ( 41) with respectively associated travel directions (42), the tracking data (10) of the ships being combined to form clusters (40) by means of a data processing device (3) depending on a distance determined on the basis of a distance measure and at least one predetermined limit value Distance measure takes into account both a position difference between the individual geographic positions (41) and a travel direction difference between the respective associated travel directions (42), and a geographic position (41) and a travel direction (42) are or will be assigned to each cluster (40) , and wherein the clusters (40) ü Directed edges (43, 44) are linked to one another or are linked, and the set of clusters (40) linked via the directed edges (43, 43) generated in this way by means of an output device (4) as a ship route map data record (41 ) provided. The invention also relates to a device (1) for creating a ship route map (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte.The invention relates to a method and a device for creating a ship route map.

Der weltweite Schiffsverkehr ist seit Jahren ansteigend. Insbesondere im kommerziellen Bereich ist es üblich, mit Hilfe von Prognoseverfahren eine geschätzte Ankunftszeit (engl. estimated time of arrival, ETA) vorherzusagen. Um eine solche Vorhersage durchführen zu können, sind Schiffsroutenkarten notwendig, in denen die von Schiffen gefahrenen Schiffsrouten hinterlegt sind.Worldwide shipping traffic has been increasing for years. In the commercial sector in particular, it is common to use forecasting methods to predict an estimated time of arrival (ETA). In order to be able to carry out such a prediction, ship route maps are necessary in which the ship routes traveled by ships are stored.

Es ist bekannt, Schiffsroutenkarten aus Trackingdaten der Schiffe zu erstellen. Solche Trackingdaten werden beispielsweise über das weltweite Automatic Identification System (AIS) gewonnen, das in den Schiffen selbst installiert ist. Das Erstellen der Schiffsroutenkarten erfolgt hierbei jedoch manuell, indem die Trackingdaten an Orten, wo eine Dichte der Datenpunkte besonders hoch ist, zu Schiffsrouten zusammengefasst werden.It is known to create ship route maps from tracking data of the ships. Such tracking data is obtained, for example, via the worldwide Automatic Identification System (AIS), which is installed in the ships themselves. The ship route maps are created manually in this case, however, by combining the tracking data into ship routes at locations where the density of the data points is particularly high.

Aus T. Zhang et al., BIRCH: an efficient data clustering method for very large databases, ACM Sigmod Record, 1996 , ist ein Verfahren bekannt, um Daten zu Clustern zusammenzufassen.Out T. Zhang et al., BIRCH: an efficient data clustering method for very large databases, ACM Sigmod Record, 1996 , a method is known to combine data into clusters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte zu verbessern.The invention is based on the object of improving a method and a device for creating a ship route map.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 10. Advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.

Insbesondere wird ein Verfahren zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte zur Verfügung gestellt, wobei Trackingdaten von Schiffen mittels einer Eingangseinrichtung empfangen oder erfasst werden, wobei die Trackingdaten für jedes der Schiffe jeweils mindestens eine geordnete Menge an geographischen Positionen mit jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen umfassen, wobei die Trackingdaten der Schiffe mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit einer auf Grundlage eines Distanzmaßes bestimmten Distanz und mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes miteinander zu Clustern zusammengefasst werden, wobei das Distanzmaß sowohl eine Positionsdifferenz zwischen den einzelnen geographischen Positionen als auch eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen berücksichtigt, und wobei jedem Cluster eine geographische Position und eine Fahrtrichtung zugeordnet ist oder zugeordnet wird, und wobei die Cluster über gerichtete Kanten miteinander verknüpft werden oder verknüpft sind, und wobei die auf diese Weise erzeugte Menge der über die gerichteten Kanten verknüpften Cluster mittels einer Ausgangseinrichtung als Schiffsroutenkarten-Datensatz bereitgestellt wird.In particular, a method for creating a ship route map is provided, wherein tracking data from ships are received or recorded by means of an input device, the tracking data for each of the ships each comprising at least one ordered set of geographical positions with respectively associated directions of travel, the tracking data of the ships are combined into clusters by means of a data processing device depending on a distance determined on the basis of a distance measure and at least one predetermined limit value, the distance measure taking into account both a position difference between the individual geographical positions and a travel direction difference between the respective associated travel directions, and each cluster taking into account one geographical position and a direction of travel is assigned or is assigned, and wherein the clusters are linked to one another via directed edges or are linked, and the set of clusters linked via the directed edges generated in this way is provided as a ship route map data record by means of an output device.

Ferner wird insbesondere eine Vorrichtung zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte geschaffen, umfassend eine Eingangseinrichtung, eine Datenverarbeitungseinrichtung, und eine Ausgangseinrichtung, wobei die Eingangseinrichtung dazu eingerichtet ist, Trackingdaten von Schiffen zu empfangen oder zu erfassen, wobei die Trackingdaten für jedes der Schiffe jeweils mindestens eine geordnete Menge an geographischen Positionen mit jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen umfassen, und wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Trackingdaten der Schiffe in Abhängigkeit einer auf Grundlage eines Distanzmaßes bestimmten Distanz und mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes miteinander zu Clustern zusammenzufassen, wobei das Distanzmaß sowohl eine Positionsdifferenz zwischen den einzelnen geographischen Positionen als auch eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen berücksichtigt, und wobei jedem Cluster eine geographische Position und eine Fahrtrichtung zugeordnet ist oder zugeordnet wird, und die Cluster über gerichtete Kanten miteinander zu verknüpfen, und wobei die Ausgangseinrichtung dazu eingerichtet ist, die auf diese Weise erzeugte Menge der über die gerichteten Kanten verknüpften Cluster als Schiffsroutenkarten-Datensatz bereitzustellen.Furthermore, in particular a device for creating a ship route map is created, comprising an input device, a data processing device, and an output device, the input device being configured to receive or record tracking data from ships, the tracking data for each of the ships in at least one ordered set at geographical positions with respectively associated travel directions, and wherein the data processing device is set up to combine the tracking data of the ships into clusters as a function of a distance determined on the basis of a distance measure and at least one predetermined limit value, the distance measure being both a position difference between the individual geographical Positions as well as a travel direction difference between the respective associated travel directions are taken into account, and each cluster has a geographical position and a journey Direction is assigned or is assigned, and to link the clusters to one another via directed edges, and wherein the output device is set up to provide the quantity of clusters linked via the directed edges generated in this way as a ship route map data set.

Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen es, ausgehend von, beispielsweise in Form von historischen AIS-Daten, bereitgestellten Trackingdaten eine Schiffsroutenkarte zu erstellen. Hierzu werden die Trackingdaten von mehreren Schiffen zu Clustern zusammengefasst, wobei dies auf Grundlage sowohl der in den Trackingdaten enthaltenen geographischen Positionen als auch jeweils zugehöriger Fahrtrichtungen erfolgt. Um sowohl die geographischen Positionen als auch die zugehörigen Fahrtrichtungen zu berücksichtigen, wird ein entsprechendes Distanzmaß gewählt. Ausgehend von einer geographischen Position und der zugehörigen Fahrtrichtung in den Trackingdaten eines Schiffes und der geographischen Position und der Fahrtrichtung, die einem Cluster zugeordnet sind, wird bestimmt, ob die mittels des Distanzmaßes bestimmte Distanz unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt oder nicht. Ist dies der Fall, so wird der Datenpunkt der Trackingdaten, das heißt die geographische Position und die zugehörige Fahrtrichtung, dem Cluster zugeordnet, anderenfalls nicht. Jedem Cluster sind eine geographische Position und eine Fahrtrichtung zugeordnet. Die zugeordnete geographische Position ist hierbei insbesondere eine über alle dem Cluster über die Trackingdaten zugeordneten geographischen Positionen gemittelte geographische Position. In derselben Weise wird insbesondere auch die Fahrtrichtung über alle dem Cluster zugeordneten Fahrtrichtungen gemittelt. Existiert für eine geographische Position in den Trackingdaten noch kein Cluster, dem der betrachtete Datenpunkt zugeordnet werden kann, so wird ausgehend von der betrachteten geographischen Position der Trackingdaten und der zugehörigen Fahrtrichtung ein neuer Cluster erzeugt. Die einzelnen Cluster sind über gerichtete Kanten miteinander verknüpft. Die Verknüpfung erfolgt hierbei insbesondere über eine zeitliche Abfolge der einzelnen geographischen Positionen in den jeweiligen Trackingdaten der Schiffe. Werden beispielsweise die Trackingdaten zweier Schiffe, die parallel zueinander gefahren sind, zu Clustern zusammengefasst, so erfolgt eine Verknüpfung der Cluster über die gerichteten Kanten insbesondere in der Richtung, in der die einzelnen geographischen Positionen (zeitlich) miteinander verknüpft sind bzw. die einer (zeitlichen) Abfolge der geographischen Positionen entspricht. Sind die Trackingdaten aller Schiffe derart zu miteinander verknüpften Clustern zusammengefasst, so wird die erzeugte Menge der über die gerichteten Kanten verknüpften Cluster als Schiffsroutenkarten-Datensatz bereitgestellt. Insbesondere wird der Schiffsrouten-Datensatz ausgegeben, beispielsweise in Form eines digitalen Datenpakets an einer hierfür vorgesehenen Schnittstelle.The method and the device make it possible to create a ship route map on the basis of tracking data provided, for example in the form of historical AIS data. For this purpose, the tracking data from several ships are combined into clusters, this being done on the basis of both the geographical positions contained in the tracking data and the respective associated directions of travel. In order to take into account both the geographical positions and the associated driving directions, a corresponding distance measure is selected. Starting from a geographical position and the associated direction of travel in the tracking data of a ship and the geographical position and direction of travel assigned to a cluster, it is determined whether the distance determined by means of the distance measure is below a predetermined limit value or not. If this is the case, the data point becomes the Tracking data, that is, the geographical position and the associated direction of travel, assigned to the cluster, otherwise not. A geographical position and a direction of travel are assigned to each cluster. The assigned geographical position is in particular a geographical position averaged over all geographical positions assigned to the cluster via the tracking data. In the same way, in particular, the direction of travel is also averaged over all directions of travel assigned to the cluster. If there is not yet a cluster for a geographical position in the tracking data to which the observed data point can be assigned, a new cluster is generated based on the observed geographical position of the tracking data and the associated direction of travel. The individual clusters are linked to one another via directed edges. The link takes place here in particular via a chronological sequence of the individual geographical positions in the respective tracking data of the ships. If, for example, the tracking data of two ships that have traveled parallel to one another are combined into clusters, the clusters are linked via the directed edges, in particular in the direction in which the individual geographical positions are linked to one another (temporally) or those of one (temporal) ) Corresponds to the sequence of geographical positions. If the tracking data of all ships are combined in this way to form linked clusters, the generated quantity of the clusters linked via the directed edges is provided as a ship route map data record. In particular, the ship route data record is output, for example in the form of a digital data packet at an interface provided for this purpose.

Ein Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung ist, dass eine Schiffsroutenkarte automatisiert erstellt und bereitgestellt werden kann. Mittels des offenbarten Verfahrens ist es insbesondere möglich, Schiffsrouten als „Einbahnstraßen“ zu identifizieren und zu definieren, das heißt Schiffsrouten, auf denen die Schiffe überwiegend oder ausschließlich eine Fahrtrichtung aufweisen. Dies stellt insbesondere einen Vorteil gegenüber Schiffsroutenkarten dar, die lediglich auf Grundlage einer Dichte von geographischen Positionen erstellt wurden, ohne dass hierbei eine Fahrtrichtung berücksichtigt wurde.One advantage of the method and the device is that a ship route map can be created and provided in an automated manner. By means of the disclosed method it is possible in particular to identify and define ship routes as “one-way streets”, that is to say ship routes on which the ships predominantly or exclusively have one direction of travel. This represents in particular an advantage over ship route maps which were created only on the basis of a density of geographical positions without taking a direction of travel into account.

Die Trackingdaten umfassen insbesondere für jedes der Schiffe jeweils mindestens eine, insbesondere zeitlich, geordnete Menge an Datenpunkten. Ein Datenpunkt umfasst jeweils ein aus einer geographischen Position und einer zugehörigen Fahrtrichtung gebildetes Tupel. Geordnet soll in diesem Zusammenhang insbesondere bedeuten, dass einzelne geographische Positionen miteinander verknüpft sind, das heißt in einer vorgegebenen Reihenfolge von dem betrachteten Schiff durchfahren wurden. Eine solche geordnete Menge kann auch als Trajektorie des Schiffes bezeichnet werden. Jeder geographischen Position ist hierbei eine Fahrtrichtung zugeordnet, die angibt, in welcher Richtung das betrachtete Schiff die geographische Position durchfahren hat. Die geographische Position wird beispielsweise in Form von geographischen Koordinaten (Längengrad und Breitengrad) angegeben. Die Fahrtrichtung wird beispielsweise durch einen Wert zwischen 0 und 360° angegeben. Die Trackingdaten sind insbesondere AIS-Daten.The tracking data include, in particular, for each of the ships, in each case at least one, in particular chronologically, ordered amount of data points. Each data point comprises a tuple formed from a geographical position and an associated direction of travel. In this context, ordered is intended to mean, in particular, that individual geographical positions are linked to one another, that is to say that the ship under consideration has passed through in a predetermined sequence. Such an ordered set can also be referred to as the ship's trajectory. A direction of travel is assigned to each geographical position, which indicates the direction in which the ship under consideration has passed through the geographical position. The geographical position is indicated, for example, in the form of geographical coordinates (longitude and latitude). The direction of travel is indicated, for example, by a value between 0 and 360 °. The tracking data are in particular AIS data.

Der vorgegebene Grenzwert wird insbesondere in Form eines Abstands (z.B. 1 km, 2 km, 10 km etc.) vorgegeben. Je nachdem, ob die mittels des Distanzmaßes bestimmte Distanz kleiner als der vorgegebene Grenzwert, das heißt kleiner als der vorgegebene Abstand, ist oder nicht, wird eine Zuordnung zu einem Cluster vorgenommen oder nicht.The specified limit value is specified in particular in the form of a distance (e.g. 1 km, 2 km, 10 km, etc.). Depending on whether the distance determined by means of the distance measure is smaller than the predefined limit value, that is to say smaller than the predefined distance, or not, an assignment to a cluster is made or not.

Insbesondere ist vorgesehen, dass zum Zusammenfassen der Trackingdaten zu Clustern das BIRCH-Verfahren verwendet wird, wobei das hierbei verwendete Distanzmaß verfahrensgemäß derart angepasst wird, dass sowohl eine Positionsdifferenz zwischen den einzelnen geographischen Positionen als auch eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen berücksichtigt wird.In particular, it is provided that the BIRCH method is used to combine the tracking data into clusters, the distance measure used here being adapted according to the method in such a way that both a position difference between the individual geographical positions and a travel direction difference between the respective associated travel directions are taken into account.

