基于改进DP算法的船舶轨迹自适应压缩方法

文中通过结合滑动窗算法.考虑船舶轨迹几何特性与船舶转向角动态因素,自适应分割船舶轨迹中的弯曲段与直线段部分,并自适应选取各自对应的压缩阈值.实现对轨迹数据的压缩.在保留更多重要特征点的前提下,提高了轨迹压缩率.利用尹公洲水域的船舶轨迹数据,通过对比改进压缩方法与传统方法,验证了文中方法能够在保留较多轨迹特征点的前提下,对轨迹数据进行大幅度压缩.

船舶动态驱动的碳排放时空分布规律

本文基于2018年全球集装箱船的AIS(Automatic Identification System)轨迹数据,采用自下而上的方法,计算2018年全球集装箱船的CO_(2)排放量.进一步,采用地理信息科学基础理论与技术,通过船舶排放量与地图的联动分析,挖掘集装箱船CO_(2)排放的时空分布规律,并分析主要远洋运输航线的排放特征.结果表明,2018年全球集装箱船的CO_(2)年排放量达到1.2355亿t,1月份的排放最高,而11月份排放量全年最低,在时间上呈现明显的分异特性.集装箱船月度排放的空间分布总体较为相似,排放高峰区域主要分布在靠近海岸线和主要远洋航路上,远东-欧洲航线的排放量最高.

基于BO-GRU和AKDE的船舶异常行为识别

船舶异常行为识别是海事安全科学理论研究的重要组成部分,对异常行为的识别是海事监管的主要内容,对于船舶安全以及海上交通安全具有重要意义。针对船舶异常行为的识别,提出一种基于贝叶斯优化器(BO)改进的门控循环单元(GRU)BO-GRU和自适应核密度估计(AKDE)的船舶异常行为识别方法。利用BO-GRU对船舶经纬度、航向和速度进行点预测,并对基于该神经网络所得到的预测值跟实际值进行比较得到误差数据集,利用AKDE对误差数据集进行非参数估计,以得到不同置信度下的船舶轨迹特征数据波动区间。试验基于天津港船舶自动识别系统(AIS)数据,通过与基础GRU、长短期记忆网络(LSTM)和双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)相比较,验证BO-GRU预测精度更高;AKDE相比于其他方法估计能更好地拟合,并及时发现船舶异常行为。

基于排队论的受限航道通过能力计算

航道通过能力关系到整个港口运行组织和发展规划,科学合理确定航道通过能力具有非常重要的理论与现实意义。在研究过程中将排队论理论引入对航道通过能力的决策,利用排队论的动态计算特点实现对受限航道饱和度的动态计算。进而将提出的方法应用到天津港主航道规划设计和扩建工程中,应用结果表明该方法能客观地评价航道当前的运行状态,证明了港口的受限航道通过能力计算模型及预测仿真方法的可用性和可靠性。

船舶交通流组合预测方法研究

船舶交通流预测的研究能为港口设计及船舶通航安全管理提供基础性数据。基于港口特征、船舶行为和船舶交通流的历史数据,建立了一种改进的船舶交通流变权组合预测模型,较好地解决了现有船舶交通流预测算法中存在的预测精度不高、依赖于经验的不足。以天津港主航道连续9年的历史观测数据为例进行验证,结果表明,改进的组合预测模型能够减小单一模型预测中存在的不确定性,从而提高了整个预测系统的精度及其稳定性。

基于广义回归神经网络的船舶交通量预测模型

船舶交通量受多种环境与社会因素的影响,使得船舶交通量预测存在复杂性与非线性的特点。在分析现有预测模型和方法不足的基础上,介绍了广义回归神经网络GRNN的基本原理与拓扑结构。不同类型船舶受各类因素影响的程度不同,根据天津港VTS(Vessel Traffic Services)中心提供的船舶交通量数据,按船舶种类将船舶交通量分为六类,利用GRNN神经网络分别进行预测。预测结果表明GRNN神经网络具有很强的非线性拟合能力,有效解决了天津港船舶交通量预测中的小样本问题,提高了整个预测系统的精度与稳定性。

