[发明专利]基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法

说明书

基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法，包括船舶信息采集与分类、区域权重信息图层建立、船舶位置图层建立、图层匹配融合、划分颜色区和屏幕展示步骤。也即利用现有VTS系统端收集的船舶的航行信息和航行区域信息，为不同区域如港口、通道、大桥、普通水面等进行划分，绘制各个区域特定的基础权重分布图。以船舶位置点为中心设置辐射半径然后生成基于高斯分布的像素表，在船舶辐射重叠区将正态曲线数据进行线性叠加。直接将船舶图层取值映射到颜色空间则可反映整体船舶的分布情况、趋势；将船舶层与区域基础权重层进行融合再映射到颜色空间并显示在普通地图上则可以反映出区域负载度、关注度等信息，极大的方便了工作人员对关键信息的提取。

技术领域

本发明涉及VTS系统数据可视化领域，特别是一种基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法。

背景技术

现代的船舶交通管理系统(VTS,Vessel Traffic Management System)已经可以准确地在电子海图平台上显示船舶在水上的位置、航向等信息。但是实际应用中，相关人员要根据离散的信息点来分析航道总体情况、选定重点监控区域时会出现数据搜寻困难、区域判断偏差等问题。

针对这种情况，需要采用有别于传统直接绘制船舶于地图上的方式来对船舶数量、位置进行展示。需要联系各个负载能力、通行能力不同的港口或航道的实际情况来构建图层，同时不影响船舶本身的显示。采用多图层组合或融合的方式，有针对性并准确的锁定核心信息区。

因此，可应用于船舶交通显示的类热力图设计和构建意义非凡，本设计方法就是基于这样的考虑而产生的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法，该基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法所构建的船舶热力图能够简洁明了地反映出船舶的分布状态、航道的拥挤区、饱和度等数据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于VTS系统的船舶分布热力图构建方法，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：