Teile der Vorrichtung können einzeln oder zusammengefasst als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird.Parts of the device can be designed individually or collectively as a combination of hardware and software, for example as program code that is executed on a microcontroller or microprocessor.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass den gerichteten Kanten zwischen den Clustern ein Gewichtungswert zugeordnet ist oder zugeordnet wird, wobei der Gewichtungswert zwischen zwei miteinander verbundenen Clustern für jede aufgrund von Trackingdaten hinzukommende gleichgerichtete Verknüpfung zwischen diesen Clustern erhöht wird, und wobei der Gewichtungswert zwischen zwei miteinander verknüpften Clustern für jede aufgrund von Trackingdaten hinzukommende Verknüpfung zwischen diesen Clustern, die in entgegengesetzter Richtung verläuft, verringert wird. Der Gewichtungswert entspricht hierbei einer Wertigkeit der Verknüpfung bzw. Verbindung zwischen zwei Clustern und wird beispielsweise als natürliche Zahl oder ganze Zahl angegeben. Hierdurch kann eine Anzahl von Schiffen, die die gleiche Schiffsroute gefahren sind, bestimmt bzw. zugeordnet werden. Je mehr Schiffe die gleiche Schiffsroute gefahren sind, desto mehr geographische Positionen wurden den Clustern in gleicher Weise, insbesondere in gleicher Fahrtrichtung, zugeordnet. Für jedes Schiff, das einen über jeweils zwei miteinander über eine gerichtete Kante verknüpfte Cluster abgebildeten Teil der Schiffsroute entlanggefahren ist, wird der Gewichtungswert der gerichteten Kante, beispielsweise um den Wert 1, erhöht. Ist ein Schiff hingegen in entgegengesetzter Richtung gefahren, so wird der Gewichtungswert für die gerichtete Kante, beispielsweise um den Wert 1, verringert. Hierdurch kann insbesondere verhindert werden, dass Vor-und-Zurück-Verknüpfungen zwischen benachbarten Clustern entstehen, bei denen geographische Positionen benachbarten Clustern mehrmals zugeordnet werden (Verbindungen in Form von A → B, B → A, A → B). Ausgehend von den Gewichtungswerten der gerichteten Kanten zwischen den Clustern kann in der erstellten Schiffsroutenkarte bestimmt werden, wie häufig die Schiffsroute im Vergleich zu anderen Schiffsrouten gefahren wird bzw. wurde.In one embodiment it is provided that a weighting value is or is assigned to the directed edges between the clusters, the weighting value between two interconnected clusters being increased for each unidirectional link between these clusters due to tracking data, and the weighting value between two with one another linked clusters is reduced for each additional link between these clusters due to tracking data that runs in the opposite direction. The weighting value here corresponds to a valency of the link or connection between two clusters and is specified, for example, as a natural number or whole number. As a result, a number of ships that have traveled the same ship route can be determined or assigned. The more ships have traveled the same route, the more geographical positions were assigned to the clusters in the same way, in particular in the same direction of travel, assigned. The weighting value of the directed edge is increased, for example by the value 1, for each ship that has traveled along a part of the ship route mapped via two clusters linked to one another via a directed edge. If, on the other hand, a ship is traveling in the opposite direction, the weighting value for the directed edge is reduced, for example by the value 1. This can in particular prevent the creation of back and forth links between adjacent clusters in which geographical positions are assigned multiple times to adjacent clusters (connections in the form of A → B, B → A, A → B). On the basis of the weighting values of the directed edges between the clusters, it can be determined in the created ship route map how often the ship route is or was driven in comparison to other ship routes.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der Eingangseinrichtung mindestens eine statische geographische Position empfangen wird, wobei für die mindestens eine statische geographische Position mittels der Datenverarbeitungseinrichtung zwei Cluster erzeugt werden, und wobei die zwei erzeugten Cluster mit Clustern, die in einem vorgegebenen Umkreis um die mindestens eine statische geographische Position liegen, verknüpft werden, wobei die zugehörigen gerichteten Kanten dieser Verknüpfungen für die zwei Cluster unterschiedliche Richtungen aufweisen. Hierdurch können Häfen an die jeweils über die miteinander verknüpften Cluster abgebildeten Schiffsrouten in der Schiffsroutenkarte angebunden werden. Die statischen geographischen Koordinaten für einen Hafen werden hierbei fest vorgegeben. Um sowohl eine Fahrtrichtung in Richtung des Hafens als auch eine Fahrtrichtung vom Hafen weg zu ermöglichen, werden, da ein Cluster nur eine Fahrtrichtung aufweisen kann, zwei Cluster erzeugt. Die erzeugten Cluster werden dann mit Clustern in der Nähe verknüpft. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ein Suchradius für Cluster im Umkreis der geographischen Position eines Hafens schrittweise erhöht wird (z.B. in den Schritten 2 km, 4 km, 8 km), wenn anfangs kein Cluster gefunden wird.In one embodiment it is provided that at least one static geographical position is received by means of the input device, two clusters being generated for the at least one static geographical position by means of the data processing device, and the two clusters generated with clusters that are located in a predetermined radius around the at least one static geographical position are linked, the associated directed edges of these links having different directions for the two clusters. In this way, ports can be linked to the ship routes shown in the ship route map via the linked clusters. The static geographic coordinates for a port are fixed here. In order to enable both a direction of travel in the direction of the port and a direction of travel away from the port, since a cluster can only have one direction of travel, two clusters are generated. The generated clusters are then linked to clusters in the vicinity. It can be provided that a search radius for clusters in the vicinity of the geographical position of a port is gradually increased (e.g. in steps of 2 km, 4 km, 8 km) if no cluster is initially found.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Distanzmaß eine gewichtete Summe zwischen einer jeweiligen Positionsdifferenz und der zugehörigen Fahrtrichtungsdifferenz gebildet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass als Distanzmaß die folgende Funktion verwendet wird: D = d _ geog + F * d _ Fahrtrichtung ,

Figure DE102019216449A1_0001
wobei d_geog eine Positionsdifferenz bzw. ein Abstand zwischen den geographischen Koordinaten (meist eines Datenpunktes der Trackingdaten und eines Clusters), F ein Faktor, um einen Einfluss einer Fahrtrichtungsdifferenz zu berücksichtigen, und d_Fahrtrichtung eine Fahrtrichtungsdifferenz ist. Haben zwei geographische Positionen (z.B. von einem Datenpunkt in den Trackingdaten und einem bereits vorhandenen Cluster) beispielsweise einen Abstand von 1000 m mit einer zugehörigen Fahrtrichtungsdifferenz von 5°, so ergibt sich mit dieser Funktion: D = 1000  m + F * 5 °
Figure DE102019216449A1_0002
In one embodiment it is provided that a weighted sum between a respective position difference and the associated travel direction difference is formed as a distance measure. For example, it can be provided that the following function is used as the distance measure: D. = d _ geog + F. * d _ Direction of travel ,
Figure DE102019216449A1_0001
where d_geog is a position difference or a distance between the geographic coordinates (usually a data point of the tracking data and a cluster), F a factor to take into account an influence of a travel direction difference, and d_Drive direction is a travel direction difference. If two geographical positions (e.g. from a data point in the tracking data and an already existing cluster) have a distance of 1000 m with an associated travel direction difference of 5 °, this function results in: D. = 1000 m + F. * 5 °
Figure DE102019216449A1_0002

Um eine Gewichtung des Unterschieds in den Fahrtrichtungen festzulegen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass F = (1000 m/10°). Eine Fahrtrichtungsdifferenz von 10° entspricht dann einem Abstand zwischen den geographischen Positionen von 1000 m. Im genannten Beispiel würde sich in diesem Fall D = 1500  m

Figure DE102019216449A1_0003
ergeben. Dies ist ein einfaches Distanzmaß, welches jedoch bei Unterschieden in der Fahrtrichtung, die im Bereich eines Wertes von 180° liegen, das heißt bei denen die Fahrtrichtungen in entgegengesetzte Richtungen verlaufen, problematisch werden kann, insbesondere, wenn der mindestens eine Grenzwert zum Herabsetzen einer Clusterauflösung relativ groß gewählt wird.In order to determine a weighting of the difference in the directions of travel, it can be provided, for example, that F = (1000 m / 10 °). A travel direction difference of 10 ° then corresponds to a distance between the geographical positions of 1000 m D. = 1500 m
Figure DE102019216449A1_0003
surrender. This is a simple distance measure, which, however, can be problematic in the case of differences in the direction of travel that are in the range of a value of 180 °, i.e. where the directions of travel run in opposite directions, especially if the at least one limit value is used to reduce a cluster resolution is chosen to be relatively large.

