[发明专利]基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法

权利要求书

1.一种基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，船舶信息采集与分类：现有VTS系统中融合有船舶的航行位置信息和船舶的航行区域信息；将通过AIS端和雷达信号端接入至VTS系统中的船舶位置信息数据进行提取并归为一类，形成为船舶位置信息源；将接入至VTS系统中的地图服务数据和国家测绘部门的区域边界数据进行提取并归为另一类，形成为区域信息源；船舶位置信息源和区域信息源相互独立，其中船舶位置信息源为各个船舶经纬度坐标的集合，区域信息源为各个区域边界经纬度坐标点的集合；

步骤2，区域权重信息图层建立：为步骤1中形成的区域信息源中的各个区域建立权重模型，从而形成区域权重信息图层；在未建立权重模型前，区域信息源中的各个区域的权重值均默认为基本值1；

权重模型包括线性模型和非线性模型；

当区域信息源中的区域信息为水基数据时，采用线性模型，此时，涉及水基数据的每个区域所对应的权重值均为大于1的固定值，权重值大小取决于对应区域的负载通行能力，负载通行能力越小则权重取值越大；

线性模型中，在线性权重模型区域内点的权重f为：

f＝K

式中，K为根据不同的区域属性而设定的一个系数；

当区域信息源中的区域信息为岸基数据时，采用非线性模型和线性模型相结合的方式；

非线性模型的建立方式为：以岸基数据中每个区域的几何中心为基点，水面为基面，边界最远点与中心的距离为标准差，生成对应的高斯分布取值表，该高斯分布取值表的取值范围要求在3.5个标准差以内；

假设高斯分布取值表中某点与基点距离为D，标准差为σ，则该点的权重f为：

式中，K表示根据不同的区域属性而设定的一个系数，该系数能根据需求主动调节,K的大小将直接影响权重值的大小；

当区域辐射范围有重叠时，则采用线性模型；

步骤3，船舶位置图层建立：采用与步骤2中建立非线性权重模型相似的方式，对步骤1中船舶位置信息源中的每艘船舶的位置点进行处理，将有重叠的区域叠加，形成船舶位置图层；船舶位置图层的具体建立方法为：以船舶的位置点坐标为中点，设定统一的辐射半径R和系数值K_船，辐射范围内各点距离中心点的距离为D，则船舶辐射取值X为：

在辐射范围有重叠的部分采用相加的方式，假设辐射范围有重叠的船为n只，则n只船的取值分别为X₁，X₂，X₃，X₄。。。X_n，则叠加后的船舶辐射取值为：

另外，不在辐射范围的船舶辐射取值设为0；

步骤4，图层匹配融合：将步骤2建立的区域权重信息图层与步骤3建立的船舶位置图层相匹配；匹配过程为：先根据经纬度坐标，将区域权重信息图层和船舶位置图层均转换为平面二维坐标，并绘制在同一张合并后的融合图层上；再将两个图层中像素点所对应的值线性相乘处理，并将线性相乘处理后的值应用在合并后的融合图层的像素点中；

采用线性相乘进行像素点数值合并的具体方法为：设定一个布尔值B，该布尔值B反应了对区域权重图层的需求度，B＝0则表示仅需要船舶位置的热力分布；假设步骤2产生的区域信息图层某点产生的区域权重值为f，步骤3产生的船舶位置辐射图层对应点的船舶辐射取值为X_船，则合并后的融合图层所对应点的值X_合为：

步骤5，划分颜色区：在步骤4中形成的融合图层中，每个像素点都对应着一个数值，将像素点中的数值按照预先设定的颜色映射规则映射到指定的颜色空间中，将指定颜色空间中的颜色绘制在图层上，形成颜色图层；

步骤6，屏幕展示：将步骤5中形成的颜色图层设置为透明图层，然后将其覆盖到由地图服务系统提供的普通电子地图图层上，覆盖时使颜色图层与普通电子地图图层所对应的像素点经纬度坐标相同。