KR102466119B1 - Ais 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 항적밀도의 공간 특성에 기반하여 주요항로 중심선을 추출할 수 있도록 하는 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치는, 일정 기간의 AIS 정보를 공간정보로 변환하는 공간정보 변환부; 상기 공간정보 변환부에서 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득부; 상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리부; 상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출부; 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출부; 상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXTRACTING MAIN VESSEL LANE NETWORK BASED ON AIS INFORMATION}

본 발명은 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항적밀도의 공간 특성에 기반하여 주요항로 중심선을 추출할 수 있도록 하는 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항로는 바다를 통로로 하여 정기적으로 선박이 지나다니는 길로, 선박에 의하여 사람 및 재화를 이전시키는 길로 적하(積荷)가 가장 많은 지점 간을 연결하는 최단 거리가 가장 가까운 통로이다.

선박은 이러한 항로를 기반으로 하여 운행을 하게 된다.

한편, 해상 풍력 발전소 입지 분석, 이용 선박 증감 파악, 항구 및 항만의 개발 등을 분석하기 위해 선박의 주요항로를 연결한 주요항로 연결망을 추출하게 된다.

종래에는 주요항로 연결망을 추출하기 위해, 선박자동식별장치(Automatic Identification System, AIS) 정보를 기반으로 항적밀도가 높은 면 형태의 항로 밀집지역을 도출한 후, 도출된 밀집지역으로부터 주요항로의 중심선을 산출하고, 산출된 중심선을 연결하여 주요항로 연결망을 추출한다.

전술한 바와 같이, 종래에는 AIS 정보의 밀집도를 기준으로 넓은 면 형태의 밀집지역을 우선적으로 도출한 뒤, 선 형태의 항로로 가공한다.

때문에, 종래에는 항로의 중심선이 불명확하고, 중간에서 합류 및 분기하거나 두 개 이상의 항로가 교차할 경우에 이러한 현상의 존재 여부를 확인할 수 없게 되는 문제점이 있다.

또한, 중간에서 합류 및 분기하거나 두 개 이상의 항로가 교차할 경우에 이러한 현상의 존재 여부를 확인하더라도 그 위치를 파악하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 항로 밀집지역 내에서 주요항로의 위치와 진행방향을 파악하기 어려운 문제점이 있다.

그리고, 선박의 출발지와 목적지를 잇는 전체 항로 중 밀집지역 외부의 항로를 설정하는 방법이 모호하여 주요항로 연결망을 완전하게 구성하지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

"How can Automatic Identification System (AIS) data be used for maritime spatial planning?" Ocean and Coastal Management. 166(2018), 18-30. "Unsupervised extraction of maritime patterns of life from Automatic Identification System data" OCEANS 2019 - Marseille, 2019, pp. 1-5, doi: 10.1109/OCEANSE.2019.8867429. "Verification of novel maritime route extraction using kernel density estimation analysis with Automatic Identification System data" J. Mar. Sci. Eng. 2020, 8, 375; doi:10.3390/jmse8050375.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 항적밀도의 공간 특성에 기반하여 주요항로 중심선을 추출할 수 있도록 하는 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치는, 일정 기간의 AIS 정보를 공간정보로 변환하는 공간정보 변환부; 상기 공간정보 변환부에서 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득부; 상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리부; 상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출부; 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출부; 상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 공간정보 변환부는, 일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하고, 이를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성인 직선성을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 연결성 확보를 위한 규칙은, 1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리; 2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출; 3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합; 4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제; 5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합; 8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치에서, 상기 중심선 산출부는, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하고, 상기 연결망 추출 장치는, 상기 연결성 규칙 적용부를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법은, 공간정보 변환부가, 일정 기간의 AIS 정보를 공간정보로 변환하는 공간정보 변환 단계; 항행밀집도 획득부가, 상기 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득 단계; 평활화 처리부가, 상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리 단계; 곡률도 산출부가, 상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출 단계; 중심선 산출부가, 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출 단계; 연결성 규칙 적용부가, 상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 공간정보 변환 단계는, 일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하는 단계; 상기 점 형태의 공간정보를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 중심선 산출 단계는, 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 단계; 상기 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 연결성 확보를 위한 규칙은, 1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리; 2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출; 3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합; 4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제; 5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경; 7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합; 8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법에서, 상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 중심선 등급화 단계; 폭 설정부가, 상기 연결성 규칙 적용 단계를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.

