KR102466119B1 - Apparatus and method for extracting main vessel lane network based on ais information - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항적밀도의 공간 특성에 기반하여 주요항로 중심선을 추출할 수 있도록 하는 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for extracting a main seaway connection network based on AIS information, and more particularly, to an apparatus and method for extracting a main seaway connection network based on AIS information to extract a main seaway centerline based on the spatial characteristics of track density. It is about.
일반적으로 항로는 바다를 통로로 하여 정기적으로 선박이 지나다니는 길로, 선박에 의하여 사람 및 재화를 이전시키는 길로 적하(積荷)가 가장 많은 지점 간을 연결하는 최단 거리가 가장 가까운 통로이다.In general, a sea route is a route through which ships regularly pass by using the sea as a passage, and a route through which people and goods are transferred by ship.
선박은 이러한 항로를 기반으로 하여 운행을 하게 된다.Ships operate based on these routes.
한편, 해상 풍력 발전소 입지 분석, 이용 선박 증감 파악, 항구 및 항만의 개발 등을 분석하기 위해 선박의 주요항로를 연결한 주요항로 연결망을 추출하게 된다.On the other hand, in order to analyze the location of offshore wind power plants, grasp the increase and decrease in use of vessels, and analyze ports and port development, the main seaway connection network connecting the main seaways of ships is extracted.
종래에는 주요항로 연결망을 추출하기 위해, 선박자동식별장치(Automatic Identification System, AIS) 정보를 기반으로 항적밀도가 높은 면 형태의 항로 밀집지역을 도출한 후, 도출된 밀집지역으로부터 주요항로의 중심선을 산출하고, 산출된 중심선을 연결하여 주요항로 연결망을 추출한다.Conventionally, in order to extract the main route connection network, after deriving a plane-type route dense area with high track density based on Automatic Identification System (AIS) information, the center line of the main route was drawn from the derived dense area. Calculate and connect the calculated center line to extract the main route network.
전술한 바와 같이, 종래에는 AIS 정보의 밀집도를 기준으로 넓은 면 형태의 밀집지역을 우선적으로 도출한 뒤, 선 형태의 항로로 가공한다.As described above, in the prior art, a dense area in the form of a wide plane is first derived based on the density of AIS information, and then processed into a route in the form of a line.
때문에, 종래에는 항로의 중심선이 불명확하고, 중간에서 합류 및 분기하거나 두 개 이상의 항로가 교차할 경우에 이러한 현상의 존재 여부를 확인할 수 없게 되는 문제점이 있다.Therefore, in the prior art, there is a problem in that the presence or absence of such a phenomenon cannot be confirmed when the center line of the route is unclear, converging and diverging in the middle, or when two or more routes intersect.
또한, 중간에서 합류 및 분기하거나 두 개 이상의 항로가 교차할 경우에 이러한 현상의 존재 여부를 확인하더라도 그 위치를 파악하기 어려운 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that it is difficult to determine the location even if the presence or absence of such a phenomenon is confirmed when converging and diverging in the middle or when two or more routes intersect.
또한, 항로 밀집지역 내에서 주요항로의 위치와 진행방향을 파악하기 어려운 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that it is difficult to grasp the location and direction of major routes in the route concentration area.
그리고, 선박의 출발지와 목적지를 잇는 전체 항로 중 밀집지역 외부의 항로를 설정하는 방법이 모호하여 주요항로 연결망을 완전하게 구성하지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that a method of setting a route outside a densely populated area among all routes connecting the ship's departure point and destination is ambiguous, so that a network of main route connections cannot be completely formed.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 항적밀도의 공간 특성에 기반하여 주요항로 중심선을 추출할 수 있도록 하는 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the conventional problems as described above is to provide an apparatus and method for extracting a main route connection network based on AIS information to extract a center line of a main route based on a spatial characteristic of track density.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치는, 일정 기간의 AIS 정보를 공간정보로 변환하는 공간정보 변환부; 상기 공간정보 변환부에서 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득부; 상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리부; 상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출부; 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출부; 상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an apparatus for extracting a main route connection network based on AIS information according to the present invention includes a spatial information converter for converting AIS information of a certain period into spatial information; a navigation density acquisition unit for acquiring navigation density for each grid from the spatial information acquired by the spatial information conversion unit; a smoothing processing unit for applying a local spatial statistical function to the navigation density for each grid and then calculating and smoothing an average value for each grid; a curvature calculation unit that calculates a curvature, which is a local navigation density, from the smoothed navigation density for each grid; a center line calculation unit for calculating a center line of a main route based on the curvature of the local navigation density and an inclined direction of the local navigation density; and a connectivity rule application unit that secures the connectivity of the calculated center line of the main route by applying a rule for ensuring connectivity to the center line of the calculated main route.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 공간정보 변환부는, 일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하고, 이를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the apparatus for extracting main route connection networks based on AIS information according to the present invention, the spatial information conversion unit converts AIS information of a certain period into point-shaped spatial information, clusters it for each ship, and converts it into linear spatial information for each ship. It is characterized by doing.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성인 직선성을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route connection network extraction device based on AIS information according to the present invention, when calculating the center line of the main route, the center line calculation unit calculates an adjacent route based on linearity, which is a spatial characteristic of the route, for a part where the route is disconnected. It is characterized in that it is connected to calculate the center line.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route connection network extraction device based on AIS information according to the present invention, the centerline calculator converts the calculated main route centerline into linear spatial information to calculate the linear main route centerline.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route connection network extraction device based on AIS information according to the present invention, the center line calculation unit calculates the average navigation density for each center line section based on the global navigation density data, and classifies the center line of the main route for each section. do.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 연결성 확보를 위한 규칙은, 1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리; 2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출; 3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합; 4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제; 5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합; 8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route network extraction device based on AIS information according to the present invention, the rules for securing the connectivity are: 1) In the case of a primary main route with a high navigation density, if two or more grids are progressed by diverging or rotating, split into separate primary major routes; 2) Calculation of heading and location information based on the coordinate information of both ends of the primary route; 3) In the case of a secondary major route with low traffic density, if the heading and location information is continuous with the primary major route, integrated into the primary major route; 4) Delete if the secondary major route is parallel to the adjacent primary major route; 5) If the heading and location information of the adjacent 1st major route and the 2nd major route are discontinuous, the grade is changed to the 3rd major route; 6) If the 1st major route is parallel to the adjacent 1st major route and the centrality is low, the grade is changed to the 3rd major route; 7) If it is continuous with the non-adjacent 1st major route based on the direction and location information sequentially from the 1st major route with high centrality, connect the route, but if you do not detour more than 2 grids, the 2nd main route and 3 pass through the 1st major route, and the 2nd and 3rd major routes passed through are integrated into the 1st major route; 8) If there is no change by repeatedly performing the above 3) to 7), the main route calculation is terminated; characterized in that it includes.