In einer weiteren Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass das Distanzmaß derart gewählt ist, dass eine Fahrtrichtungsdifferenz in der bestimmten Distanz überproportional stark in Abhängigkeit der bestimmten Fahrtrichtungsdifferenz berücksichtigt wird. Hierdurch kann eine große Fahrtrichtungsdifferenz stärker berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die folgende Funktion als Distanzmaß verwendet werden: D = d _ equirectangular ( x _ cluster , y _ cluster , x _ data , y _ data ) +  F * d _ angle ( dir _ cluster , dir _ data ) ,

Figure DE102019216449A1_0004
wobei x_cluster und y_cluster jeweils die geographischen Koordinaten des Clusters, x_data und y_data jeweils die geographischen Koordinaten eines Datenpunktes der Trackingdaten und dir_cluster und dir_data die Fahrtrichtungen des Clusters bzw. des Datenpunkts bezeichnen. Die Funktion d_equirectangular() wird dann wie folgt gewählt: d _ equirectangular = r _ earth * sqrt ( ( lat 1 lat 2 ) 2 + ( d ( Ion 1, Ion 2 ) * cos ( ( lat 1 + lat 2 ) / 2 ) ) 2 ) ,
Figure DE102019216449A1_0005
wobei jeweils die Abstände in den jeweiligen geographischen Koordinaten mit Hilfe von zugehörigen Breitengraden („lat“) und Längengraden („Ion“) berechnet werden und r_earth der Radius der Erde ist. Ferner: d _ angle = tan ( diff / 2 ) 2,
Figure DE102019216449A1_0006
wobei diff die Fahrtrichtungsdifferenz bezeichnet und einen Wert zwischen 0° und 180° annehmen kann. Die tan^2-Funktion sorgt dafür, dass die resultierenden Werte zwischen 0 (bei diff = 0°) und unendlich (bei diff = 180°) liegen, das heißt dass eine Gewichtung der Fahrtrichtungsdifferenz in dem Distanzmaß überproportional in Abhängigkeit der Fahrtrichtungsdifferenz erhöht wird.In a further embodiment it is therefore provided that the distance measure is selected in such a way that a travel direction difference in the determined distance is taken into account disproportionately as a function of the determined travel direction difference. In this way, a large difference in the direction of travel can be taken into greater account. For example, the following function can be used as a distance measure: D. = d _ equirectangular ( x _ cluster , y _ cluster , x _ data , y _ data ) + F. * d _ angle ( to you _ cluster , to you _ data ) ,
Figure DE102019216449A1_0004
where x_cluster and y_cluster each denote the geographical coordinates of the cluster, x_data and y_data each denote the geographical coordinates of a data point of the tracking data and dir_cluster and dir_data denote the directions of travel of the cluster or of the data point. The function d_equirectangular () is then chosen as follows: d _ equirectangular = r _ earth * sqrt ( ( lat 1 - lat 2 ) 2 + ( d ( ion 1, ion 2 ) * cos ( ( lat 1 + lat 2 ) / 2 ) ) 2 ) ,
Figure DE102019216449A1_0005
whereby the distances in the respective geographic coordinates are calculated with the help of the associated latitudes ("lat") and longitudes ("ion") and r_earth is the radius of the earth. Further: d _ angle = tan ( diff / 2 ) 2,
Figure DE102019216449A1_0006
where diff denotes the difference in the direction of travel and can assume a value between 0 ° and 180 °. The tan ^ 2 function ensures that the resulting values are between 0 (at diff = 0 °) and infinite (at diff = 180 °), i.e. a weighting of the travel direction difference in the distance measure is increased disproportionately depending on the travel direction difference .

Der Faktor F wird hierbei beispielsweise wie folgt gewählt: F = dist _ threshold / ( tan ( angle _ threshold / 2 ) ) 2,

