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本書以自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)記錄的船舶軌跡為研究對(duì)象，根據(jù)船舶水上活動(dòng)特點(diǎn)，綜合交通運(yùn)輸工程和地理信息科學(xué)等多學(xué)科理論與方法，系統(tǒng)且詳細(xì)地介紹船舶軌跡基礎(chǔ)處理方法與典型分析應(yīng)用，主要包括船舶軌跡數(shù)據(jù)基礎(chǔ)處理方法、船舶軌跡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方法、水上交通安全態(tài)勢評(píng)估方法、水上交通活動(dòng)模式挖掘方法、船舶時(shí)空行為識(shí)別發(fā)現(xiàn)方法、船舶領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)建模分析方法、船舶尾氣排放動(dòng)態(tài)表征方法、船舶氣象航線優(yōu)化推薦方法等。本書內(nèi)容豐富、新穎，理論與實(shí)踐相結(jié)合，具有較強(qiáng)的實(shí)用性與指導(dǎo)性，可作為高等院校交通運(yùn)輸工程學(xué)科、海事管理學(xué)科的本科生或研究生專業(yè)教材,也可作為相關(guān)行業(yè)管理人員繼續(xù)教育與技能培訓(xùn)的教材，還可作為交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域?qū)W者、研究人員、工程技術(shù)人員以及海事管理人員等從事相關(guān)工作人員的參考書。

軌跡數(shù)據(jù)記錄了船舶與通航環(huán)境及其他水上交通對(duì)象之間相互作用、相互影響的結(jié)果，能夠準(zhǔn)確反映船舶動(dòng)態(tài)航行特征，蘊(yùn)含豐富的海上交通知識(shí)。通過對(duì)大規(guī)模船舶軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，能夠識(shí)別船舶時(shí)空活動(dòng)的行為意圖，掌握水上交通運(yùn)行規(guī)律和典型模式，評(píng)估和預(yù)測水上交通安全風(fēng)險(xiǎn)及變化趨勢，表征水上交通大氣污染物排放規(guī)模及特征，有助于水上交通管理人員準(zhǔn)確把握管轄水域的交通安全態(tài)勢及其變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶交通管理的智能監(jiān)測與預(yù)警，掌握管轄水域的船舶大氣污染物排放情況，從而提高海事安全監(jiān)管效率，制定科學(xué)、合理的安全監(jiān)管和節(jié)能減排措施。船舶軌跡大數(shù)據(jù)的深度挖掘與應(yīng)用是水上交通安全、高效、綠色發(fā)展的重要研究熱點(diǎn)之一，本書闡述了從地理信息科學(xué)視角進(jìn)行船舶軌跡分析挖掘和場景應(yīng)用的思考和經(jīng)驗(yàn)，是利用軌跡大數(shù)據(jù)挖掘水上交通對(duì)象活動(dòng)知識(shí)的初步探索。本書內(nèi)容是武漢理工大學(xué)水上交通安全與仿真團(tuán)隊(duì)（Nautical Safety and Simulation Group, NSSG）在船舶軌跡大數(shù)據(jù)分析挖掘方面的研究成果，系統(tǒng)介紹了船舶軌跡數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)處理方法、存儲(chǔ)管理方法、特征建模方法、時(shí)空統(tǒng)計(jì)方法、模式挖掘方法等，通過典型案例說明了船舶軌跡數(shù)據(jù)在交通態(tài)勢評(píng)估、交通模式挖掘、交通行為識(shí)別、船舶領(lǐng)域分析、氣象航線推薦、船舶污染表征等方面的應(yīng)用價(jià)值。本書可作為高等院校交通運(yùn)輸工程學(xué)科、海事管理學(xué)科的本科生或研究生的專業(yè)教材,也可作為相關(guān)行業(yè)管理人員繼續(xù)教育與技能培訓(xùn)的教材，還可作為交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域?qū)W者、研究人員、工程技術(shù)人員以及海事管理人員等從事相關(guān)工作人員的參考書。本書內(nèi)容是黃亮副研究員、文元橋教授及其團(tuán)隊(duì)師生在船舶軌跡大數(shù)據(jù)挖掘方面的共同研究成果，并得到武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心、航運(yùn)學(xué)院、交通與物流工程學(xué)院等單位師生的大力支持。