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하고, 상기 연결망 추출 장치는, 상기 연결성 규칙 적용부를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the apparatus for extracting a main route connection network based on AIS information according to the present invention, the center line calculation unit calculates an average navigation density for each center line section based on global navigation density data, classifies the center line of the main route for each section, and classifies the connection network The extraction device may further include a width setting unit configured to set the width of the center line of the main route derived through the connectivity rule application unit according to the grade of each section.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법은, 공간정보 변환부가, 일정 기간의 AIS 정보를 공간정보로 변환하는 공간정보 변환 단계; 항행밀집도 획득부가, 상기 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득 단계; 평활화 처리부가, 상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리 단계; 곡률도 산출부가, 상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출 단계; 중심선 산출부가, 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출 단계; 연결성 규칙 적용부가, 상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, a method for extracting a main route connection network based on AIS information according to the present invention includes a spatial information conversion step of converting, by a spatial information conversion unit, AIS information of a certain period into spatial information; a navigation density acquisition step of obtaining, by a navigation density acquisition unit, navigation density for each grid from the obtained spatial information; a smoothing processing step in which a smoothing processing unit applies a local spatial statistical function to the navigation density for each grid and then calculates and smoothes an average value for each grid; a curvature calculation step in which a curvature calculation unit calculates a curvature, which is a local navigation density, from the navigation density for each grid subjected to the smoothing process; a center line calculation step in which a center line calculation unit calculates a center line of a main route based on the curvature of the local navigation density and the inclined direction (aspect) of the local navigation density; The connectivity rule application unit may include a connectivity rule application step of securing connectivity of the calculated center line of the main route by applying a rule for securing connectivity to the center line of the calculated main route.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 공간정보 변환 단계는, 일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하는 단계; 상기 점 형태의 공간정보를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for extracting a main route connection network based on AIS information according to the present invention, the spatial information conversion step may include: converting AIS information of a certain period into dot-type spatial information; and converting the spatial information in the form of points into linear spatial information for each ship by clustering the spatial information in the form of a point.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 중심선 산출 단계는, 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 단계; 상기 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route network extraction method based on AIS information according to the present invention, the center line calculation step is the step of calculating the main route center line based on the curvature of the local navigation density and the inclined direction (aspect) of the local navigation density. ; and converting the calculated main route center line into linear spatial information to calculate a linear main route center line.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route connection network extraction method based on AIS information according to the present invention, the center line calculation unit calculates the center line of the main route, and then calculates the average navigation density for each center line section based on the global navigation density data to obtain the center line of the main route It is characterized in that it further comprises; grading by section.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 연결성 확보를 위한 규칙은, 1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리; 2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출; 3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합; 4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제; 5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합; 8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route network extraction method based on AIS information according to the present invention, the rules for securing the connectivity are: 1) In the case of a primary main route with a high navigation density, if two or more grids are progressed by diverging or rotating, split into separate primary major routes; 2) Calculation of heading and location information based on the coordinate information of both ends of the primary route; 3) In the case of a secondary major route with low traffic density, if the heading and location information is continuous with the primary major route, integrated into the primary major route; 4) Delete if the secondary major route is parallel to the adjacent primary major route; 5) If the heading and location information of the adjacent 1st major route and the 2nd major route are discontinuous, the grade is changed to the 3rd major route; 6) If the 1st major route is parallel to the adjacent 1st major route and the centrality is low, the grade is changed to the 3rd major route; 7) If it is continuous with the non-adjacent 1st major route based on the direction and location information sequentially from the 1st major route with high centrality, connect the route, but if you do not detour more than 2 grids, the 2nd main route and 3 pass through the 1st major route, and the 2nd and 3rd major routes passed through are integrated into the 1st major route; 8) If there is no change by repeatedly performing the above 3) to 7), the main route calculation is terminated; characterized in that it includes.
또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 중심선 등급화 단계; 폭 설정부가, 상기 연결성 규칙 적용 단계를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the main route connection network extraction method based on AIS information according to the present invention, the center line calculation unit calculates the center line of the main route, and then calculates the average navigation density for each center line section based on the global navigation density data to obtain the center line of the main route A center line grading step of grading by section; The width setting unit may further include a width setting step of setting the width of the center line of the main route derived through the connectivity rule application step according to the grade of each section.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the "specific details for carrying out the invention" and the accompanying "drawings".
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the various embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited only to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various other forms, and each embodiment disclosed herein only makes the disclosure of the present invention complete, and the present invention It is provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim of the claims.
본 발명에 의하면, 항적밀도의 곡률도 및 방향을 토대로 주요항로 중심선을 산출한 후, 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보할 수 있게 된다.According to the present invention, after calculating the centerline of the main route based on the curvature and direction of the track density, it is possible to secure the connectivity of the calculated centerline of the main route by applying a rule for ensuring connectivity.
또한, 항적밀도에 따라 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하여 주요항로 중심선의 폭을 결정함으로써, 선박의 밀집에 따른 해양사고의 발생을 예방할 수 있고, 선박이 지나치게 넓은 해역에 걸쳐 산개하여 항행하는 것을 방지할 수 있게 되고, 해양 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.In addition, by determining the width of the center line of the main route by grading the center line of the main route by section according to the wake density, it is possible to prevent marine accidents due to the concentration of ships, and to prevent ships from navigating spread over an excessively wide sea area. It can be prevented, and the marine space can be used efficiently.
도 1은 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 생성된 공간정보 DB 생성 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 점형 공간정보를 선형 공간정보로 변환한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 항행밀집도 획득부를 통해 획득한 격자별 항행밀집도를 기준으로 항행 활동 관련 상충 수준에 대한 지도화 결과 및 입지배제 정보를 지도화한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 격자별 항행밀집도에 국지적 통계 함수를 적용하여 평활화 처리한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용되는 국지적 통계 함수를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 적용되는 곡률도 산출 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따라 산출된 곡률도 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 10은 본 발명에 따라 산출된 주요항로 중심선 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 11은 본 발명에 따라 산출된 선형 주요항로 중심선 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 12는 본 발명에 따라 도출된 연결성을 확보한 주요항로를 예시적으로 보인 도면이다.