본 발명에 의하면, 항적밀도의 곡률도 및 방향을 토대로 주요항로 중심선을 산출한 후, 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 항적밀도에 따라 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하여 주요항로 중심선의 폭을 결정함으로써, 선박의 밀집에 따른 해양사고의 발생을 예방할 수 있고, 선박이 지나치게 넓은 해역에 걸쳐 산개하여 항행하는 것을 방지할 수 있게 되고, 해양 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 생성된 공간정보 DB 생성 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 점형 공간정보를 선형 공간정보로 변환한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 항행밀집도 획득부를 통해 획득한 격자별 항행밀집도를 기준으로 항행 활동 관련 상충 수준에 대한 지도화 결과 및 입지배제 정보를 지도화한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 격자별 항행밀집도에 국지적 통계 함수를 적용하여 평활화 처리한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용되는 국지적 통계 함수를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 적용되는 곡률도 산출 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따라 산출된 곡률도 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 10은 본 발명에 따라 산출된 주요항로 중심선 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 11은 본 발명에 따라 산출된 선형 주요항로 중심선 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 12는 본 발명에 따라 도출된 연결성을 확보한 주요항로를 예시적으로 보인 도면이다.
도 13은 본 발명에 따라 주요항로 중심선의 폭을 차등화하여 설정한 결과를 예시적으로 보인 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법을 설명하기 위한 처리도이다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 본 발명에 적용되는 AIS 정보에 대해 살펴보면 다음과 같다.

AIS는 초단파대(Very High Frequency, VHF) 해상 주파수 대역에서 일정한 시간 간격으로 선박의 위치 정보와 운항 정보를 방송하여, 주변에 있는 선박이나 육상 기지국에서 선박의 위치와 선박 운항 상황을 자동으로 탐지할 수 있는 시스템이다.

선박에 설치된 AIS는 선박이 항해 중과 정박 중에 일정한 시간 간격으로 동적정보, 정적정보 및 항해관련 정보를 방송하며, 필요시 해사안전정보를 송수신한다.

여기서, 정적정보는 선명, IMO(International Maritime Organization) 번호, 호출부호, 선박의 종류, 선박의 길이·폭·너비, 안테나의 위치(선미/선수/중심선의 좌우) 등으로 이루어질 수 있다.

동적정보는 선박의 위치, 위치 전송 시간, 대지침로, 대지속력, 선수방위, 항해상태(항해, 정박 등), 선회율(임의), 경사각도 등으로 이루어질 수 있다.

항해관련 정보는 선박의 흘수, 위험화물, 목적지 및 도착예정시간, 항로계획(임의), 승선인원 등으로 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치(100)는 공간정보 변환부(110), 항행밀집도 획득부(120), 평활화 처리부(130), 곡률도 산출부(140), 중심선 산출부(150), 연결성 규칙 적용부(160), 폭 설정부(170) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

공간정보 변환부(110)는 일정 기간의 일별 AIS 정보를 공간정보로 변환할 수 있다.

AIS 정보는 대상 해역의 일 단위 자료로, 선박 항행 활동의 장기적 경향성을 파악하기 위해 본 발명의 실시예에서는 AIS 정보를 연 단위로 통합한다.

AIS 정보는 쉼표를 기준으로 항목을 구분하여 저장하는 CSV(Comma Separated Value) 형식으로 구현될 수 있다.

공간정보 변환부(110)는 도 2에 도시하는 바와 같이 연 단위로 통합된 CSV 형식의 AIS 정보를 GIS(Geographic Information System) 소프트웨어로 인식 및 분석할 수 있는 점 형태의 공간정보로 변환하여 공간정보 DB를 구축할 수 있다.

점 형태의 공간정보로의 변환은 AIS 동적정보에 포함된 선박의 위치(좌표) 정보를 통해 구현될 수 있다.

전술한 바와 같이, 공간정보 변환부(110)에서 일별 AIS 동적정보를 공간정보로 변환할 때, 범용성을 확보하고, 투영법의 차이에 따른 오차 발생을 예방하기 위해 기준 좌표계를 WGS84(세계 지구 좌표 시스템) 타원체 기반의 경위도 좌표 체계로 설정하는 것이 바람직하다.

이후, 공간정보 변환부(110)는 앞서 획득한 점 형태의 공간정보를 선박별 선형 항적자료로 변환할 수 있다.