Figure DE102019216449A1_0007
wobei als dist_threshold und angle_threshold jeweils Grenzwerte für eine Positionsdifferenz zwischen den geographischen Positionen bzw. eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den Fahrtrichtungen gewählt werden, die einander entsprechen sollen. Soll beispielsweise eine Fahrtrichtungsdifferenz von 10° in dem Distanzmaß einem Abstand von 1000 m entsprechen, werden die Grenzwerte wie folgt gewählt: dist _ threshold = 1000  m , angle _ threshold = 10 ° .
Figure DE102019216449A1_0008
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine vorgegebene Grenzwert in Abhängigkeit der geographischen Position gewählt ist oder gewählt wird. Dies ermöglicht es, eine Clusterauflösung, das heißt einen Abstand zwischen Clustern flexibel vorzugeben. Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass je größer der Grenzwert gewählt wird, desto geringer auch eine Anzahl von Clustern pro Fläche ist, das heißt desto geringer ist die Clusterauflösung. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den mindestens einen Grenzwert auf dem offenen Meer größer zu wählen, sodass die Cluster dort einen größeren Abstand zueinander haben. In Küstennähe, insbesondere in stark befahrenen Bereichen, kann der Grenzwert hingegen deutlich kleiner gewählt werden, sodass in diesen Bereichen ein Abstand zwischen den Clustern geringer ist und eine Clusterauflösung sich hierdurch erhöht. Auf diese Weise ist es möglich, eine Datenmenge der erstellten Schiffsroutenkarte zu reduzieren, trotzdem aber das Erzeugen und Bereitstellen auch von sehr großen Schiffsroutenkarten, insbesondere von einer globalen Schiffsroutenkarte, zu ermöglichen.The factor F is selected as follows, for example: F. = dist _ threshold / ( tan ( angle _ threshold / 2 ) ) 2,
Figure DE102019216449A1_0007
limit values for a position difference between the geographical positions or a travel direction difference between the travel directions, which should correspond to one another, are selected as the dist_threshold and angle_threshold. If, for example, a travel direction difference of 10 ° is to correspond to a distance of 1000 m, the limit values are selected as follows: dist _ threshold = 1000 m , angle _ threshold = 10 ° .
Figure DE102019216449A1_0008
In one embodiment it is provided that the at least one predetermined limit value is or is selected as a function of the geographical position. This makes it possible to flexibly specify a cluster resolution, that is to say a distance between clusters. In simple terms, this means that the larger the limit value is chosen, the lower the number of clusters per area, that is, the lower the cluster resolution. For example, it can be provided that the at least one limit value in the open sea is selected to be greater, so that the clusters there are at a greater distance from one another. In contrast, near the coast, in particular in areas with heavy traffic, the limit value can be selected to be significantly smaller, so that in these areas a distance between the clusters is smaller and a cluster resolution is increased as a result. In this way, it is possible to reduce the amount of data in the created ship route map, but still enable the generation and provision of very large ship route maps, in particular a global ship route map.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der Datenverarbeitungseinrichtung eine Clusterauflösung in Abhängigkeit einer zugehörigen geographischen Position festgelegt wird. Dies ermöglicht es, eine Clusterauflösung für unterschiedliche geographische Regionen separat festzulegen. Insbesondere ermöglicht dies, auch im Nachhinein eine Auflösung zu verringern, beispielsweise, wenn sich Schiffsrouten in der Schiffsroutenkarte erkennen lassen, die auch mit einer geringeren Clusterauflösung in ausreichender Detailgenauigkeit abgebildet werden können. Zum Verringern der Auflösung werden benachbarte Cluster zusammengefasst, wobei das Vorgehen hierbei analog zu der bereits beschriebenen Zuordnung von Datenpunkten bzw. geographischen Positionen der Trackingdaten zu einzelnen Clustern ist. Die Cluster werden in Abhängigkeit einer mittels des Distanzmaßes bestimmten Distanz und eines jeweils vorgegebenen Grenzwertes, der entsprechend der gewünschten Clusterauflösung gewählt wird, zusammengefasst.In one embodiment it is provided that a cluster resolution is determined by means of the data processing device as a function of an associated geographical position. This enables a cluster resolution to be specified separately for different geographic regions. In particular, this makes it possible to reduce a resolution even afterwards, for example if ship routes can be recognized in the ship route map, which can also be mapped with a lower cluster resolution in sufficient detail. To reduce the resolution, neighboring clusters are combined, the procedure here being analogous to the already described assignment of data points or geographical positions of the tracking data to individual clusters. The clusters are combined as a function of a distance determined by means of the distance measure and a respectively predetermined limit value which is selected according to the desired cluster resolution.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Clusterauflösung auf Grundlage einer vorgegebenen Bereichskarte festgelegt wird oder festgelegt ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Bereiche, in denen eine Clusterauflösung verringert wird, auf Grundlage der vorgegebenen Bereichskarte festgelegt werden oder festgelegt sind. Die Bereichskarte definiert insbesondere eine Clusterauflösung für Bereiche der Erdoberfläche. In einem einfachen Beispiel einer solchen Bereichskarte kann vorgesehen sein, dass in Küstennähe, das heißt beispielsweise in einem Abstand von ≤ 5 km von der Küste eine Clusterauflösung von 1 km vorgesehen ist, in einem Abstand von > 5 km hingegen eine Clusterauflösung von 5 km und in einem Abstand von ≥ 30 km eine Clusterauflösung von 10 km. Hierdurch kann insbesondere auch eine Nachbearbeitung der Auflösung der Schiffsroutenkarte in Abhängigkeit der in der Bereichskarte hinterlegten Vorgaben erfolgen, wenn eine Clusterauflösung beim ersten Erstellen oberhalb der jeweils festgelegten Clusterauflösung liegt. Eine Datenmenge der Schiffsroutenkarte lässt sich hierdurch gezielt reduzieren, ohne dass für relevante Bereiche der Erdoberfläche eine Auflösung der Schiffsroutenkarte reduziert werden muss. Zum Verringern der Auflösung werden benachbarte Cluster zusammengefasst, wobei das Vorgehen hierbei analog zu der bereits beschriebenen Zuordnung von Datenpunkten bzw. geographischen Positionen der Trackingdaten zu einzelnen Clustern ist. Die Cluster werden in Abhängigkeit einer mittels des Distanzmaßes bestimmten Distanz und eines jeweils vorgegebenen Grenzwertes, der entsprechend der gewünschten Clusterauflösung gewählt wird, zusammengefasst.In one embodiment it is provided that the cluster resolution is established or is established on the basis of a predetermined area map. In particular, it can be provided that areas in which a cluster resolution is reduced are or are defined on the basis of the predetermined area map. The area map defines in particular a cluster resolution for areas of the Surface of the earth. In a simple example of such an area map, provision can be made for a cluster resolution of 1 km to be provided near the coast, i.e. for example at a distance of ≤ 5 km from the coast, whereas at a distance of> 5 km, a cluster resolution of 5 km and a cluster resolution of 10 km at a distance of ≥ 30 km. As a result, the resolution of the ship route map can in particular also be post-processed as a function of the specifications stored in the area map if a cluster resolution is above the respectively specified cluster resolution when it is first created. A quantity of data on the ship route map can thereby be reduced in a targeted manner, without a resolution of the ship route map having to be reduced for relevant areas of the earth's surface. To reduce the resolution, neighboring clusters are combined, the procedure here being analogous to the already described assignment of data points or geographical positions of the tracking data to individual clusters. The clusters are combined as a function of a distance determined by means of the distance measure and a respectively predetermined limit value which is selected according to the desired cluster resolution.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der Datenverarbeitungseinrichtung eine Clusterauflösung in Abhängigkeit einer Änderung zwischen den jeweils zugeordneten Fahrtrichtungen miteinander verknüpfter Cluster verringert wird. Eine Clusterauflösung bezeichnet hierbei insbesondere eine Anzahl von Clustern pro Wegstrecken. Hierdurch ist es möglich, eine Clusterauflösung von Schiffsrouten in den Bereichen zu reduzieren, in denen die Schiffsroute auch mit einer geringeren Clusterauflösung ausreichend genau beschrieben werden kann. Dies ist insbesondere in Bereichen der Fall, in denen eine Schiffsroute über eine längere Wegstrecke hinweg geradeaus verläuft. Dies lässt sich erkennen, indem eine Änderung zwischen den Fahrtrichtungen bestimmt wird, die jeweils benachbarten Clustern zugeordnet sind. Ist die Änderung der Fahrtrichtung über mehrere Cluster hinweg gering, das heißt liegt die Änderung der Fahrtrichtung beispielsweise unterhalb von einem vorgegebenen Schwellenwert (z.B. < 2°, < 5°...etc.), so können die betroffenen Cluster auf eine geringere Anzahl an Clustern reduziert werden, ohne dass eine Abbildung der Schiffsroute hierdurch an Genauigkeit einbüßt. Eine Datenmenge für Bereiche, in denen Schiffsrouten größtenteils geradeaus verlaufen, kann hierdurch verringert werden, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Zum Verringern der Clusterauflösung werden anschließend benachbarte Cluster zusammengefasst, wobei das Vorgehen hierbei analog zu der bereits beschriebenen Zuordnung von Datenpunkten bzw. geographischen Positionen der Trackingdaten zu einzelnen Clustern ist. Die Cluster werden in Abhängigkeit einer mittels des Distanzmaßes bestimmten Distanz und eines jeweils vorgegebenen Grenzwertes, der entsprechend der gewünschten Clusterauflösung gewählt wird, zusammengefasst.In one embodiment it is provided that a cluster resolution is reduced by means of the data processing device as a function of a change between the respectively assigned directions of travel of clusters linked to one another. A cluster resolution here refers in particular to a number of clusters per route. This makes it possible to reduce a cluster resolution of ship routes in those areas in which the ship route can be described with sufficient accuracy even with a lower cluster resolution. This is particularly the case in areas in which a ship route runs straight ahead over a longer distance. This can be seen by determining a change between the directions of travel that are assigned to neighboring clusters. If the change in the direction of travel is small over several clusters, i.e. if the change in the direction of travel is, for example, below a specified threshold value (e.g. <2 °, <5 ° ... etc.), The clusters concerned can respond to a smaller number Clusters can be reduced without a mapping of the ship route thereby losing accuracy. An amount of data for areas in which ship routes are mostly straight can thereby be reduced without impairing the accuracy. In order to reduce the cluster resolution, neighboring clusters are then combined, the procedure here being analogous to the already described assignment of data points or geographical positions of the tracking data to individual clusters. The clusters are combined as a function of a distance determined by means of the distance measure and a respectively predetermined limit value which is selected according to the desired cluster resolution.