도 13은 본 발명에 따라 주요항로 중심선의 폭을 차등화하여 설정한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법을 설명하기 위한 처리도이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of an apparatus for extracting a main route connection network based on AIS information according to the present invention.
2 is a diagram showing a spatial information DB generation result generated according to the present invention as an example.
3 is a diagram exemplarily showing the result of converting point-like spatial information into linear spatial information according to the present invention.
4 is a diagram showing, by way of example, the result of mapping the conflict level related to navigation activities and the result of mapping location exclusion information based on the navigation density for each grid obtained through the navigation density acquisition unit applied to the present invention.
5 is a diagram exemplarily showing the result of smoothing by applying a local statistical function to the navigation density for each grid according to the present invention.
6 is a diagram for exemplarily explaining a local statistical function applied to the present invention.
7 is a diagram for exemplarily explaining a curvature calculation method applied to the present invention.
8 and 9 are diagrams exemplarily showing results of calculating the degree of curvature calculated according to the present invention.
10 is a diagram showing the result of calculating the center line of the main route calculated according to the present invention by way of example.
11 is a diagram showing the result of calculating the centerline of a linear main route calculated according to the present invention by way of example.
12 is a diagram showing an example of a main air route securing connectivity derived according to the present invention.
13 is a diagram exemplarily showing the result of differentially setting the width of the center line of the main route according to the present invention.
14 is a process diagram for explaining a method for extracting a main air route connection network based on AIS information according to the present invention.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed unconditionally in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way It should be noted that concepts of various terms may be appropriately defined and used, and furthermore, these terms or words should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, and these terms represent various possibilities of the present invention. It should be noted that it is a defined term.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, it should be noted that in this specification, singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and similarly, even if they are expressed in plural numbers, they may include singular meanings. .
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as "including" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component, unless otherwise stated. It can mean you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Furthermore, when a component is described as “existing inside or connected to and installed” of another component, this component may be directly connected to or installed in contact with the other component, and a certain It may be installed at a distance, and when it is installed at a certain distance, a third component or means for fixing or connecting the corresponding component to another component may exist, and now It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when it is described that a certain element is "directly connected" to another element, or is "directly connected", it should be understood that no third element or means exists.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Similarly, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between", or "adjacent to" and "directly adjacent to" have the same meaning. should be interpreted as
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, the terms "one side", "the other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., if used, refer to one component It is used to be clearly distinguished from other components, and it should be noted that the meaning of the corresponding component is not limitedly used by such a term.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.In addition, in this specification, terms related to positions such as "top", "bottom", "left", and "right", if used, should be understood as indicating a relative position in the drawing with respect to the corresponding component, Unless an absolute position is specified for these positions, these positional terms should not be understood as referring to an absolute position.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, in specifying the reference numerals for each component of each drawing, for the same component, even if the component is displayed in different drawings, it has the same reference numeral, that is, the same reference throughout the specification. Symbols indicate identical components.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings accompanying this specification, the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the present invention is partially exaggerated, reduced, or omitted in order to sufficiently clearly convey the spirit of the present invention or for convenience of explanation. may be described, and therefore the proportions or scale may not be exact.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, a known technology including the prior art, may be omitted.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to related drawings.
우선, 본 발명에 적용되는 AIS 정보에 대해 살펴보면 다음과 같다.First, look at AIS information applied to the present invention as follows.
AIS는 초단파대(Very High Frequency, VHF) 해상 주파수 대역에서 일정한 시간 간격으로 선박의 위치 정보와 운항 정보를 방송하여, 주변에 있는 선박이나 육상 기지국에서 선박의 위치와 선박 운항 상황을 자동으로 탐지할 수 있는 시스템이다.AIS broadcasts location information and operation information of ships at regular time intervals in the Very High Frequency (VHF) maritime frequency band, so that nearby ships or land base stations can automatically detect the location of ships and ship operation conditions. It is a system that can
선박에 설치된 AIS는 선박이 항해 중과 정박 중에 일정한 시간 간격으로 동적정보, 정적정보 및 항해관련 정보를 방송하며, 필요시 해사안전정보를 송수신한다.AIS installed on a ship broadcasts dynamic information, static information, and voyage-related information at regular time intervals while the ship is sailing and anchored, and transmits and receives maritime safety information when necessary.
여기서, 정적정보는 선명, IMO(International Maritime Organization) 번호, 호출부호, 선박의 종류, 선박의 길이·폭·너비, 안테나의 위치(선미/선수/중심선의 좌우) 등으로 이루어질 수 있다.Here, the static information may include a name, an International Maritime Organization (IMO) number, a call sign, a type of ship, a ship's length/width/width, and antenna positions (stern/bow/left/right of center line).
동적정보는 선박의 위치, 위치 전송 시간, 대지침로, 대지속력, 선수방위, 항해상태(항해, 정박 등), 선회율(임의), 경사각도 등으로 이루어질 수 있다.Dynamic information may include the location of a ship, location transmission time, course on ground, speed on ground, heading, sailing status (sailing, anchorage, etc.), turn rate (arbitrary), inclination angle, and the like.
항해관련 정보는 선박의 흘수, 위험화물, 목적지 및 도착예정시간, 항로계획(임의), 승선인원 등으로 이루어질 수 있다.Sailing-related information may include the draft of the ship, dangerous cargo, destination and estimated time of arrival, route plan (optional), number of people on board, and the like.
도 1은 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of an apparatus for extracting a main route connection network based on AIS information according to the present invention.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치(100)는 공간정보 변환부(110), 항행밀집도 획득부(120), 평활화 처리부(130), 곡률도 산출부(140), 중심선 산출부(150), 연결성 규칙 적용부(160), 폭 설정부(170) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, the
공간정보 변환부(110)는 일정 기간의 일별 AIS 정보를 공간정보로 변환할 수 있다.The spatial information conversion unit 110 may convert daily AIS information of a certain period into spatial information.
AIS 정보는 대상 해역의 일 단위 자료로, 선박 항행 활동의 장기적 경향성을 파악하기 위해 본 발명의 실시예에서는 AIS 정보를 연 단위로 통합한다.AIS information is data on a daily basis in the target sea area, and in the embodiment of the present invention, AIS information is integrated on an annual basis in order to grasp long-term trends in vessel navigation activities.
AIS 정보는 쉼표를 기준으로 항목을 구분하여 저장하는 CSV(Comma Separated Value) 형식으로 구현될 수 있다.AIS information may be implemented in a CSV (Comma Separated Value) format in which items are separated and stored based on commas.