水上交通大数据课程建设创新路径

本文以大数据赋能与知识创新能力提升为目标,探索了水上交通大数据课程建设模式创新与实践,以海洋强国、交通强国人才培养为目标,以国家一流本科专业建设为抓手,深入分析水上交通大数据课程建设现状,并提出创新建设方案。

IL-1β通过JAK2-STAT3促进大鼠脊髓损伤后胶质瘢痕形成

目的探讨IL-1β促进脊髓损伤后胶质瘢痕形成的机制。方法将大鼠随机分为模型组(采用钳夹脊髓的方法建立SCI模型)、假手术组(sham group)、IL-1β特异性抑制剂组(IL-1RA)、IL-1β组(IL-1β)及IL-1β+JAK2-STAT3特异性抑制剂组(IL-1β+AG490)。假手术组只打开椎板,不作其他处理。在术后相应时间点(术后8及12 h和1、3、7及14 d)进行大鼠后肢BBB评分,用Western blot、免疫荧光和免疫组化技术检测GFAP、vimentin、p-STAT3的表达变化。结果 p-STAT3(术后第8 h和第12 h)及GFAP、vimentin(术后第7和第14天)表达趋势:模型组显著高于假手术组(P<0.01),IL-1RA组明显低于模型组(P<0.05),但仍高于假手术组(P<0.05);IL-1β+AG490组明显低于模型组(P<0.05),但仍高于假手术组(P<0.05);IL-1β组均显著高于模型组(P<0.05)。术后第14天,BBB评分模型组显著低于假手术组(P<0.01),IL-1RA组显著高于模型组(P<0.05),但仍低于假手术组(P<0.01);IL-1β组显著低于模型组(P<0.05)。结论 IL-1β可通过JAK2-STAT3促进脊髓损伤后胶质瘢痕形成,抑制IL-1β或JAK2-STAT3可减弱胶质瘢痕形成,促进脊髓神经功能恢复。

基于卷积神经网络及长短时记忆网络的短时船舶交通流量预测

由于船舶交通流具有非线性和复杂性的特征,传统交通流量预测方法的预测结果精度普遍不高,且需大量历史数据进行训练。在考虑船舶交通流数据时间特性的基础上增加了对数据空间特性的考虑,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)和长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的短时船舶交通流量预测模型,并引入动态时间规整(Dynamic Time Warping,DTW)算法构造损失函数,提升模型的预测精度。结果表明:通过与灰色模型(Grey Model,GM)、差分整合移动平均自回归模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model,ARIMA)、小波神经网络(Wavelet Neural Network,WNN)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)和CNN-LSTM等模型对比,所提出的CNN-LSTM-DTW预测模型的预测结果相对误差最小,可信度高,预测精度优于对比模型。

基于船种聚类的航道通过能力量化方法

为准确计算航道通过能力,针对单双向通航方式并存的混合通航航道,建立了基于船种聚类的航道通过能力量化模型。根据海港航道通航管理规则,对不同船舶种类进行分类,通过聚类算法确定船舶种类特征及其分布概率。与传统航道通过能力计算方法相比,对不同种类船舶所占航道资源分别附以不同权重,同时考虑船舶通航方式改变对航道通过能力的影响,能够更加准确地量化航道通过能力。应用天津港大沽沙航道数据进行了实例分析,目前航道实际月通过船舶约为1 905艘次,计算得到大沽沙航道月通过能力为2 350艘次,并且与港口公共混合通航航道通过能力计算结果4 455艘次/月相对比,前者的结果更符合实际情况,后者的结果明显大于实际航道通过能力。结果表明,基于船种聚类的航道通过能力量化方法能更加准确地反映航道实际情况。

天津港主航道船舶到达规律的统计分析

以天津港2003～2005年船舶日到港统计量为样本，运用数理统计方法，给出了天津港日到港船舶分布的假设检验，并用正态分布密度函数曲线、泊松分布密度函数曲线对统计样本进行拟合，描绘了统计直方图．通过卡方检验，得出了正态分布的拟合程度优于泊松分布，研究结果表明，天津港主航道船舶日到达艘数服从正态分布．

