[发明专利]一种用于船舶挂靠港的轨迹压缩方法

说明书

本发明公开了一种用于船舶挂靠港的轨迹压缩方法，基于窗口滑动算法进行轨迹压缩，该算法思想是始终只处理3个点，应用逐步压缩的思想，将数据以流的形式传输进来，进行在线压缩，无需将所有数据先储存再进行处理，处理数据的效率高；并且通过在计算当前待压缩的轨迹点到其起始轨迹点和终止轨迹点的直线的垂直距离前对起始轨迹点和终止轨迹点是否为同一点进行判断，排除由于无法计算当前挂靠港至起始挂靠港与终止挂靠港连线的距离而导致的无法进行轨迹压缩的情况，使得算法能够高效得运行。

技术领域

本发明涉及地理信息系统应用领域，尤其是涉及一种用于船舶挂靠港的轨迹压缩方法。

背景技术

数据压缩是轨迹数据预处理的关键技术之一，在保证原始轨迹数据特征和拓扑结构的前提下减少用于表征原始轨迹点的数量。根据压缩前是否需要所有船舶轨迹点数据，轨迹压缩可分为两大类：离线压缩和在线压缩。在离线压缩算法中，某一个点的剔除或保留根据该点与所有轨迹点的关系确定，相对原始轨迹产生的形变较小，但是压缩效率低，尤其对于超出计算机存储能力的海量船舶轨迹数据。在线算法通过分析相邻船舶轨迹点的关系来确定点的取舍，这种方法简便而且高效，对于海量船舶轨迹数据压缩效果较好。

船载自动识别系统的强制安装使用，有利于实现海事系统和船公司对船舶的监控，但海量AIS数据的存储和使用带来了巨大挑战，为了从海量数据中提取船舶正常行为模式，诞生出了各种船舶轨迹压缩方法，道格拉斯-普克法是目前最经典的船舶轨迹压缩方法，该方法可以描述为将一条轨迹的初始轨迹点和终止轨迹点虚连一条直线，求出其余各轨迹点到该直线的垂直距离，选择其最大者与预先规定的阈值相比较，若小于等于阈值，则将直线两端间各轨迹点全部删去，若大于阈值，则将离该直线垂直距离最大的轨迹点保留，并以此为界，把轨迹分成两部分，对这两部分重新使用上述方法，直至最终无法做进一步的压缩为止，其算法思想是以轨迹起始点和终止点连线，求取中间点至该连线距离，根据设定的距离阈值筛选出关键点，实现轨迹压缩的目的。但是该方法计算量巨大，耗费时间长，当数据的量超出计算机最大存储量级时，道格拉斯-普克法就无法实现在线轨迹压缩。

发明内容

本发明为了克服现有技术中道格拉斯-普克法计算量大，耗费时间长，当数据的量超出计算机最大存储量级时，道格拉斯-普克法就无法实现在线轨迹压缩的不足，提供一种用于船舶挂靠港的轨迹压缩方法，能够在线压缩船舶轨迹数据，在数据持续更新的状态下一直保持压缩，处理数据效率高。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于船舶挂靠港的轨迹压缩方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：初始化滑动窗口，并设定轨迹压缩距离阈值；

步骤二：判断起始轨迹点和终止轨迹点是否为同一轨迹点，若是则将终止轨迹点向后移一个点，执行步骤五，否则，执行步骤三；

步骤三：计算滑动窗口中当前待压缩的轨迹点到其起始轨迹点和终止轨迹点的直线的垂直距离；

步骤四：将当前待压缩的轨迹点到其起始轨迹点和终止轨迹点的直线的垂直距离与轨迹压缩距离阈值进行比较，若轨迹压缩距离阈值较小则将当前待压缩的轨迹点添加到压缩轨迹集合中，并将当前待压缩的轨迹点作为起始轨迹点设置新的滑动窗口，否则，将当前待压缩的轨迹点和终止轨迹点均向后移一个点；

步骤五：判断终止轨迹点是否为最后一个轨迹点，若是，则将其添加到压缩轨迹集合中，完成轨迹压缩，否则，回到步骤二。