공간정보 변환부(110)는 도 2에 도시하는 바와 같이 연 단위로 통합된 CSV 형식의 AIS 정보를 GIS(Geographic Information System) 소프트웨어로 인식 및 분석할 수 있는 점 형태의 공간정보로 변환하여 공간정보 DB를 구축할 수 있다.As shown in FIG. 2, the spatial information conversion unit 110 converts the AIS information in CSV format integrated on a yearly basis into point-type spatial information that can be recognized and analyzed by GIS (Geographic Information System) software, thereby providing spatial information DB can be built.
점 형태의 공간정보로의 변환은 AIS 동적정보에 포함된 선박의 위치(좌표) 정보를 통해 구현될 수 있다.Conversion into point-shaped spatial information can be implemented through ship position (coordinate) information included in AIS dynamic information.
전술한 바와 같이, 공간정보 변환부(110)에서 일별 AIS 동적정보를 공간정보로 변환할 때, 범용성을 확보하고, 투영법의 차이에 따른 오차 발생을 예방하기 위해 기준 좌표계를 WGS84(세계 지구 좌표 시스템) 타원체 기반의 경위도 좌표 체계로 설정하는 것이 바람직하다.As described above, when converting daily AIS dynamic information into spatial information in the spatial information converter 110, the reference coordinate system is set to WGS84 (World Earth Coordinate System) in order to secure versatility and prevent errors due to differences in projection methods. ) It is desirable to set it as an ellipsoid-based longitude and latitude coordinate system.
이후, 공간정보 변환부(110)는 앞서 획득한 점 형태의 공간정보를 선박별 선형 항적자료로 변환할 수 있다.Thereafter, the spatial information conversion unit 110 may convert the previously acquired point-shaped spatial information into linear track data for each ship.
즉, 공간정보 변환부(110)는 앞서 획득한 점형 공간정보를 선박별로 군집화한 뒤, 이로부터 선형 공간정보를 선박별로 획득할 수 있다(도 3 참조).That is, the spatial information conversion unit 110 may cluster the previously obtained point-like spatial information for each ship, and then obtain linear spatial information for each ship from this cluster (see FIG. 3 ).
점형 공간정보를 선박별로 군집화하는 것은 AIS 정적정보에 포함된 IMO 번호를 통해 구현될 수 있다. IMO 번호는 선박의 고유식별번호이다.Clustering the point-like spatial information by vessel can be implemented through the IMO number included in the AIS static information. The IMO number is a ship's unique identification number.
전술한 바와 같이, 점형 공간정보를 선형 공간정보로 변환할 때, 본 발명에서는 주요항로 파악을 목적으로 하므로, 지점별 체류시간과 속도 등은 고려 대상에서 제외하는 것이 바람직하다.As described above, when converting point-like spatial information into linear spatial information, since the purpose of the present invention is to identify major routes, it is desirable to exclude the sojourn time and speed of each point from consideration.
항행밀집도 획득부(120)는 공간정보 변환부(110)를 통해 획득한 일정 기간(예를 들어, 1년)의 선박별 선형 항적자료(선박별 선형 공간정보)로부터 격자별 항적밀도 즉, 격자별 항행밀집도를 획득할 수 있다.The navigation
격자별 항행밀집도는 각 격자를 통과하는 항적의 수 또는 격자와 중첩되는 항적의 길이를 격자의 면적으로 나누어 얻을 수 있다.The navigation density for each grid can be obtained by dividing the number of tracks passing through each grid or the length of tracks overlapping with the grid by the area of the grid.
항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득된 격자별 항행밀집도를 기준으로 항행 활동을 추출하는 경우, 동일한 항로 내 구간별로 항행밀집도가 상이하여 상충 수준이 다르게 나타날 수 있다. 이는 항행 활동이 넓은 해역에 산개해 있고, 구간별로 주요항로에 진입하는 선박과, 연안 또는 외해로 진출하는 선박이 혼재해 있기 때문이다.When navigation activities are extracted based on the navigation density for each grid obtained through the navigation
또한, 항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득되는 격자별 항행밀집도는 항적이 넓은 해역에 산개하여 항로의 중요성에 비해 항행밀집도가 낮게 산출될 수 있다.In addition, the navigation density for each grid obtained through the navigation
도 4는 본 발명에 적용되는 항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득한 격자별 항행밀집도를 기준으로 항행 활동 관련 상충 수준에 대한 지도화 결과 및 입지배제 정보를 지도화한 결과를 예시적으로 보인 도면으로, 항행 활동이 넓은 해역에 산개해 있음을 알 수 있다.FIG. 4 exemplarily shows the result of mapping the conflict level related to navigation activities and the map result of location exclusion information based on the navigation density for each grid obtained through the navigation
평활화 처리부(130)는 항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득한 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수(focal statistics)를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 도 5에 도시하는 바와 같이 평활화 처리할 수 있다.The smoothing
국지적 공간 통계 함수는 항행 활동의 밀집 및 산개한 정보가 반영된 함수로, 커널 밀도 추정(Kernel Density Estimation, KDE)를 통해 추정될 수 있다.The local spatial statistical function is a function in which dense and scattered information of navigation activities is reflected, and can be estimated through Kernel Density Estimation (KDE).
KDE는 점 기반 프로세스의 강도(세기)를 추정하기 위해 널리 사용되는 공간 통계로, KED는 연구 영역(대상 해역)을 포함하는 격자 위치에서 수행된다.KDE is a widely used spatial statistic for estimating the strength (intensity) of point-based processes.
도 6에 도시하는 바와 같이 커널 함수 정의 창은 각 위치(s)의 중앙에 있으며, 해당 위치 주변의 포인트 강도를 추정한다.As shown in FIG. 6, the kernel function definition window is located at the center of each position s, and the intensity of points around the position is estimated.
KDE에 의해 추정된 국지적 공간 통계 함수는 일예로 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The local spatial statistics function estimated by KDE can be expressed as Equation 1, for example.