定量分析对船舶碰撞事故的推演与调查

船舶碰撞的事故现场难以进行实地勘查和保留,传统调查主要靠收集证据进行定性分析,伴随海事行业的现代化发展,船舶碰撞事故调查也逐步向多途径、科学化的方向进行探索。对一起真实碰撞案例进行模拟仿真,采用显示动力学和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)定量分析出船舶碰撞不只发生一次。第一次碰撞发生在船B船头右舷外板处,历时0.5 s。碰撞后船A获得较大的横向速度,在水阻力下间隔2.9 s后与船B发生第二次碰撞,导致船A右舷舭部外板向内凹陷,船B艏柱出现条状划痕,上端碰撞点距吃水线约0.9 m,下端碰撞点距吃水线约1.7 m。定量分析结果与实船勘测损伤区域、损伤形式完全吻合,该结论被海事法庭所采纳。结果表明:定量分析可为船舶碰撞事故提供一种新的调查途径和推演方法,能够挖掘传统定性调查中所无法获取的二次碰撞、碰撞历时和碰撞损伤等事故推演信息。

基于排队论的锚地规模论证分析

随着航运业的快速发展,港口泊位数量的发展速度跟不上船舶数量大幅增加,使得锚地规模问题突显出来。针对现有的基于静态方法的锚地规模的研究方法,提出一种基于排队论的锚地规模动态评价分析方法,并利用天津港4#锚地作为算例对该方法进行验证。

渤海海峡船舶流的调查与分析

综合考虑渤海海域的船舶流量、船舶种类、船舶尺度,分析该海域船舶航迹分布特征,包括船舶航迹的离散程度及主船舶流的宽度等,给出渤海海峡水域船舶交通流模型,为渤海海峡的船舶交通管理及船舶定线制规划提供参考依据。

渤海海峡海域船舶定线制完善的研究

通过原始数据的采集分析及调查问卷,对渤海海峡海域的海上事故、船舶流、习惯航路、通航管理规定等船舶交通环境要素进行了量化分析,在此基础上结合IMO的相关规定、海员航行习惯、船舶操纵及航海技术领域的相关理论进一步分析了该海域现有船舶定线制连接部分的类型、组合方式、尺度、位置等问题。提出了该海域现有船舶定线制连接的比选方案,该方案对保障船舶航行安全具有重要意义。

船舶碰撞点分析模式在海事调查中的作用

阐述了对碰撞事故进行调查分析的必要性、通常做法及其存在的问题 ,探讨了船舶碰撞点分析模式建立的数理方法 ,并结合现状和例证描述了该模式在碰撞事故调查分析中的应用及其运用方法 .该模式作为调查分析手段 ,能帮助识别当事双方提供或现场所获证据的真伪性 。

威海长会口海湾大桥桥区水域乘潮保证率分析研究

为确定通过拟建大桥的船型,为桥区水域的疏浚提供技术依据,对长会口海湾大桥桥区水域(长会口嘴天然航道)的乘潮保证率进行计算和分析,构建计算模型,并对不同计算方法的结果进行比对。

基于船舶碰撞点分析模式的避碰决策优化原则

一次成功的避碰取决于对相关避碰信息的采集和处理。此文阐述了船舶动态信息中碰撞点的分析方法和确定原理,论述了船舶碰撞点与避碰决策的关系及其在避让行动中的作用,并确定了相应的“量化”值。其结论既可用于“智能避碰”,亦可在“经典避碰”中被广大驾驶员加以借用。

论船载危险品单证审核和现场监管的一致性

目前,基层海事主管机关对船舶载运危险品的安全监管工作一般由船舶载运危险品的申报审批(静态管理)和现场监督(动态管理)两部分业务组成。在新的海事执法管理模式下,这两部分业务分别由两个相对独立的部门来承担。本文分析阐述了如何正确认识和处理船舶载运危险品申报审批与现场监督之间的关系及存在的主要问题,并就进一步加强和完善基层海事机构对危险品安全运输的单证审核和监场监督提出了相关建议。