本書由黃亮制定書稿內(nèi)容框架，組織全書編寫，編寫分工如下：第1章由黃亮、劉益編寫，第2章由黃亮、聞?dòng)罹帉懀?章由黃亞敏、王玉賓編寫，第4章由黃亮、周春輝編寫，第5章由黃亮、張治豪編寫，第6章由文元橋、鄭海濤編寫，第7章由周春輝、黃亮編寫，第8章由文元橋、彭斯楊編寫。本書在編寫過程中得到了中國工程院嚴(yán)新平院士的指導(dǎo)，以及武漢大學(xué)朱欣焰教授、咼維副教授對(duì)相關(guān)研究工作的大力支持，在此一并表示感謝。最后，感謝國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目水上交通態(tài)勢的多尺度表達(dá)與演化機(jī)理研究（編號(hào)：52072287）、基于軌跡意圖概率建模的船舶行為模式識(shí)別研究（編號(hào)：41801375）以及浙江省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目船岸協(xié)同環(huán)境下內(nèi)河集裝箱船舶增強(qiáng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)研究及示范應(yīng)用（編號(hào)：2021C01010）的資助。隨著水路交通智能化水平的不斷提高，水上交通安全和環(huán)境的智能管控能力和方法將不斷提升，本書探索了軌跡數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的水上交通智能管控方法，希望能夠起到拋磚引玉的作用，為豐富和發(fā)展水上交通運(yùn)輸工程理論和技術(shù)體系做出貢獻(xiàn)。

第1章船舶軌跡數(shù)據(jù)基礎(chǔ)處理方法/11.1 船舶軌跡噪聲處理/21.2 船舶軌跡插值處理/51.2.1 數(shù)值模型插值方法/51.2.2 運(yùn)動(dòng)方程插值方法/71.2.3 航行經(jīng)驗(yàn)插值方法/81.3 本章小結(jié)/19第2章船舶軌跡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方法/202.1 概述/202.2 常見船舶軌跡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法/212.2.1 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)/212.2.2 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)/242.3 船舶軌跡數(shù)據(jù)的ClickHouse存儲(chǔ)方法/272.3.1 ClickHouse軌跡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型/282.3.2 ClickHouse軌跡數(shù)據(jù)多級(jí)索引/282.3.3 ClickHouse軌跡數(shù)據(jù)查詢/312.3.4 ClickHouse軌跡存儲(chǔ)性能分析/352.4 本章小結(jié)/39第3章水上交通安全態(tài)勢評(píng)估方法/403.1 概述/403.2 水上交通宏觀態(tài)勢評(píng)估方法/413.2.1 水上交通宏觀態(tài)勢評(píng)估指標(biāo)/413.2.2 水上交通宏觀態(tài)勢評(píng)估模型/433.2.3 水上交通宏觀態(tài)勢可視化/443.3 水上交通微觀態(tài)勢評(píng)估方法/463.3.1 水上交通微觀態(tài)勢評(píng)估指標(biāo)/463.3.2 水上交通微觀態(tài)勢評(píng)估模型/533.3.3 水上交通微觀態(tài)勢評(píng)估實(shí)例/553.4 本章小結(jié)/59第4章水上交通活動(dòng)模式挖掘方法/604.1 概述/604.2 基于軌跡時(shí)空聚類的船舶活動(dòng)模式分析/614.2.1 船舶軌跡的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似性/614.2.2 船舶軌跡的時(shí)空密度聚類/624.2.3 船舶軌跡的活動(dòng)模式分析/654.2.4 船舶軌跡的異常模式檢測/724.3 基于軌跡主題建模的船舶活動(dòng)模式分析/804.3.1 船舶軌跡的語義信息增強(qiáng)/824.3.2 船舶軌跡的主題概率建模/874.3.3 船舶軌跡的主題模式分析/904.4 