여기서, s는 격자 위치, τ는 대역폭(탐색 반경), p는 각 지점, dsp는 위치 s에서 각 지점 p까지의 유클리드 거리, 커널 함수
격자별 항행밀집도를 기준으로 기초 분석시, 대상 해역의 주요항로는 최대 19km(공간단위 격자 기준 24개)까지 산개할 수 있으므로, 국지적 공간 통계 함수의 적용 범위(탐색 반경)를 400m(단일 격자)부터 24km까지 8단계로 차등화(1, 2, 4, 8, 12, 16, 24, 32개 격자)하고, 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 격자별 항행밀집도를 평활화 처리할 수 있다.In the basic analysis based on the navigation density by grid, the main routes in the target sea area can be spread up to 19km (24 grids in spatial units), so the application range (search radius) of the local spatial statistical function is set to 400m (single grid). From 24 km to 24 km, it is graded in 8 stages (1, 2, 4, 8, 12, 16, 24, 32 grids), and after applying a local spatial statistical function to the navigation density for each grid, the average value for each grid is calculated The navigation density can be smoothed.
곡률도 산출부(140)는 평활화 처리부(130)에서 평활화 처리된 항행밀집도로부터 곡률도(curvature)을 산출할 수 있다.The
곡률도는 수직 방향과 수평 방향에서 각각 볼록함과 오목한 정도를 산정하여 이를 더하는 방식으로 산출할 수 있다.The degree of curvature can be calculated by calculating the degree of convexity and concaveness in the vertical and horizontal directions, respectively, and adding them together.
본 발명의 실시예에서 곡률도 산출은 일예로 수학식 2를 통해 이루어질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the degree of curvature may be calculated through
여기서, D, E는 아래의 수식들을 통해 얻어질 수 있다.Here, D and E can be obtained through the following equations.
도 7에 도시하는 바와 같이, 3×3의 2차원 지형 요소를 상정할 때, 위치 좌표가 (x, y)인 임의의 2차원 곡면 z(x, y)는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.As shown in FIG. 7, assuming a 3×3 2D terrain element, any 2D curved surface z(x, y) whose position coordinates are (x, y) can be expressed as
수학식 3의 각각의 계수는 수학식 4와 같은 관계를 갖는다.Each coefficient of
곡률도 산출부(140)에서 산출된 곡률도는 국지적 항행밀집도를 의미한다.The degree of curvature calculated by the degree of
이에 따라, 주요항로 산출시, 격자별 항행밀집도의 전역적 수준과 국지적 수준을 복합적으로 고려할 수 있게 된다.Accordingly, when calculating major routes, it is possible to consider the global level and the local level of navigation density for each grid in a complex way.
전역적 항행밀집도와 국지적 항행밀집도에 대해 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.The global navigation density and the local navigation density are explained in more detail as follows.
전역적 항행밀집도가 높은 지역은 산을 예로 들어 설명한다고 했을 때, 기준 고도 예를 들어, 고도 700m 이상인 곳으로, 고도가 기준 고도 이상이면 산이든 평지든 계곡이든 상관없이 모두 포함된다.When a mountain with a high global navigation density is described as an example, a reference altitude, for example, an altitude of 700 m or more, and if the altitude is higher than the reference altitude, all are included regardless of whether they are mountains, flats, or valleys.
반면, 국지적 항행밀집도가 높은 지역은 고도고 100m이든 2000m이든 상관없이 산봉우리나 산능선에 해당하는 지점만 포함되고, 고도가 높더라도 평지나 계곡인 지점은 포함되지 않는다.On the other hand, areas with high local navigation density include only points corresponding to mountain peaks or mountain ridges, regardless of whether the altitude is 100m or 2000m, and points that are flatlands or valleys are not included even if the altitude is high.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따라 산출된 곡률도(국지적 항행밀집도) 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.8 and 9 are diagrams exemplarily showing the results of calculating the curvature (local navigation density) calculated according to the present invention.
중심선 산출부(150)는 곡률도 산출부(140)에서 산출된 곡률도 즉, 국지적 항행밀집도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출할 수 있다(도 10 참조).The
중심선 산출시, 국지적 항행밀집도와 함께 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 이유는, 능선을 중심으로 주변 사면의 곡률도와 방향이 크게 달라지기 때문이다.When calculating the centerline, the reason why the centerline of the main route is calculated based on the aspect along with the local navigation density is that the curvature and direction of the slope around the ridge vary greatly.
중심선 산출부(150)는 주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성(직선성)을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출할 수 있다.When calculating the center line of a main route, the center
이후, 중심선 산출부(150)는 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화할 수 있다.Thereafter, the
구체적으로, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하고, 산출된 구간별 평균 항행밀집도를 누적분포로 변환하여 항로지수를 산출한다.Specifically, based on the global navigation density data, the average navigation density for each section of the centerline is calculated, and the calculated average navigation density for each section is converted into a cumulative distribution to calculate the route index.
항로지수는 구간별 평균 항행밀집도를 누적분포에 따라 0~100 사이의 값으로 변환한 값이다.The route index is a value obtained by converting the average navigation density by section into a value between 0 and 100 according to the cumulative distribution.
이 항로지수를 N(여기서, N은 1 이상의 양의 정수)등분(본 발명의 실시예에서는 3등분)하여, 각각의 구간을 1차 주요항로 내지 N차 주요항로 중에서 어느 하나로 등급화한다.This route index is divided into N (where N is a positive integer greater than or equal to 1) (in the embodiment of the present invention, it is divided into three parts), and each section is ranked as one of the 1st major route to the Nth major route.
여기서, 주요항로 중심선은 주요항로 중심선 간의 교차, 합류, 분기 등이 발생하지 않은 선분별로 구간이 할당된다.Here, the main route centerline is assigned a section for each segment in which intersection, confluence, divergence, etc. between the main route centerlines does not occur.
또한, 중심선 산출부(150)는 구간별 평균 항행밀집도가 유사한 값들에 밀집한 분포를 보이는 경우에는 군집분석을 적용하여 항로등급을 할당할 수 있다. 여기서, 군집분석은 자료 값들 사이의 유사도 또는 거리를 이용하여 자료를 일정한 개수의 군집으로 나누는 방법이다.In addition, the
또한, 중심선 산출부(150)는 주요항로의 연결성을 확보하기 위해, 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 도 11에 도시하는 바와 같이 선형 주요항로 중심선을 산출할 수 있다.In addition, the
도 11에 도시하는 바와 같이, 중심선 산출부(150)를 통해 산출된 선형 주요항로 중심선은 단절되어 있는 부분이 존재한다.As shown in FIG. 11, the center line of the linear main route calculated through the
연결성 규칙 적용부(160)는 중심선 산출부(150)에서 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하기 위해, 중심선 산출부(150)에서 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 도 12에 도시하는 바와 같이 연결성을 확보한 주요항로를 도출한다.The connectivity
주요항로의 연결성을 확보하기 위한 규칙은 아래와 같이 설정될 수 있다.The rules for ensuring connectivity of major routes can be established as follows.