Weitere Merkmale zur Ausgestaltung der Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltungen des Verfahrens. Die Vorteile der Vorrichtung sind hierbei jeweils die gleichen wie bei den Ausgestaltungen des VerfahrensFurther features for the configuration of the device emerge from the description of configurations of the method. The advantages of the device are in each case the same as in the embodiments of the method

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Schiffsroutenkarte;
  • 3 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Anbindung einer statischen geographischen Position eines Hafens an Schiffsrouten in der Schiffsroutenkarte.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments with reference to the figures. Here show:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of the device for creating a ship route map;
  • 2 a schematic representation of a ship route map;
  • 3 a schematic representation to illustrate the connection of a static geographical position of a port to ship routes in the ship route map.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte 20 gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Eingangseinrichtung 2, eine Datenverarbeitungseinrichtung 3, und eine Ausgangseinrichtung 4. Die Eingangseinrichtung 2 und die Ausgangseinrichtung 4 sind beispielsweise als Schnittstellen zum Datenaustausch ausgebildet.In 1 Figure 3 is a schematic representation of one embodiment of the apparatus 1 for creating a ship route map 20th shown. The device 1 comprises an input device 2 , a data processing device 3 , and an output device 4th . The entrance facility 2 and the output device 4th are designed, for example, as interfaces for data exchange.

Die Eingangseinrichtung 2 empfängt oder erfasst Trackingdaten 10 von Schiffen. Die Trackingdaten 10 umfassen für jedes der Schiffe jeweils mindestens eine geordnete Menge an geographischen Positionen mit jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen in Form von Datenpunkten (Datentupeln), das heißt jeder geographischen Position ist auch eine Fahrtrichtung zugeordnet, die angibt, in welcher Richtung diese geographische Position von dem Schiff durchfahren wurde. Es werden insbesondere Trackingdaten 10 von einer Vielzahl von Schiffen, die insbesondere weltweit unterwegs sind, empfangen oder erfasst. Die Trackingdaten 10 beruhen beispielsweise auf historischen AIS-Daten der Schiffe, die gesammelt und der Eingangseinrichtung 2 zugeführt werden.The entrance facility 2 receives or records tracking data 10 of ships. The tracking data 10 comprise for each of the ships at least one ordered set of geographical positions with respectively associated directions of travel in the form of data points (data tuples), i.e. each geographical position is also assigned a direction of travel which indicates the direction in which this geographical position was traversed by the ship . In particular, tracking data is used 10 received or recorded by a large number of ships that are in particular underway around the world. The tracking data 10 are based, for example, on historical AIS data from the ships that were collected and the input facility 2 are fed.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 3 fasst die Trackingdaten 10 der Schiffe in Abhängigkeit einer auf Grundlage eines Distanzmaßes bestimmten Distanz und mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes miteinander zu Clustern zusammen. Das Zusammenfassen erfolgt beispielsweise mittels des BIRCH-Verfahrens. Das Distanzmaß berücksichtigt hierbei sowohl eine Positionsdifferenz zwischen den einzelnen geographischen Positionen als auch eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen. Jedem Cluster wird oder ist eine geographische Position und eine Fahrtrichtung zugeordnet (vgl. 3), welche beispielsweise ausgehend von den jeweils zugeordneten Trackingdaten 10 bestimmt wird, beispielsweise durch eine Mittelwertbildung. Die Cluster werden von der Datenverarbeitungseinrichtung 3 über gerichtete Kanten miteinander verknüpft (vgl. 3).The data processing device 3 summarizes the tracking data 10 of the ships together to form clusters as a function of a distance determined on the basis of a distance measure and at least one predetermined limit value. The grouping takes place, for example, using the BIRCH method. The distance measure takes into account both a position difference between the individual geographical positions and a travel direction difference between the respective associated travel directions. Each cluster is or is assigned a geographical position and a direction of travel (cf. 3 ), which, for example, based on the respectively assigned tracking data 10 is determined, for example by averaging. The clusters are created by the data processing device 3 linked via directed edges (cf. 3 ).

Die auf diese Weise erzeugte Menge der über die gerichteten Kanten verknüpften Cluster definiert die Schiffsroutenkarte 20. Die Ausgangseinrichtung 4 stellt die Schiffsroutenkarte 20 als Schiffsroutenkarten-Datensatz 21 bereit. Insbesondere gibt die Ausgangseinrichtung 4 den Schiffsroutenkarten-Datensatz 21 als Datenstrom oder Datei aus.The number of clusters linked via the directed edges generated in this way defines the ship route map 20th . The exit facility 4th provides the ship route map 20th as a ship route map data set 21 ready. In particular, there is the output device 4th the ship route map data set 21 as a data stream or file.

Die in Form des Schiffsrouten-Datensatz 21 bereitgestellte Schiffsroutenkarte 20 bzw. die darin über die miteinander verknüpften Cluster definierten Schiffsrouten können anschließend beispielsweise zum Abschätzen einer Ankunftszeit eines Schiffes verwendet werden.The in the form of the shipping route record 21 provided ship route map 20th or the ship routes defined therein via the linked clusters can then be used, for example, to estimate an arrival time of a ship.

Es kann vorgesehen sein, dass den gerichteten Kanten zwischen den Clustern ein Gewichtungswert zugeordnet ist oder zugeordnet wird, wobei der Gewichtungswert zwischen zwei miteinander verbundenen Clustern für jede aufgrund von Trackingdaten 10 hinzukommende gleichgerichtete Verknüpfung zwischen diesen Clustern erhöht wird, und wobei der Gewichtungswert zwischen zwei miteinander verknüpften Clustern für jede aufgrund von Trackingdaten 10 hinzukommende Verknüpfung zwischen diesen Clustern, die in entgegengesetzter Richtung verläuft, verringert wird.Provision can be made for a weighting value to be assigned or assigned to the directed edges between the clusters, the weighting value between two clusters connected to one another for each based on tracking data 10 additional unidirectional linkage between these clusters is increased, and the weighting value between two linked clusters for each based on tracking data 10 additional linkage between these clusters, which runs in the opposite direction, is reduced.

Ferner kann vorgesehen sein, dass als Distanzmaß eine gewichtete Summe zwischen einer jeweiligen Positionsdifferenz und der zugehörigen Fahrtrichtungsdifferenz gebildet wird.Furthermore, it can be provided that a weighted sum between a respective position difference and the associated travel direction difference is formed as a distance measure.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Distanzmaß derart gewählt ist, dass eine Fahrtrichtungsdifferenz in der bestimmten Distanz überproportional stark in Abhängigkeit der bestimmten Fahrtrichtungsdifferenz berücksichtigt wird.It can further be provided that the distance measure is selected such that a travel direction difference in the determined distance is taken into account disproportionately as a function of the determined travel direction difference.

