预测枢纽河段重点水域通航密度的研判方法、装置及设备与流程

本发明涉及船舶管理，尤其涉及一种预测枢纽河段重点水域通航密度的研判方法、装置及设备。

背景技术：

1、由于三峡大坝蓄水发电，两坝间航道水势流态复平稳，船舶航行安全主要受限于基本固化的航道天然尺度；而在汛期，由于上游防洪需要大量泄水，而两坝间储水能力有限，故基本上是来多少水泄多少水，再加上两坝间主要为山区河流，“管道效应”导致汛期两坝间水流条件急剧恶化，险情事故多发，极大的影响了船舶通航安全和航道通过能力，给船舶的驾引操作带来巨大的困难，对船舶通航带来安全隐患，形成有名的“四滩一弯一关”，因此也被视为重点水域，是管理部门重点监控的区域。

2、此前为改善河段通航水流条件、削弱碍航流态而开展了两坝间莲沱段航道整治工程，通过炸礁、清礁弃方等方式对重点水域的进行整治，取得了一定的成效，但存在影响通航安全的风险因素。在船舶领域，通航密度在一定程度上反映水域中船舶交通的繁忙程度和危险程度，经海事相关机构测算，船舶碰撞事故的发生与船舶通航密度的2次方成正比，且重点水域的通航条件恶劣，探究通航密度对于维系重点水域的通航安全具有重要意义。

3、汛期为加强对重点水域的安全监管，目前采用人工盯屏cctv的方式，人工投入成本大，存在监控盲区，且cctv监控数据量庞大，需进行有效的数据处理和分析的难度极大。此外，因航道所处位置的特殊性，船舶交通行为具有明显的差异，例如，受船舶自身因素的影响船舶航速会有差异，受过坝规则的影响通行时间会有差异，这使得依靠人工实测的方法可能无法准确地反映重点水域的通航密度，也无法对未来时间段重点水域的通航密度形成有效预测。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种预测枢纽河段重点水域通航密度的研判方法、装置、设备及存储介质，通过预测船舶的航行轨迹，考虑人工因素、环境因素、船舶因素以及规则因素对船舶通行的影响，确定船舶达到重点水域的航行时间，从而对预设时间内重点水域的通航密度进行有效预测，有助于航运管理部门做出合理的决策和安排，为决策提供直观、全面的信息。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种预测枢纽河段重点水域通航密度的研判方法，包括：

4、s100、根据目标船舶的ais数据和历史船舶航行轨迹数据，预测所述目标船舶的航行预测轨迹；

5、s200、提取与航行时间相关的影响因素，确定各个所述影响因素对航行时间的权重；

6、s300、结合各个所述影响因素的权重，根据所述目标船舶的ais数据和所述航行预测轨迹，确定所述目标船舶到达重点水域的航行时间；

7、s400、将航行时间大于或等于预设时间的目标船舶推送数据库，轮询计算确定所述预设时间内到达所述重点水域的船舶数量，进而确定所述预设时间内所述重点水域的通航密度。

8、进一步地，步骤s100包括：

9、获取船舶自动识别系统的历史数据，从所述历史数据中提取历史船舶航行轨迹数据。

10、进一步地，步骤s100还包括：

11、以所述目标船舶的实时位置为预测起点，与所述目标船舶的目的地为预测终点，在所述历史船舶航行轨迹数据中匹配，将轨迹最接近且与所述目标船舶的船型相同的历史航行轨迹作为所述目标船舶的航行预测轨迹。

12、进一步地，步骤s200包括：

13、采集到达重点水域的历史船舶基础数据，提取关键特征，并确定与航行时间相关的影响因素，所述影响因素包括人为因素、环境因素、船舶因素以及规则因素；

14、其中，所述人为因素的影响因子包括驾驶人员的娴熟度；

15、所述环境因素的影响因子包括气象条件、水流条件、水道宽度和深度以及通航管制；

16、所述船舶因素的影响因子包括船舶尺寸、船舶装载状态、船舶装载类型以及船舶主机功率；

17、所述规则因素的影响因子包括过坝船舶优先顺序和重点优先过坝船舶。

18、进一步地，步骤s200还包括：

19、通过层次分析法确定各个影响因子对航行时间的权重，其中，通过影响因子的两两对比确定各个影响因子的相对重要性，进而确定每个影响因子的权重；

20、对各个影响因子对应的历史船舶基础数据进行归一化，确定各个影响因子的归一化值；

21、根据所述权重和所述归一化值进行加权求和，得到综合影响因素得分。

22、进一步地，步骤s300包括：对所述综合影响因素得分进行映射，进而根据所述目标船舶的实时位置和所述航行预测轨迹，计算所述目标船舶到达重点水域的航行时间。

23、进一步地，所述方法还包括：对所述重点水域的通航密度的预测结果进行可视化展示。

24、本发明还提供一种预测枢纽河段重点水域通航密度的研判装置，包括：

25、航行轨迹预测模块，用于据目标船舶的ais数据和历史船舶航行轨迹数据，预测所述目标船舶的航行预测轨迹；

26、航行时间计算模块，用于提取与航行时间相关的影响因素，确定各个所述影响因素对航行时间的权重，并结合各个所述影响因素的权重，根据所述目标船舶的ais数据和所述航行预测轨迹，确定所述目标船舶到达重点水域的航行时间；以及

27、通航密度预测模块，用于将航行时间大于或等于预设时间的目标船舶推送数据库，轮询计算确定所述预设时间内到达所述重点水域的船舶数量，进而确定所述预设时间内所述重点水域的通航密度。

28、本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器和存储器相互连接；

29、所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器被配置用于调用所述计算机程序时，执行所述的预测枢纽河段重点水域通航密度的研判方法。

30、本发明还一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现所述的预测枢纽河段重点水域通航密度的研判方法。

31、本发明的有益效果：

32、本发明提供一种预测枢纽河段重点水域通航密度的研判方法、装置、设备及存储介质，本发明基于历史船舶航行轨迹数据，利用轨迹相似度算法对目标船舶的航行轨迹进行预测，一方面，对目标船舶的航行轨迹的预知一定程度上保障了船舶的安全，可以对可能发生碰撞或者遇到其他危险的船舶进行提前警示，另一方面，也为航行时间的预测提供可靠的依据。

33、本发明利用数据挖掘技术提取与航行时间相关的影响因素，通过层次分析法确定各个所述影响因素对航行时间的权重，进而将其应用于航行时间的预测中，本发明综合船舶交通规则、环境因素以及船舶自身因素等多种因素，准确地预测船舶航行时间，进而根据水域内各目标船舶到达重点水域的航行时间，确定预设时间内重点水域的船舶数量和通航密度，通过监测和分析重点水域通航密度的变化，帮助识别潜在的安全风险和拥堵状况，航运管理部门可以根据预警信息和评估结果采取相应的安全管理措施，确保重点水域航运活动的安全性和可持续性。

34、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。