1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리1) In the case of a primary route with high navigation density, if it diverges or rotates to proceed more than two grids, it is separated into a separate primary route
2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출2) Calculation of heading and location information based on the coordinate information of both ends of the primary route
3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합3) In the case of a secondary major route with low navigation density, if the heading and location information is continuous with the primary major route, integrated into the primary major route
4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제(1차 주요항로에 통합하는 것으로 가정)4) If the 2nd major route is parallel to the adjacent 1st major route, delete (assuming integration into the 1st major route)
5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경5) If the heading and location information of the adjacent 1st major route and the 2nd major route are discontinuous, the grade is changed to the 3rd major route
6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경6) If the 1st major route is parallel to the adjacent 1st major route and has low centrality, the grade is changed to the 3rd major route
7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합7) If it is continuous with the non-adjacent 1st major route based on the direction and location information sequentially from the 1st major route with high centrality, connect the route, but if you do not detour more than 2 grids, the 2nd main route and 3 It goes through the 1st major route, and the 2nd and 3rd major routes passed through are integrated into the 1st major route.
8) 3-7을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료8) If there is no change by repeating 3-7, the calculation of the main route is completed.
폭 설정부(170)는 연결성 규칙 적용부(160)를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 항행밀집도를 기반으로 설정할 수 있다.The
이때, 1차 주요항로로 도출된 항로에 대해서 중심선 산출부(150)에서 산출한 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따른 등급을 토대로 항로 폭을 설정할 수 있다.At this time, the route width may be set based on the grade according to the original value of the average navigation density for each section calculated by the center
예를 들어, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 1차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 3개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 2차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 2개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 3차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 1개 격자로 설정할 수 있다(도 13 참조).For example, for a section where the grade determined according to the original value of the average navigation density for each section is the first major route, the route width is set to a three-diameter grid, and the grade determined according to the original value for the average navigation density for each section is the second major route. For sections that are air routes, the route width can be set to 2 grids in diameter, and for sections where the grade determined according to the original value of the average navigation density for each section is the 3rd major route, the route width can be set to 1 grid diameter (FIG. 13). Reference).
도 14는 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법을 설명하기 위한 처리도이다.14 is a process diagram for explaining a method for extracting a main air route connection network based on AIS information according to the present invention.
본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법은 도 1에 도시된 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 1의 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치(100)와 동일한 구성 요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the main airway connection network extraction method based on AIS information according to the present invention proceeds on substantially the same configuration as the main airway connection
우선, 공간정보 변환부(110)는 일정 기간의 일별 AIS 정보를 공간정보로 변환할 수 있다(S10).First, the spatial information conversion unit 110 may convert daily AIS information of a certain period into spatial information (S10).
상기한 단계 S10에서 공간정보 변환부(110)는 연 단위로 통합된 CSV 형식의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하여 공간정보 DB를 구축할 수 있다.In step S10 described above, the spatial information conversion unit 110 may construct a spatial information DB by converting the AIS information in CSV format integrated annually into point-shaped spatial information.
이후, 공간정보 변환부(110)는 상기한 단계 S10에서 획득한 점 형태의 공간정보를 선박별로 군집화한 뒤, 이로부터 선형 공간정보를 선박별로 획득할 수 있다(S20).Thereafter, the spatial information conversion unit 110 clusters the point-shaped spatial information obtained in step S10 for each ship, and then obtains linear spatial information for each ship (S20).
상기한 단계 S20을 통해 일정 기간의 선박별 선형 항적자료(선박별 선형 공간정보)가 획득되면, 항행밀집도 획득부(120)는 상기한 단계 S20에서 획득한 일정 기간의 선박벽 선형 항적자료(선박별 선형 공간정보)로부터 격자별 항적밀도 즉, 격자별 항행밀집도를 획득할 수 있다(S30).When the linear track data (linear space information for each ship) for each ship is obtained through the above step S20, the navigation
상기한 단계 S30에서 격자별 항행밀집도는 각 격자를 통과하는 항적의 수 또는 격자와 중첩되는 항적의 길이를 격자의 면적으로 나누어 얻을 수 있다.In step S30 described above, the navigation density for each grid can be obtained by dividing the number of tracks passing through each grid or the length of tracks overlapping the grid by the area of the grid.
그리고, 평활화 처리부(130)는 상기한 단계 S30을 통해 획득한 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리를 수행한다(S40).Then, the smoothing
이후, 곡률도 산출부(140)는 상기한 단계 S40에서 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 곡률도를 산출할 수 있다(S50).Thereafter, the degree of
상기한 단계 S50에서 곡률도는 수직 방향과 수평 방향에서 각각 볼록함과 오목한 정도를 산정하여 이를 더하는 방식으로 산출할 수 있다.In step S50 described above, the degree of curvature may be calculated by calculating convexity and concaveness respectively in the vertical direction and the horizontal direction and adding them together.
상기한 단계 S50에서 산출된 곡률도는 국지적 항행밀집도를 의미한다.The degree of curvature calculated in the above step S50 means the local navigation density.
상기한 단계 S50을 통해 곡률도가 산출되면, 중심선 산출부(150)는 상기한 단계 S50에서 산출된 곡률도 즉, 국지적 항행밀집도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향을 기반으로 주요항로 중심선을 산출할 수 있다(S60).When the degree of curvature is calculated through step S50 described above, the
상기한 단계 S60에서 중심선 산출부(150)가 주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성(직선성)을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출할 수 있다.When the
이후, 중심선 산출부(150)는 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화할 수 있다(S70).Thereafter, the
상기한 단계 S70에서 중심선 산출부(150)는 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하고, 산출된 구간별 평균 항행밀집도를 누적분포로 변환하여 항로지수를 산출한다. 그리고, 이 항로지수를 N(여기서, N은 1 이상의 양의 정수)등분(본 발명의 실시예에서는 3등분)하여, 각각의 구간을 1차 주요항로 내지 N차 주요항로 중에서 어느 하나로 등급화한다.In step S70 described above, the
여기서, 주요항로 중심선은 주요항로 중심선 간의 교차, 합류, 분기 등이 발생하지 않은 선분별로 구간이 할당된다.Here, the main route centerline is assigned a section for each segment in which intersection, confluence, divergence, etc. between the main route centerlines does not occur.
