[发明专利]一种基于AIS数据的高精度船舶污染物排放量计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶领域，更具体地，涉及一种基于AIS数据的高精度船舶污染物排放量计算方法。

背景技术

大气污染物排放清单是制定污染减排政策、评价各污染源排放影响和污染减排效果的重要依据和手段，工业污染源、道路移动源等陆源的大气污染治理工作开展时间较长，清单编制方法亦趋于成熟。随着精细化管理需求和空气质量持续改善压力不断加大，船舶对区域大气污染排放贡献受到越来越多的关注，而目前我国仅有部分沿海港口城市建立了船舶排放清单，清单编制方法还有待完善。

船舶排放清单的编制总体经历了“自上而下”的估算方法到“自下而上”的精细化计算过程。前期的排放清单主要采用基于吞吐量、船用燃油消耗量、船舶进出港数据等的“自上而下”的估算方法，操作相对简单，但缺乏对船舶实际航行状态的反映以及数据区域代表性不足等使得清单计算结果具有较大不确定性。为有效提高清单结果的精确度，AIS数据被逐步应用到船舶大气污染物排放清单编制中。

船舶自动识别系统(Automatic Identification System，简称AIS系统)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。AIS系统的AIS消息提供三类数据，其中包含船舶静态数据(包含船名、呼号、MMSI、IMO、船舶类型、船长、船宽等)、船舶动态数据(包含经度、纬度、船首向、航迹向、航速、实时信息上报的UTC时间等)、船舶航程数据(包含船舶状态，吃水，目的地等)。

AIS系统详实的航行速度、时间、经纬度等信息可被用来获取船舶数量以及航行轨迹、航速等多个实时活动水平关键参数，以精确计算船舶实际航行过程中的大气污染物排放量。但AIS数据并不包含对于船舶排放量计算同样十分重要的主辅机和锅炉功率等静态数据，由于与船舶动态信息匹配的相关基础数据获取以及海量AIS数据处理的难度较大(A类船载移动设备报告间隔在航行状态下不超过10s)，使用AIS数据“自下而上”编制船舶排放清单的方法主要集中在欧洲、北美等发达国家和地区。

我国船舶清单开发对AIS数据的初期使用主要集中在活动水平统计分析、提取船舶流量、利用船舶航行轨迹进行空间分配等方面，该种方法建立的排放清单通过降低关键参数精确度来提高排放量计算的简易度，没有充分发挥AIS本身带有的实时航行状态数据在清单开发过程中的优势，同时也忽略了不同船舶类型、不同吨位等级船舶在单位时间内的污染排放量差异性，空间分配结果依然存在较大的不确定性。目前也有部分学者给出了基于AIS数据建立的船舶大气污染物排放清单，或仅以远洋船为研究对象或侧重于对清单结果的描述，对于我国沿海和内河船数量多、部分船型AIS数据关键信息项缺失严重、数据补充难度大的实际情况及解决办法的相关内容并没有涉及。因此，如何针对可获取的数据源现状实现对AIS静态数据的有效补充和完善以便更好地应用于船舶排放清单“自下而上”的编制过程是现行研究的重点。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种能够提高计算精度的基于AIS数据的高精度船舶污染物排放量计算方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于AIS数据的高精度船舶污染物排放量计算方法，包括：

获取AIS数据，对AIS数据进行解码得到静态数据和动态数据，静态数据和动态数据分开存储并进行预处理；

对静态数据中缺失的数据进行补充和完善；

利用动态数据和文献资料提取和补充活动水平数据；

将动态数据和静态数据进行匹配；

基于动力计算方法利用船舶逐条AIS动态信息计算船舶大气污染物排放量。

本发明采用动力计算方法，以AIS数据为基础，利用船舶逐条动态上报信息自下而上地计算船舶大气污染物排放量，在此过程中，本发明充分利用AIS已有信息项来补充缺失的静态数据，可有效降低采用平均数值等替代缺失数据带来的较大不确定性，从而提高了排放量计算的准确性。

上述方案中，静态数据和动态数据的预处理具体包括如下步骤：

将同一天的静态数据和动态数据分别存储在不同的文件内并以日期命名；

当同一天的静态数据中存在多条记录有相同MMSI编号的AIS数据时，删除信息项全部相同的重复数据，仅保留MMSI编码相同的信息最全且合理的一条，其余进行删除处理。