论文利用AIS数据计算港口间竞争度的方法是关于本文可作为港口方面的大学硕士与本科毕业论文港口论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：
为能更有效地提供有价值的航运情报, 借鉴网络分析法相关原理,挖掘船舶AIS数据,获取港口之间的竞争度.该法通过船舶数据模型、港口数据模型、船舶抵达港口事件模型、船舶挂靠港记录、港口之间运力、港口网络等建立港口间竞争度模型. 选取2014年4—8月中国沿海船舶AIS数据和17个主要港口数据,利用模型计算出对上海港竞争度排名前三的港口依次是宁波港、张家港港和南通港.
关键词：
航海技术； 数据挖掘； AIS数据分析； 网络分析法； 挂靠港序列； 港口网络
中图分类号： U691.75
0 引 言
港口竞争度是指两港之间由于对方存在而损失的船舶运力的对比程度,用于衡量港口间竞争的关联关系.计算港口竞争度可有效帮助港口运营方衡量本港资源优势、优化港区资源配置,为港口、物流投资者提供决策支持.
对港口间关联关系的研究由来已久.LI等[1]提出港口间的物流能力是港口间最重要的关系,通过计算港区间的物流能力获得特定港口的合作、竞争度；SONG[2]和BARY等[3]在上述研究基础上加入了公路交通流等物流能力的考量；ZHENG[4]依据港口可持续发展的运力指数,提出一种使用所在区域的产值计算港口之间相互竞争关系的方法；YUAN等[5]研究了天津港附近港口的持续发展能力与天津港物流能力之间的关联关系；孔宪雷等[6]利用博弈模型进行分析,构建港区管理模型,挖掘并形成港区管理的序列模式；施欣[7]从港口内部结构和港口吞吐量的角度分析了港口的竞争行为；刘明君等[8]综合考虑了货源、道路运输成本、装卸成本和泊船成本,计算港口的运营成本；淦学甄等[9]结合黄骅港的布局、周边水域和风险,分析黄骅港的竞争力；刘娟娟[10]使用Stackelberg博弈理论,采用双层规划模型描述区域内各港口间的协调优化问题；XIANG等[11]提出一种计算相似航线船舶的方法,其情报可为特定的船舶所有人或者租船用户提供信息服务；郑海林等[12]在此基础上利用AIS数据计算出港口、泊位中船舶的平均搁置时间并计算各港口的拥塞指数,反映国内港口的通航、装卸效率,为港口投资者进行决策提供数据支持.
上述研究大多为定性分析,未给出计算港口间关联关系的方法；使用的数据往往来自已加工过的统计数据、工作报告和报表,因此缺乏精确性,统计起来也较为复杂,计算过程具有不可再现性.为解决上述问题,本文结合航运物流的特色、船舶AIS数据,并借鉴网络分析法相关原理[1316],挖掘并获取港口之间的竞争度,从而提供隐含的有价值的航运情报.
1 模型算法
1.1 基本原理和模型
海量AIS数据记录了船舶每时刻的经纬度、船舶尺寸、载重吨等信息.利用这些信息可提取船舶航行特征,从而计算船舶挂靠港记录；通过船舶的挂靠港记录可以分析该船一段时间内挂靠过的每个港口,根据挂靠船舶的数量和载重吨可计算每两个港口之间的运力；以运力信息作为衡量港口间关系强弱的基础,借鉴网络分析法相关原理（将港口设为网络节点,运力设为边）,剔除运力较小的港口之后,分别统计航线上“经过港口B就不经过港口A”的船舶及其运力,可计算两个特定港口之间的竞争度.现将本文中的基本模型定义如下.
（1）船舶数据模型.从AIS数据中提取用于数据分析的船舶动态数据信息,包括船舶AIS数据发出的时刻、船舶的位置、载重吨等数据,可利用船舶移动识别号码（MMSI）作为船舶唯一标识.船舶x的数据模型可表示为
式中：m为船舶的MMSI；t为发出AIS数据的时刻；p为该时刻船舶的位置；d为船舶载重吨.
（2）港口数据模型.从海图数据信息中提取港界数据和港口名称.港口i的数据模型可表示为
式中：I为港口编号；s为港界多边形数据；n为港口名称.
（3）船舶抵达港口事件模型.统计抵达某港的船舶.船舶x抵达港口i的事件关系Txi表示为
事件模型Txi由船舶数据模型Sx和港口数据模型Pi运算得出,计算原理为：判断船舶是否处于港口边界内一段时间,若判断结果为“是”则表示该船抵达港口.其中“si中包含px”表示“判断船舶x位置是否处于港口i的边界内”.
（4）船舶挂靠港记录.汇总船舶抵达港口事件,可获取船舶挂靠港记录.记录表现为按时间排序的船舶抵达港口事件的序列,船舶x的挂靠港记录Lx可表示为
式中：Txi表示船舶x某时刻抵达港口i.
（5）提取两港之间运力.利用船舶挂靠港记录,选取记录中分别挂靠两港（分先后）的船舶,统计其数量和总载重吨即可获取港口之间运力,港口s和港口t间的运力可表示为
式中：sum表示累加挂靠过港口s和港口t的船舶的载重吨.
（6）港口网络.港口网络可利用港口数据模型和港口间运力构建,表示为
式（6）中网络G由节点集合V和边集合（即节点之间的关系集合）E构成,因此可设网络中所有节点为港口,网络节点的边为港口间的运力.港口网络可作为计算港口间竞争度的基础.
1.2 计算流程
利用AIS数据和中国部分港口数据,提取船舶数据模型、港口数据模型；计算船舶抵达港口事件并获取船舶的挂靠港记录；汇总、统计船舶挂靠港记录,提取港口之间的运力；利用港口数据、港口间运力将中国部分港口构建为港口网络（其中网络节点为港口,网络节点的边为港口间运力）,剔除运力较小的节点和边后获取港口网络；通过统计所有航线上“经过港口B就不经过港口A”的船舶及其运力,揭示由于港口B的存在而导致的港口A的运力损失,以此为依据计算港口网络中各节点之间的竞争度.港口间竞争度计算流程见图1.
2 具体步骤
计算港口间竞争度的关键是获取港口网络.获取港口网络的步骤如下.
总结:本论文为免费优秀的关于港口论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
参考文献：
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