In 2 ist eine schematische Darstellung einer mittels des Verfahrens bzw. der Vorrichtung 1 erstellten Schiffsroutenkarte 20 dargestellt. Die 2 zeigt hierbei beispielhaft einen Ausschnitt aus der Schiffsroutenkarte 20. Dargestellt sind Schiffsrouten 30 in einem Küstenbereich 31 um ein Festland 32 herum. Die Schiffsrouten 30 wurden im Rahmen des offenbarten Verfahrens als „Einbahnstraßen“ identifiziert, da auf diesen Schiffsrouten 30 nur in eine Fahrtrichtung gefahren wird (jeweils schematisch angedeutet durch die Pfeile). Um die Schiffsrouten 30 zu erzeugen, wurde das offenbarte Verfahren ausgeführt, das heißt Datenpunkte von Trackingdaten wurden einzelnen Clustern 40 zugeordnet (der Übersichtlichkeit halber sind nur einige der Cluster 40 mit einem Bezugszeichen markiert).In 2 is a schematic representation of a means of the method or the device 1 created ship route map 20th shown. The 2 shows an example of an excerpt from the ship route map 20th . Ship routes are shown 30th in a coastal area 31 around a mainland 32 around. The ship routes 30th were identified as “one-way streets” as part of the disclosed procedure, as they are on these ship routes 30th is only driven in one direction of travel (each indicated schematically by the arrows). To the ship routes 30th To generate, the disclosed method was carried out, that is, data points of tracking data became individual clusters 40 assigned (for the sake of clarity only some of the clusters are 40 marked with a reference symbol).

Es kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine vorgegebene Grenzwert in Abhängigkeit der geographischen Position gewählt ist oder gewählt wird.It can be provided that the at least one predetermined limit value is selected or is selected as a function of the geographical position.

Weiter kann vorgesehen sein, dass mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 2 eine Clusterauflösung in Abhängigkeit einer zugehörigen geographischen Position festgelegt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 2 eine Clusterauflösung in Abhängigkeit einer zugehörigen geographischen Position verringert wird. Ein Ergebnis einer solchen Abhängigkeit ist schematisch in der 2 dargestellt. Innerhalb des Küstenbereichs 31 ist ein Abstand zwischen den Clustern 40 kleiner als außerhalb des Küstenbereichs 31 in einem Hochseebereich 34.It can further be provided that by means of the data processing device 2 a cluster resolution is determined depending on an associated geographical position. In particular, it can be provided that by means of the data processing device 2 a cluster resolution is reduced as a function of an associated geographical position. A result of such a dependency is shown schematically in FIG 2 shown. Within the coastal area 31 is a distance between the clusters 40 smaller than outside the coastal area 31 in an offshore area 34 .

Es kann vorgesehen sein, dass die Clusterauflösung auf Grundlage einer vorgegebenen Bereichskarte festgelegt wird oder festgelegt ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Bereiche 31, 34, in denen eine Clusterauflösung verringert wird, auf Grundlage der vorgegebenen Bereichskarte festgelegt werden oder festgelegt sind. Eine solche Bereichskarte würde im Beispiel der 2 insbesondere eine maximale Clusterauflösung für den Küstenbereich 31 und eine hiervon verschiedene maximale Clusterauflösung für den Hochseebereich 34 vorgegeben, wobei eine Vorgabe für die Clusterauflösung des Küstenbereichs 31 größer gewählt ist als die Clusterauflösung des Hochseebereichs 34.It can be provided that the cluster resolution is set or is set on the basis of a predetermined area map. In particular, it can be provided that areas 31 , 34 in which a cluster resolution is decreased are set or are set based on the predetermined area map. Such an area map would be in the example of 2 in particular a maximum cluster resolution for the coastal area 31 and a different maximum cluster resolution for the high seas 34 specified, with a specification for the cluster resolution of the coastal area 31 is selected to be greater than the cluster resolution of the high seas area 34 .

Es kann vorgesehen sein, dass mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 2 (1) eine Clusterauflösung in Abhängigkeit einer Änderung zwischen den jeweils zugeordneten Fahrtrichtungen miteinander verknüpfter Cluster 40 verringert wird. Insbesondere kann eine Clusterauflösung hierdurch für Abschnitte von Schiffsrouten 30 verringert werden, in denen die Schiffsroute 30 überwiegend geradeaus verläuft und daher auch mit einer geringeren Clusterauflösung abgebildet werden kann.It can be provided that by means of the data processing device 2 ( 1 ) a cluster resolution as a function of a change between the respectively assigned driving directions of linked clusters 40 is decreased. In particular, this enables cluster resolution for sections of ship routes 30th be reduced in which the ship route 30th runs predominantly straight ahead and can therefore also be mapped with a lower cluster resolution.

In dem Küstenbereich 31 befindet sich ferner ein Hafen 33. Der Hafen 33 wurde durch Vorgabe einer statischen geographischen Position 11 mit den sich in der Nähe befinden Schiffsrouten 30 verbunden. Hierzu ist vorgesehen, dass die statische geographische Position 11 mittels der Eingangseinrichtung 2 (1) empfangen wird, wobei für die statische geographische Position 11 mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 3 zwei Cluster 40 erzeugt werden.In the coastal area 31 there is also a port 33 . The harbor 33 was made by specifying a static geographical position 11 with the nearby shipping routes 30th connected. For this purpose it is provided that the static geographic position 11 by means of the input device 2 ( 1 ) is received, for the static geographical position 11 by means of the data processing device 3 two clusters 40 be generated.

Dies ist schematisch in der 3 verdeutlicht. Die zwei für die statische geographische Position 11 erzeugten Cluster 40 (der Übersichtlichkeit halber sind diese leicht versetzt dargestellt) werden mit Clustern 40 in einem vorgegebenen Umkreis 50 (z.B. 2 km, 3 km, ...) um die statische geographische Position 11 herum verknüpft, wobei die zugehörigen gerichteten Kanten 43, 44 dieser Verknüpfungen für die zwei Cluster 40 unterschiedliche Richtungen aufweisen.This is shown schematically in the 3 made clear. The two for the static geographic position 11 generated clusters 40 (for the sake of clarity, these are shown slightly offset) are clusters 40 in a given radius 50 (e.g. 2 km, 3 km, ...) around the static geographical position 11 linked around, with the associated directed edges 43 , 44 these links for the two clusters 40 have different directions.

In der 3 ebenfalls dargestellt sind für die Cluster 40 jeweils die geographischen Positionen 41 und die jeweils den Clustern 40 zugeordneten Fahrtrichtungen 42.In the 3 are also shown for the clusters 40 the geographical positions in each case 41 and each of the clusters 40 assigned directions of travel 42 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorrichtungcontraption
22
EingangseinrichtungEntrance facility
33
DatenverarbeitungseinrichtungData processing device
44th
AusgangseinrichtungExit facility
1010
TrackingdatenTracking data
1111
statische geographische Position (Hafen)static geographic position (port)
2020th
SchiffsroutenkarteShip route map
2121
Schiffsrouten-DatensatzShip route record
3030th
SchiffsrouteShip route
3131
KüstenbereichCoastal area
3232
FestlandMainland
3333
Hafenport
3434
HochseebereichOffshore area
4040
ClusterCluster
4141
geographische Positiongeographical position
4242
FahrtrichtungDirection of travel
4343
gerichtete Kante (eine Richtung)directed edge (one direction)
4444
gerichtete Kante (andere Richtung)directed edge (other direction)
5050
UmkreisRadius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • T. Zhang et al., BIRCH: an efficient data clustering method for very large databases, ACM Sigmod Record, 1996 [0004]T. Zhang et al., BIRCH: an efficient data clustering method for very large databases, ACM Sigmod Record, 1996 [0004]

Claims (10)