한편, 상기한 단계 S70에서 중심선 산출부(150)는 구간별 평균 항행밀집도가 유사한 값들에 밀집한 분포를 보이는 경우에는 군집분석을 적용하여 항로등급을 할당할 수 있다. 여기서, 군집분석은 자료 값들 사이의 유사도 또는 거리를 이용하여 자료를 일정한 개수의 군집으로 나누는 방법이다.Meanwhile, in the above-described step S70, the
이후, 중심선 산출부(150)는 주요항로의 연결성을 확보하기 위해, 상기한 단계 S60에서 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출한다(S80).Thereafter, the
그리고, 연결성 규칙 적용부(160)는 상기한 단계 S80에서 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하기 위해, 상기한 단계 S80에서 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 연결성을 확보한 주요항로를 도출한다(S90).In addition, the connectivity
상기한 단계 S90에서 주요항로의 연결성을 확보하기 위해 적용되는 규칙은 아래와 같이 설정될 수 있다.In step S90 described above, rules applied to secure connectivity of main routes may be set as follows.
1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리1) In the case of a primary route with high navigation density, if it diverges or rotates to proceed more than two grids, it is separated into a separate primary route
2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출2) Calculation of heading and location information based on the coordinate information of both ends of the primary route
3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합3) In the case of a secondary major route with low traffic density, if the heading and location information is continuous with the primary major route, integrated into the primary major route
4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제(1차 주요항로에 통합하는 것으로 가정)4) If the 2nd major route is parallel to the adjacent 1st major route, delete (assuming integration into the 1st major route)
5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경5) If the heading and location information of the adjacent 1st major route and the 2nd major route are discontinuous, the grade is changed to the 3rd major route
6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경6) If the 1st major route is parallel to the adjacent 1st major route and has low centrality, the grade is changed to the 3rd major route
7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합7) If it is continuous with the non-adjacent 1st major route based on strike and location information sequentially from the 1st major route with high centrality, connect the route, but if you do not detour more than 2 grids, 2nd main route and 3 It goes through the 1st major route, and the 2nd and 3rd major routes passed through are integrated into the 1st major route.
8) 3-7을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료8) If there is no change by repeating 3-7, the calculation of the main route is completed.
상기한 단계 S90을 통해 연결성을 확보한 주요항로기 도출되면, 폭 설정부(170)가 상기한 단계 S90을 통해 도출된 연결성이 확보된 주요항로 중심선의 폭을 항행밀집도를 기반으로 설정할 수 있다(S100).When the main route with connectivity secured through step S90 is derived, the
상기한 단계 S100에서 폭 설정부(170)는 1차 주요항로로 도출된 항로에 대해서 중심선 산출부(150)에서 산출한 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따른 등급을 토대로 항로 폭을 설정할 수 있다.In the step S100 described above, the
예를 들어, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 1차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 3개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 2차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 2개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 3차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 1개 격자로 설정할 수 있다For example, for a section where the grade determined according to the original value of the average navigation density for each section is the first major route, the route width is set to a three-diameter grid, and the grade determined according to the original value for the average navigation density for each section is the second major route. For sections that are air routes, the route width can be set to 2 grids in diameter, and for sections where the grade determined by the original value of the average navigation density for each section is the 3rd major route, the route width can be set to 1 grid diameter.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 국지적 항행밀집도의 곡률도 및 방향을 토대로 주요항로 중심선을 산출한 후, 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보할 수 있게 된다.As such, according to the present invention, after calculating the center line of the main route based on the curvature and direction of the local traffic density, it is possible to secure the connectivity of the center line of the main route calculated by applying a rule for securing connectivity.
또한, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하고, 연결성이 확보된 주요항로 중심선의 폭을 구간별 등급에 따라 설정함으로써, 선박의 밀집에 따른 해양사고의 발생을 예방할 수 있고, 선박이 지나치게 넓은 해역에 걸쳐 산개하여 항행하는 것을 방지할 수 있게 되고, 해양 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.In addition, based on the global navigation density data, the average navigation density is calculated for each section of the center line, and the center line of the main route is graded by section, and the width of the center line of the main route with secured connectivity is set according to the grade by section, thereby improving the density of ships. Therefore, it is possible to prevent occurrence of marine accidents according to the present invention, it is possible to prevent ships from navigating spread over an excessively wide sea area, and it is possible to efficiently use marine space.
또한, 기상변화와 선박 수의 증가, 항구 및 항만의 신규 개발 또는 소멸 등 환경·사회적 변화에 따라 주요항로 연결망을 자동 생성하여 이를 활용할 수 있게 된다.In addition, according to environmental and social changes such as climate change, increase in the number of ships, and new development or extinction of ports and ports, it is possible to automatically create and utilize the main sea route connection network.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, various preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, but the description of various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" section is only exemplary, and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be practiced with various modifications or equivalent implementations of the present invention can be performed.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention and is common in the technical field to which the present invention belongs. It is only provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim of the claims.
110. 공간정보 변환부,
120. 항행밀집도 획득부,
130. 평활화 처리부,
140. 곡률도 산출부,
150. 중심선 산출부,
160. 연결성 규칙 적용부,
170. 폭 설정부110. Spatial information conversion unit;
120. Navigation density acquisition unit,
130. Smoothing processing unit,
140. Curvature calculation unit,
150. Center line calculation unit,
160. Connectivity rule application unit;
170. Width setting unit
Claims (13)
상기 공간정보 변환부에서 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득부;
상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리부;
상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출부;
상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출부;
상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
a spatial information conversion unit that converts AIS information of a certain period into spatial information;
a navigation density acquisition unit for acquiring navigation density for each grid from the spatial information acquired by the spatial information conversion unit;
a smoothing processing unit for applying a local spatial statistical function to the navigation density for each grid and then calculating and smoothing an average value for each grid;
a curvature calculation unit that calculates a curvature, which is a local navigation density, from the smoothed navigation density for each grid;
a center line calculation unit for calculating a center line of a main route based on the curvature of the local navigation density and an inclined direction of the local navigation density;
Characterized in that it comprises a; connectivity rule application unit for securing the connectivity of the calculated main route center line by applying a rule for securing connectivity to the calculated center line of the main route.
A device for extracting a major route connection network based on AIS information.
상기 공간정보 변환부는,
일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하고, 이를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
According to claim 1,
The spatial information conversion unit,
Characterized in that AIS information of a certain period is converted into point-shaped spatial information, which is clustered by ship and converted into linear spatial information by ship,
A device for extracting a major route connection network based on AIS information.