즉, 공간정보 변환부(110)는 앞서 획득한 점형 공간정보를 선박별로 군집화한 뒤, 이로부터 선형 공간정보를 선박별로 획득할 수 있다(도 3 참조).

점형 공간정보를 선박별로 군집화하는 것은 AIS 정적정보에 포함된 IMO 번호를 통해 구현될 수 있다. IMO 번호는 선박의 고유식별번호이다.

전술한 바와 같이, 점형 공간정보를 선형 공간정보로 변환할 때, 본 발명에서는 주요항로 파악을 목적으로 하므로, 지점별 체류시간과 속도 등은 고려 대상에서 제외하는 것이 바람직하다.

항행밀집도 획득부(120)는 공간정보 변환부(110)를 통해 획득한 일정 기간(예를 들어, 1년)의 선박별 선형 항적자료(선박별 선형 공간정보)로부터 격자별 항적밀도 즉, 격자별 항행밀집도를 획득할 수 있다.

격자별 항행밀집도는 각 격자를 통과하는 항적의 수 또는 격자와 중첩되는 항적의 길이를 격자의 면적으로 나누어 얻을 수 있다.

항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득된 격자별 항행밀집도를 기준으로 항행 활동을 추출하는 경우, 동일한 항로 내 구간별로 항행밀집도가 상이하여 상충 수준이 다르게 나타날 수 있다. 이는 항행 활동이 넓은 해역에 산개해 있고, 구간별로 주요항로에 진입하는 선박과, 연안 또는 외해로 진출하는 선박이 혼재해 있기 때문이다.

또한, 항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득되는 격자별 항행밀집도는 항적이 넓은 해역에 산개하여 항로의 중요성에 비해 항행밀집도가 낮게 산출될 수 있다.

도 4는 본 발명에 적용되는 항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득한 격자별 항행밀집도를 기준으로 항행 활동 관련 상충 수준에 대한 지도화 결과 및 입지배제 정보를 지도화한 결과를 예시적으로 보인 도면으로, 항행 활동이 넓은 해역에 산개해 있음을 알 수 있다.

평활화 처리부(130)는 항행밀집도 획득부(120)를 통해 획득한 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수(focal statistics)를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 도 5에 도시하는 바와 같이 평활화 처리할 수 있다.

국지적 공간 통계 함수는 항행 활동의 밀집 및 산개한 정보가 반영된 함수로, 커널 밀도 추정(Kernel Density Estimation, KDE)를 통해 추정될 수 있다.

KDE는 점 기반 프로세스의 강도(세기)를 추정하기 위해 널리 사용되는 공간 통계로, KED는 연구 영역(대상 해역)을 포함하는 격자 위치에서 수행된다.

도 6에 도시하는 바와 같이 커널 함수 정의 창은 각 위치(s)의 중앙에 있으며, 해당 위치 주변의 포인트 강도를 추정한다.

KDE에 의해 추정된 국지적 공간 통계 함수는 일예로 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

여기서, s는 격자 위치, τ는 대역폭(탐색 반경), p는 각 지점, d_sp는 위치 s에서 각 지점 p까지의 유클리드 거리, 커널 함수

, M_p는 가중치(예를 들어, 선박의 특성에 따른 가중치)이다.

격자별 항행밀집도를 기준으로 기초 분석시, 대상 해역의 주요항로는 최대 19km(공간단위 격자 기준 24개)까지 산개할 수 있으므로, 국지적 공간 통계 함수의 적용 범위(탐색 반경)를 400m(단일 격자)부터 24km까지 8단계로 차등화(1, 2, 4, 8, 12, 16, 24, 32개 격자)하고, 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 격자별 항행밀집도를 평활화 처리할 수 있다.

곡률도 산출부(140)는 평활화 처리부(130)에서 평활화 처리된 항행밀집도로부터 곡률도(curvature)을 산출할 수 있다.

곡률도는 수직 방향과 수평 방향에서 각각 볼록함과 오목한 정도를 산정하여 이를 더하는 방식으로 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 곡률도 산출은 일예로 수학식 2를 통해 이루어질 수 있다.

여기서, D, E는 아래의 수식들을 통해 얻어질 수 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 3×3의 2차원 지형 요소를 상정할 때, 위치 좌표가 (x, y)인 임의의 2차원 곡면 z(x, y)는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

수학식 3의 각각의 계수는 수학식 4와 같은 관계를 갖는다.

