基于AIS信息的在线分析处理系统的研究

摘要

海上交通调查的基本目的是采用一切有效手段收集海上交通的基本数据并随之进行统计分析和理论研究,以便从宏观上和微观上掌握和了解海上交通的实际状况、基本特征和一般规律。传统的海上交通调查是通过海上交通观测、查阅港口船舶记录和问卷调查等手段来获得的。随着船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)的广泛应用,传统的海上交通调查手段显得不足。AIS的出现及其广泛应用,不仅提高了船舶航行效率与安全,而且还为海上交通流等海上交通特征进行在线分析处理(Online Analytical Processing,OLAP)提供可靠信息资源保障。AIS信息采集系统能够实时地接收分布在各个港口AIS接收点采集到的船载AIS数据,这些数据具有实时性强、数据量大、数据内容丰富等特点,可以供基于电子海图的广域船舶监控系统使用,也可以作为历史数据对海上交通流等交通特征进行分析研究。OLAP是针对某一主题的联机数据访问或分析工具,可以对数据进行快速、稳定、一致、交互性的存取,支持多维和多层次的观察以获得高度归纳的结果。基于AIS信息的在线分析处理系统(OLAP-AIS系统)是以AIS信息数据仓库为支撑,辅以AIS信息数据库支持的海上交通特征分析系统,系统的主要功能是查询、分析海上交通特征和挖掘海上交通特征规律。
　　 本文依托AIS信息采集系统所收集的AIS数据,设计了AIS信息数据库和数据仓库,实现了基于AIS信息的在线分析处理(OLAP)系统平台,本论文研究的主要内容包括将AIS报文文件解码入库、构建航迹分布、密度分布、交通量、速度分布等海上交通特征的提取算法模型、基于船载AIS信息的数据仓库设计、AIS特征数据的抽取、转换、加载(ETL)以及OLAP结果展示。本文的创新点主要体现在以下几个方面：⑴较好地运用了数据仓库和数据库技术实现了在海上交通工程中对海上交通特征进行在线分析处理的系统平台,并将分析结果进行了图形显示。⑵提出并构建了航迹分布、密度分布、交通量、速度分布等海上交通特征的提取算法模型,并进行了计算机实现,验证了该算法的有效性。⑶对AIS信息进行预处理,经过清理、转换、加载等步骤存入到数据仓库,最后在数据仓库中实现对交通流特征值的在线分析处理。保证了AIS信息数据的有效性。本研究方法与构建的在线分析处理系统平台为海上交通工程的研究注入了新的活力,提供了一种新方法,新思路。该系统平台可为研究港口发展规划、预测未来交通状况、通航安全评估等提供决策支持。