基于伴隨模式挖掘的船舶活動(dòng)模式分析/964.4.1 船舶軌跡多級(jí)分段處理/964.4.2軌跡時(shí)空相似性度量/1004.4.3 船舶時(shí)空伴隨模式挖掘/1014.5 本章小結(jié)/104第5章船舶時(shí)空行為知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法/1055.1 概述/1055.2 船舶停留行為識(shí)別與分類方法/1065.2.1 多特征約束的船舶停留行為識(shí)別/1085.2.2 船舶停留行為的K鄰近分類模型/1125.2.3 船舶停留行為識(shí)別與分類案例/1145.3 船舶徘徊行為識(shí)別與分類方法/1195.3.1 船舶徘徊行為時(shí)空特征建模/1205.3.2 船舶徘徊行為多尺度檢測模型/1235.3.3 船舶徘徊軌跡形態(tài)分類模型/1265.3.4 船舶徘徊行為識(shí)別與形態(tài)分類案例/1305.4 船舶停留行為知識(shí)發(fā)現(xiàn)/1385.4.1 船舶異常停留知識(shí)發(fā)現(xiàn)/1385.4.2 船舶徘徊行為知識(shí)發(fā)現(xiàn)/1435.5 本章小結(jié)/148第6章船舶領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)建模分析方法/1506.1 概述/1506.2 內(nèi)河船舶領(lǐng)域的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)模型/1526.2.1 船舶領(lǐng)域建模相關(guān)概念/1526.2.2 船舶領(lǐng)域網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)方法/1536.3 內(nèi)河船舶領(lǐng)域與影響因素關(guān)系分析/1566.3.1 基于船舶尺寸分類的船舶領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)分析/1566.3.2 基于船舶速度分類的船舶領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)分析/1926.4 內(nèi)河典型水域船舶領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)分析/2216.4.1 橋區(qū)水域船舶領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)建模/2226.4.2 橋區(qū)水域船舶領(lǐng)域特征分析/2296.5 本章小結(jié)/239第7章船舶尾氣排放動(dòng)態(tài)表征方法/2407.1 概述/2407.2 海上環(huán)境因素影響下的船舶尾氣排放計(jì)算模型/2427.2.1 風(fēng)、浪、流影響下的船舶航速修正模型/2427.2.2 基于航速修正的船舶尾氣排放計(jì)算模型/2477.2.3 船舶尾氣排放計(jì)算模型的有效性驗(yàn)證/2497.3 實(shí)時(shí)軌跡驅(qū)動(dòng)的船舶尾氣排放動(dòng)態(tài)表征方法/2537.3.1 實(shí)時(shí)AIS數(shù)據(jù)流的在線預(yù)處理/2547.3.2 船舶尾氣排放動(dòng)態(tài)計(jì)算模型/2567.3.3 區(qū)域船舶尾氣排放統(tǒng)計(jì)分析/2617.4 船舶尾氣排放時(shí)空分析與可視化方法/2627.4.1 船舶尾氣排放數(shù)據(jù)時(shí)空分析框架/2637.4.2 船舶尾氣排放數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)/2657.4.3 典型水域船舶尾氣排放動(dòng)態(tài)表征/2707.5 本章小結(jié)/277第8章船舶氣象航線優(yōu)化推薦方法/2798.1 概述/2798.2 基于歷*次信息的典型軌跡獲取/2808.2.1 航次軌跡建模/2828.2.2 航次軌跡分類/2858.2.3 典型軌跡獲取/2898.3 基于典型軌跡的氣象航線推薦/2918.3.1 氣象航線的成本函數(shù)/2938.3.2 氣象航線的推薦方法/2958.4 氣象航線優(yōu)化推薦案例分析/2988.4.1 航次軌跡分類結(jié)果/2988.4.2 典型軌跡獲取結(jié)果/3018.4.3 氣象航線推薦結(jié)果分析/3058.5 本章小結(jié)/311參考文獻(xiàn)/312

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