Verfahren zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte (20), wobei Trackingdaten (10) von Schiffen mittels einer Eingangseinrichtung (2) empfangen oder erfasst werden, wobei die Trackingdaten (10) für jedes der Schiffe jeweils mindestens eine geordnete Menge an geographischen Positionen (41) mit jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen (42) umfassen, wobei die Trackingdaten (10) der Schiffe mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (3) in Abhängigkeit einer auf Grundlage eines Distanzmaßes bestimmten Distanz und mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes miteinander zu Clustern (40) zusammengefasst werden, wobei das Distanzmaß sowohl eine Positionsdifferenz zwischen den einzelnen geographischen Positionen (41) als auch eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen (42) berücksichtigt, und wobei jedem Cluster (40) eine geographische Position (41) und eine Fahrtrichtung (42) zugeordnet ist oder zugeordnet wird, und wobei die Cluster (40) über gerichtete Kanten (43,44) miteinander verknüpft werden oder verknüpft sind, und wobei die auf diese Weise erzeugte Menge der über die gerichteten Kanten (43,43) verknüpften Cluster (40) mittels einer Ausgangseinrichtung (4) als Schiffsroutenkarten-Datensatz (41) bereitgestellt wird.Method for creating a ship route map (20), tracking data (10) from ships being received or recorded by means of an input device (2), the tracking data (10) for each of the ships each having at least one ordered set of geographical positions (41) each with associated driving directions (42) include, wherein the tracking data (10) of the ships are combined into clusters (40) by means of a data processing device (3) depending on a distance determined on the basis of a distance measure and at least one predetermined limit value, the distance measure being both a position difference between the individual geographical positions (41 ) and a travel direction difference between the respective associated travel directions (42) are taken into account, and each cluster (40) is assigned a geographical position (41) and a travel direction (42), and wherein the clusters (40) are linked to one another or are linked via directed edges (43, 44), and wherein the quantity of clusters (40) linked via the directed edges (43, 43) generated in this way is provided as a ship route map data set (41) by means of an output device (4). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den gerichteten Kanten (43,44) zwischen den Clustern (40) ein Gewichtungswert zugeordnet ist oder zugeordnet wird, wobei der Gewichtungswert zwischen zwei miteinander verbundenen Clustern (40) für jede aufgrund von Trackingdaten (10) hinzukommende gleichgerichtete Verknüpfung zwischen diesen Clustern (40) erhöht wird, und wobei der Gewichtungswert zwischen zwei miteinander verknüpften Clustern (40) für jede aufgrund von Trackingdaten (10) hinzukommende Verknüpfung zwischen diesen Clustern (40), die in entgegengesetzter Richtung verläuft, verringert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a weighting value is or is assigned to the directed edges (43, 44) between the clusters (40), the weighting value between two interconnected clusters (40) for each unidirectional link between these clusters (40) is increased, and wherein the weighting value between two linked clusters (40) is reduced for each link between these clusters (40) that is added on the basis of tracking data (10) and runs in the opposite direction. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Eingangseinrichtung (2) mindestens eine statische geographische Position (11) empfangen wird, wobei für die mindestens eine statische geographische Position (11) mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (3) zwei Cluster (40) erzeugt werden, und wobei die zwei erzeugten Cluster (40) mit Clustern (40), die in einem vorgegebenen Umkreis (50) um die mindestens eine statische geographische Position (11) liegen, verknüpft werden, wobei die zugehörigen gerichteten Kanten (43,44) dieser Verknüpfungen für die zwei Cluster (40) unterschiedliche Richtungen aufweisen.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one static geographical position (11) is received by means of the input device (2), two clusters (40) being generated for the at least one static geographical position (11) by means of the data processing device (3), and wherein the two generated clusters (40) are linked with clusters (40) which lie in a predetermined radius (50) around the at least one static geographical position (11), the associated directed edges (43, 44) of these links for the two Clusters (40) have different directions. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Distanzmaß eine gewichtete Summe zwischen einer jeweiligen Positionsdifferenz und der zugehörigen Fahrtrichtungsdifferenz gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a weighted sum between a respective position difference and the associated travel direction difference is formed as the distance measure. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzmaß derart gewählt ist, dass eine Fahrtrichtungsdifferenz in der bestimmten Distanz überproportional stark in Abhängigkeit der bestimmten Fahrtrichtungsdifferenz berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance measure is selected in such a way that a travel direction difference in the determined distance is taken into account disproportionately as a function of the determined travel direction difference. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine vorgegebene Grenzwert in Abhängigkeit der geographischen Position (41) gewählt ist oder gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one predetermined limit value is or is selected as a function of the geographical position (41). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (3) eine Clusterauflösung in Abhängigkeit einer zugehörigen geographischen Position (41) festgelegt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a cluster resolution is determined by means of the data processing device (3) as a function of an associated geographical position (41). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Clusterauflösung auf Grundlage einer vorgegebenen Bereichskarte festgelegt wird oder festgelegt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cluster resolution is established or is established on the basis of a predetermined area map. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (3) eine Clusterauflösung in Abhängigkeit einer Änderung zwischen den jeweils zugeordneten Fahrtrichtungen miteinander verknüpfter Cluster (40) verringert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the data processing device (3) a cluster resolution is reduced as a function of a change between the respectively assigned driving directions of linked clusters (40). Vorrichtung (1) zum Erstellen einer Schiffsroutenkarte (20), umfassend: eine Eingangseinrichtung (2), eine Datenverarbeitungseinrichtung (3), und eine Ausgangseinrichtung (4), wobei die Eingangseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, Trackingdaten (10) von Schiffen zu empfangen oder zu erfassen, wobei die Trackingdaten (10) für jedes der Schiffe jeweils mindestens eine geordnete Menge an geographischen Positionen (41) mit jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen (42) umfassen, und wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, die Trackingdaten (10) der Schiffe in Abhängigkeit einer auf Grundlage eines Distanzmaßes bestimmten Distanz und mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes miteinander zu Clustern (40) zusammenzufassen, wobei das Distanzmaß sowohl eine Positionsdifferenz zwischen den einzelnen geographischen Positionen (41) als auch eine Fahrtrichtungsdifferenz zwischen den jeweils zugehörigen Fahrtrichtungen (42) berücksichtigt, und wobei jedem Cluster (40) eine geographische Position (41) und eine Fahrtrichtung (42) zugeordnet ist oder zugeordnet wird, und die Cluster (40) über gerichtete Kanten (43,44) miteinander zu verknüpfen, und wobei die Ausgangseinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, die auf diese Weise erzeugte Menge der über die gerichteten Kanten (43,44) verknüpften Cluster (40) als Schiffsroutenkarten-Datensatz (21) bereitzustellen.Device (1) for creating a ship route map (20), comprising: an input device (2), a data processing device (3), and an output device (4), the input device (2) being set up to send tracking data (10) from ships receive or detect, the tracking data (10) for each of the ships each comprising at least one ordered set of geographical positions (41) with respectively associated directions of travel (42), and the data processing device (3) being set up to combine the tracking data (10) of the ships into clusters (40) as a function of a distance determined on the basis of a distance measure and at least one predetermined limit value, the distance measure being both a position difference between the individual geographical positions (41) and a travel direction difference between the respective associated travel directions (42) are taken into account, and each cluster (40) is assigned or is assigned a geographical position (41) and a travel direction (42), and the clusters (40) via directed To link edges (43,44) with one another, and wherein the output device (4) is set up to provide the set of clusters (40) linked via the directed edges (43,44) as a ship route map data set (21) .
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