상기 중심선 산출부는,
주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성인 직선성을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
According to claim 1,
The center line calculation unit,
When calculating the center line of the main route, for the part where the route is disconnected, the center line is calculated by connecting adjacent routes based on the linearity, which is the spatial characteristic of the route,
A device for extracting a major route connection network based on AIS information.
상기 중심선 산출부는,
산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
According to claim 1,
The center line calculation unit,
Characterized in that the calculated main route center line is converted into linear spatial information to calculate the linear main route center line.
A device for extracting a major route connection network based on AIS information.
상기 중심선 산출부는,
전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
According to claim 1,
The center line calculation unit,
Characterized in that the average navigation density is calculated for each center line section based on the global navigation density data and the center line of the main route is graded by section.
A device for extracting a major route connection network based on AIS information.
상기 연결성 확보를 위한 규칙은,
1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리;
2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출;
3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합;
4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제;
5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합;
8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
According to claim 1,
The rule for securing the connectivity is,
1) In the case of a primary major route with high navigation density, if it diverges or rotates and proceeds more than two grids, it is separated into a separate primary major route;
2) Calculation of heading and location information based on the coordinate information of both ends of the primary route;
3) In the case of a secondary major route with low traffic density, if the heading and location information is continuous with the primary major route, integrated into the primary major route;
4) Delete if the secondary major route is parallel to the adjacent primary major route;
5) If the heading and location information of the adjacent 1st major route and the 2nd major route are discontinuous, the grade is changed to the 3rd major route;
6) If the 1st major route is parallel to the adjacent 1st major route and the centrality is low, the grade is changed to the 3rd major route;
7) If it is continuous with the non-adjacent 1st major route based on the direction and location information sequentially from the 1st major route with high centrality, connect the route, but if you do not detour more than 2 grids, the 2nd main route and 3 pass through the 1st major route, and the 2nd and 3rd major routes passed through are integrated into the 1st major route;
8) If there is no change by repeatedly performing the above 3) to 7), the calculation of the main route is terminated; characterized in that it includes,
Device for extracting major airway connection networks based on AIS information.
상기 중심선 산출부는,
전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하고,
상기 연결망 추출 장치는,
상기 연결성 규칙 적용부를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
According to claim 1,
The center line calculation unit,
Based on the global navigation density data, the average navigation density for each section of the center line is calculated, and the center line of the main route is graded by section,
The network extraction device,
Characterized in that it further comprises a; width setting unit for setting the width of the center line of the main route derived through the connectivity rule application unit according to the class for each section.
A device for extracting a major route connection network based on AIS information.
항행밀집도 획득부가, 상기 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득 단계;
평활화 처리부가, 상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리 단계;
곡률도 산출부가, 상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출 단계;
중심선 산출부가, 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출 단계;
연결성 규칙 적용부가, 상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
A spatial information conversion step of converting, by a spatial information conversion unit, AIS information of a certain period into spatial information;
a navigation density acquisition step of obtaining, by a navigation density acquisition unit, navigation density for each grid from the obtained spatial information;
a smoothing processing step in which a smoothing processing unit applies a local spatial statistical function to the navigation density for each grid and then calculates and smoothes an average value for each grid;
a curvature calculation step in which a curvature calculation unit calculates a curvature, which is a local navigation density, from the navigation density for each grid subjected to the smoothing process;
a center line calculation step in which a center line calculation unit calculates a center line of a main route based on the curvature of the local navigation density and the inclined direction (aspect) of the local navigation density;
A connectivity rule application step in which the connectivity rule application unit secures the connectivity of the calculated main route center line by applying a rule for securing connectivity to the calculated main route center line; Characterized in that it includes,
A method for extracting a major route network based on AIS information.
상기 공간정보 변환 단계는,
일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하는 단계;
상기 점 형태의 공간정보를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
According to claim 8,
The spatial information conversion step,
converting AIS information of a certain period into point-shaped spatial information;
Characterized in that it comprises a; clustering the spatial information in the form of points for each vessel and converting them into linear spatial information for each vessel.
A method for extracting a major route network based on AIS information.
상기 중심선 산출 단계는,
상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 단계;
상기 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
According to claim 8,
In the center line calculation step,
Calculating a centerline of a main route based on the curvature of the local navigation density and the inclined direction of the local navigation density;
Characterized in that it comprises a; converting the calculated main route center line into linear spatial information to calculate a linear main route center line.
A method for extracting a major route network based on AIS information.
상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
According to claim 10,
After the center line calculation unit calculates the center line of the main route, and then calculates the average navigation density for each section of the center line based on the global navigation density data, and classifies the center line of the main route by section; characterized in that it further comprises,
A method for extracting a major route network based on AIS information.
상기 연결성 확보를 위한 규칙은,
1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리;
2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출;
3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합;
4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제;
5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합;
8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
According to claim 8,
The rule for securing the connectivity is,
1) In the case of a primary major route with high navigation density, if it diverges or rotates and proceeds more than two grids, it is separated into a separate primary major route;
2) Calculation of heading and location information based on the coordinate information of both ends of the primary route;
3) In the case of a secondary major route with low traffic density, if the heading and location information is continuous with the primary major route, integrated into the primary major route;
4) Delete if the secondary major route is parallel to the adjacent primary major route;
5) If the heading and location information of the adjacent 1st major route and the 2nd major route are discontinuous, the grade is changed to the 3rd major route;
6) If the 1st major route is parallel to the adjacent 1st major route and the centrality is low, the grade is changed to the 3rd major route;
7) If it is continuous with the non-adjacent 1st major route based on the direction and location information sequentially from the 1st major route with high centrality, connect the route, but if you do not detour more than 2 grids, the 2nd main route and 3 pass through the 1st major route, and the 2nd and 3rd major routes passed through are integrated into the 1st major route;
8) If there is no change by repeatedly performing the above 3) to 7), the calculation of the main route is terminated; characterized in that it includes,
A method for extracting a major route network based on AIS information.
상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 중심선 등급화 단계;
폭 설정부가, 상기 연결성 규칙 적용 단계를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.According to claim 8,
A center line grading step in which the center line calculation unit calculates the center line of the main route and then classifies the center line of the main route by section by calculating the average navigation density for each center line section based on the global navigation density data;
Further comprising a width setting step in which the width setting unit sets the width of the center line of the main route derived through the connectivity rule application step according to the grade for each section.
A method for extracting a major route network based on AIS information.
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|---|---|---|---|
| KR1020220024117A KR102466119B1 (en) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | Apparatus and method for extracting main vessel lane network based on ais information |
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| KR (1) | KR102466119B1 (en) |
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