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【6h】

基于轨迹大数据的内河集装箱船舶航行效率研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 基于轨迹数据的信息系统功能现状

1.2.2 陆运轨迹数据研究现状

1.2.3 船舶轨迹模型与算法设计

1.2.4 文献述评

1.3 研究内容和创新点

1.3.1 研究内容

1.3.2 创新点

1.4 章节安排

第2章 相关理论与技术基础

2.1 船舶航行轨迹数据

2.2 轨迹数据挖掘

2.3 卫星地图与兴趣点

2.4 轨迹数据挖掘相关软件

2.5 本章小结

第3章 轨迹数据挖掘概念模型

3.1 相关概念及参数设置

3.2 数据来源

3.2.1 重庆市水上交通管理监控系统

3.2.2 航运卫星地图

3.3 系统内集装箱船舶轨迹数据

3.4 长江集装箱运输网络围栏坐标表

3.5 长江集装箱运输网络轨迹数据库建设

3.6 轨迹数据挖掘逻辑图

3.7 本章小结

第4章 长江集装箱船舶轨迹数据挖掘

4.1 轨迹数据预处理

4.2 轨迹数据挖掘方法设计

4.2.1 将轨迹数据转化为轨迹线段

4.2.2 定位航行状态改变点

4.2.3 计算航行与停留状态时长

4.2.4 轨迹数据挖掘

4.3 轨迹数据挖掘方法有效性检验

4.3.1 DBSCAN算法

4.3.2 检验环境搭建

4.3.3 基于DBSCAN算法的轨迹数据聚类

4.3.4 方法有效性检验

4.4 本章小结

第5章 轨迹数据挖掘结果分析与可视化

5.1 基础数据展示

5.1.1 系统内集装箱船舶船籍港分布

5.1.2 系统内集装箱船舶航行速度

5.1.3 系统内集装箱船舶船运载能力分布

5.1.4 系统内集装箱船舶公司规模

5.2 按围栏名称分类

5.2.1 集装箱船舶在各港口停留数量

5.2.2 各港口不同船舶停留时间箱线图

5.2.3 集装箱船舶于各港口停留总时间及平均停留时间

5.2.4 集装箱船舶运行效率评价

5.2.5 集装箱船舶各港口作业效率评价

5.2.6 按围栏分类数据统计结果汇总

5.3 按船舶公司分类

5.3.1 系统内各集装箱船舶公司规模

5.3.2 系统内各集装箱船舶公司船舶长度比较

5.3.3 系统内各集装箱船舶公司船舶使用率

5.3.4 系统内各集装箱船舶公司船舶作业时间

5.3.5 系统内各集装箱船舶公司船舶运行效率

5.3.6 按公司分类数据统计结果汇总

5.4 系统内重庆民生轮船有限公司轨迹数据分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 研究结论

6.1.1 研究总结

6.1.2 研究发现及建议

6.2 研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及学术成果

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摘要

随着产业结构调整与内陆经济的快速发展,我国内河航运需求不断增加,与此同时,内河航运业的高质量发展也对内河航运效率提出了更高的要求。保证船舶在内河中的高效航行,一方面可以减少油耗、降低碳排放,另一方面可以提高船舶流转效率,增加船舶的营运效率,提高内河船舶公司和内河港口的经济效益。而随着航运信息技术的发展,海量的航运数据不断产生,船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)产生的船舶轨迹数据便是其中之一,它包含了船舶呼号、船名、船舶位置、船舶类型、航行速度等信息,这些数据为航运相关研究提供了坚实的数据基础。
  本文以提高内河集装箱船舶航行效率为目标,使用SQL Server2014与R,展开对重庆市水上交通管理监控系统中集装箱船舶AIS轨迹数据的数据挖掘与统计分析。论文完成的主要工作包括:
  ①总结国内外航运业发展与轨迹数据研究现状,在阅读大量文献的基础上,明确基于轨迹大数据的船舶航行效率研究的可行性与必要性,确定研究中需要使用的相关理论与软件技术。
  ②搭建轨迹数据挖掘环境,介绍论文相关概念参数与轨迹数据来源,设计长江集装箱运输网络围栏模型以及集装箱船舶效率评价指标体系,构建长江集装箱运输网络轨迹数据库,最后绘制出集装箱船舶轨迹数据挖掘逻辑图。
  ③对数据库内轨迹数据进行数据预处理,然后基于长江集装箱运输网络轨迹数据库设计数据挖掘方法,从长江航道整体出发,以航道内港口、码头、船闸为节点,将轨迹数据转化为轨迹线段数据,挖掘集装箱船舶行为时间特征,最终,经过DBSCAN聚类算法与人工统计数据检验证明该方法以极高的准确性还原了集装箱船舶行为。
  ④从基础数据、按围栏名称分类、按船舶公司分类三个角度出发,对轨迹数据挖掘结果进行统计分析与可视化展示,介绍数据中蕴含的信息,同时通过数据分析发现航运过程中存在的不足。
  最终,本文通过集装箱船舶轨迹数据挖掘,发现长江航运业存在部分船舶公司船舶航行效率较低、部分港口作业效率较低、船舶过闸等待时间过长等问题,并针对长江航运各环节提出了相应的改进策略。

著录项

  • 作者

    孙书盛;

  • 作者单位

    重庆交通大学;

  • 授予单位 重庆交通大学;
  • 学科 控制科学与工程;系统工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 许茂增;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 U695.22;
  • 关键词

    内河航线; 集装箱运输; 船舶航行效率; 数据挖掘;

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