基于时间比率-航速-航向的船舶轨迹压缩方法

考虑船舶航迹中包含的时间、位置、航速与航向等信息,提出一种全面考虑时空运动特性的船舶轨迹压缩方法;针对船舶自动识别系统(AIS)数据中的对地航速和对地航向分别提出航速及航向压缩算法以提取轨迹运动数据;为保留时间信息和空间数据,引入时间比率算法;通过综合这3种算法,提出时间比率-航速-航向(TSH)压缩算法,并根据压缩率和长度损失率实现了TSH算法参数的自适应确定;为验证方法的有效性,以威海、老铁山和长江水域的AIS数据作为研究对象,与道格拉斯-普克(DP)算法、改进DP算法进行对比。试验结果表明：TSH算法能够更精细地提取船舶轨迹的特征点,从而保留时空和运动行为,其中,单条轨迹压缩结果显示,经TSH算法压缩后的轨迹与原始轨迹之间的豪斯多夫距离比DP算法和改进DP算法分别降低1.6和1.1倍,多属性对称分割路径距离(MSSPD)较改进DP算法降低1.9倍,更好地保留了船舶轨迹的原始特征;整体轨迹压缩结果显示,对于威海、老铁山和长江水域,TSH算法在豪斯多夫距离上较DP算法分别降低2.1、2.2和1.7倍,较改进DP算法分别降低1.4、1.5和1.1倍,在MSSPD指标上分别低于改进DP算法1.3、1.1和1.2倍,进一步证明TSH压缩算法对船舶航行行为保留的有效性。
经验证,所提出的TSH算法在较高压缩率下展现出更好的轨迹重构能力。