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研究生:蕭力豪
研究生(外文):Li-Hao Hsiao
論文名稱:船舶擱淺警戒模式於海洋地理資訊系統之應用
論文名稱(外文):Application for Vessel Grounding Alert Model via MGIS
指導教授:張啟隱張啟隱引用關係高聖龍高聖龍引用關係
指導教授(外文):Ki-Yin ChangSheng-Long Kao
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:商船學系所
學門:運輸服務學門
學類:航海學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:船舶擱淺警戒海洋地理資訊系統模糊邏輯控制危險警戒角
外文關鍵詞:Vessel Grounding AlertMGISFuzzy Logic ControlDanger Alert Angle
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複雜且未知的海底地形對近岸航行船舶而言具有潛在的擱淺危機,然而不論船上或岸上的助航設備皆無法預知與呈現船舶行進路線之海底地形。因此,若能得知航行船舶所處海域之海底地形,即可即時採取應變措施,大幅提昇航行安全。
本研究為有效防止船舶發生擱淺事件,嘗試建置一套新的船舶擱淺警戒模式,以AIS所提供之船舶動、靜態資料為輸入值,藉由模糊邏輯控制輸出而求得危險警戒角,再以海洋地理資訊系統為資料處理平台,並利用擴張方程式的概念,將船舶行進路線之三維資料予以壓縮,最後以專家與高警戒規則庫比較兩者於危險警戒上之效益分析,以對應出適切之警戒距離值。藉由本模式除了能使監測人員得知明確的警戒時機,更能使具有擱淺危機的船舶在到達淺水區域前即可進行有效的避讓動作。本模式可提供岸上管理人員解決此問題之思維,進而有效的減少擱淺事故,達到航行安全且保持海洋環境之目標。
A potential grounding risk of navigational vessel will occur due to the topography of seabed which is complicated and unknown in nearshore. For the navigational vessel, the topography can not be displayed on the forward routing by the navigational aids of the shore or shipboard. If the condition of the topography can be perceived in early, then an emergency measure will be taken to avoid the grounding risk.
To prevent the grounding of the navigational vessel in nearshore, this thesis proposed a novel VGA Model (Vessel Grounding Alert Model) via the integration of AIS and MGIS. In the VGA Model, the DAA (Danger Alert Angle) is determined through expert rules and high alert rules by the fuzzy logic control theorem and the AIS data are defined as input linguistic variables. Compared high alert rules with expert rules, the precise alert distance will be match based on the concept of dilation equation, MGIS analysis and a mapping technique on the space and time axes. In this study, the VGA Model is presented to provide alert points for warning of vessel grounding risk. Once the topography of seabed is known, the grounding risk will be avoided and the navigational safety will be enhanced.
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 範圍與限制 2
1.4 研究方法 3
1.5 研究流程 4
第二章 船舶擱淺簡介 7
2.1 船舶擱淺定義 7
2.2 船舶擱淺事故分析 9
2.3 預防擱淺方式 14
第三章 研究工具 18
3.1船舶自動識別系統 18
3.2 海洋地理資訊系統 20
3.2.1資料格式 23
3.2.2海洋地理資訊系統之應用 26
第四章 船舶擱淺警戒模式建置 29
4.1 建置步驟 29
4.2 海圖資料前處理 34
4.3 船舶擱淺警戒模式規劃原理 38
4.3.1 警戒距離設定 40
4.3.2 元件定義 41
4.3.3 展幅角建構 43
4.4 模糊邏輯控制於危險警戒角之遴選 47
4.4.1 模糊邏輯控制系統架構 48
4.4.2 語意變數設定 50
4.4.3 規則庫建立 55
4.4.4 危險警戒角模糊解算 57
4.5 空間壓縮與還原 58
第五章 實驗結果 62
5.1 壓縮前警戒距離 62
5.2 壓縮後警戒距離 67
5.3 相異規則庫警戒效益 70
第六章 結論與建議 76
6.1 結論 76
6.2 建議 77
參考文獻 79
1. 張子寰,「整合海洋地理資訊系統與船舶自動識別系統對台灣海域安全之應用」,國立台灣海洋大學商船學系碩士論文,民94年。
2. 盧公宇,「台灣海域擱淺船舶海難救助之研究」,國立台灣海洋大學商船學系碩士論文,民94年。
3. 趙進福,「船舶交通服務系統之應用」,海巡雙月刊1,頁29-33,民92年。
4. 熊雲嵐,「電子航海」,茂昌圖書有限公司,頁181-229,民76年。
5. 林群淇,「船舶自動識別系統岸基設施規劃之空間分析」,國立台灣海洋大學導航與通訊系碩士論文,民92年。
6. 李汪華,「海洋地理資訊系統發展之先期研究」,國立台灣海洋大學航運技術系碩士論文,民 83年。
7. 徐國裕,「船舶操縱理論與實務」,五南出版社,民97年。
8. 高聖龍,「船舶航行與作業安全系統之研究-模糊警戒圈之建立」,國立台灣海洋大學環境生物與漁業科學學系博士論文,民95年。
9. Shogo Hayashi, Susumu Kuwajima, Kouichi Sotooka, Hisao Yamazaki and Hiroshi Murase, “A Stranding Avoidance System Using Radar Image Matching-Development and Experiment”, the Journal of Navigation, 1991.
10. Yang Shenhua, Li Lina, Shi Chaojian, “ECDIS based decision- making system for vessel automatic collision avoidance on restricted water area” WCICA 2006, Vol. 2, pp. 7118-7122, 2006.
11. Wang G., Spencer J., Chen Y., “Assessment of a ship’s performance in accidents”, Marine Structures, Vol. 15, No. 4, pp. 313-333, 2002.
12. Strang G., “Wavelets and Dilation Equation : A Brief Introduction”, SIAM Review, Vol. 31, pp.614-627, 1989.
13. Goodwin E. M., “A Statistical Study of Ship Domain”, the Journal of Navigation, Vol. 28, pp. 328-344, 1975.
14. Kao Sheng-Long, Lee Kuo-Tien, Chang Ki-Yin and Ko Min-Der. “A Fuzzy Logic Method for Collision Avoidance in Vessel Traffic Service”, the Journal of Navigation, Vol. 60, pp. 17-31, 2007.
15. IMO, “standards for ship maneuverability”, Resolution MSC.137(76), Annex 6, 2002.
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