곡률도 산출부(140)에서 산출된 곡률도는 국지적 항행밀집도를 의미한다.

이에 따라, 주요항로 산출시, 격자별 항행밀집도의 전역적 수준과 국지적 수준을 복합적으로 고려할 수 있게 된다.

전역적 항행밀집도와 국지적 항행밀집도에 대해 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

전역적 항행밀집도가 높은 지역은 산을 예로 들어 설명한다고 했을 때, 기준 고도 예를 들어, 고도 700m 이상인 곳으로, 고도가 기준 고도 이상이면 산이든 평지든 계곡이든 상관없이 모두 포함된다.

반면, 국지적 항행밀집도가 높은 지역은 고도고 100m이든 2000m이든 상관없이 산봉우리나 산능선에 해당하는 지점만 포함되고, 고도가 높더라도 평지나 계곡인 지점은 포함되지 않는다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따라 산출된 곡률도(국지적 항행밀집도) 산출 결과를 예시적으로 보인 도면이다.

중심선 산출부(150)는 곡률도 산출부(140)에서 산출된 곡률도 즉, 국지적 항행밀집도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출할 수 있다(도 10 참조).

중심선 산출시, 국지적 항행밀집도와 함께 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 이유는, 능선을 중심으로 주변 사면의 곡률도와 방향이 크게 달라지기 때문이다.

중심선 산출부(150)는 주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성(직선성)을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출할 수 있다.

이후, 중심선 산출부(150)는 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화할 수 있다.

구체적으로, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하고, 산출된 구간별 평균 항행밀집도를 누적분포로 변환하여 항로지수를 산출한다.

항로지수는 구간별 평균 항행밀집도를 누적분포에 따라 0~100 사이의 값으로 변환한 값이다.

이 항로지수를 N(여기서, N은 1 이상의 양의 정수)등분(본 발명의 실시예에서는 3등분)하여, 각각의 구간을 1차 주요항로 내지 N차 주요항로 중에서 어느 하나로 등급화한다.

여기서, 주요항로 중심선은 주요항로 중심선 간의 교차, 합류, 분기 등이 발생하지 않은 선분별로 구간이 할당된다.

또한, 중심선 산출부(150)는 구간별 평균 항행밀집도가 유사한 값들에 밀집한 분포를 보이는 경우에는 군집분석을 적용하여 항로등급을 할당할 수 있다. 여기서, 군집분석은 자료 값들 사이의 유사도 또는 거리를 이용하여 자료를 일정한 개수의 군집으로 나누는 방법이다.

또한, 중심선 산출부(150)는 주요항로의 연결성을 확보하기 위해, 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 도 11에 도시하는 바와 같이 선형 주요항로 중심선을 산출할 수 있다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 중심선 산출부(150)를 통해 산출된 선형 주요항로 중심선은 단절되어 있는 부분이 존재한다.

연결성 규칙 적용부(160)는 중심선 산출부(150)에서 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하기 위해, 중심선 산출부(150)에서 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 도 12에 도시하는 바와 같이 연결성을 확보한 주요항로를 도출한다.

주요항로의 연결성을 확보하기 위한 규칙은 아래와 같이 설정될 수 있다.

1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리

2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출

3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합

4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제(1차 주요항로에 통합하는 것으로 가정)

5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경

6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경

7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합

8) 3-7을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료

폭 설정부(170)는 연결성 규칙 적용부(160)를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 항행밀집도를 기반으로 설정할 수 있다.

이때, 1차 주요항로로 도출된 항로에 대해서 중심선 산출부(150)에서 산출한 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따른 등급을 토대로 항로 폭을 설정할 수 있다.

예를 들어, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 1차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 3개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 2차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 2개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 3차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 1개 격자로 설정할 수 있다(도 13 참조).

도 14는 본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법을 설명하기 위한 처리도이다.

본 발명에 따른 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법은 도 1에 도시된 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 1의 AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치(100)와 동일한 구성 요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

우선, 공간정보 변환부(110)는 일정 기간의 일별 AIS 정보를 공간정보로 변환할 수 있다(S10).

상기한 단계 S10에서 공간정보 변환부(110)는 연 단위로 통합된 CSV 형식의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하여 공간정보 DB를 구축할 수 있다.

이후, 공간정보 변환부(110)는 상기한 단계 S10에서 획득한 점 형태의 공간정보를 선박별로 군집화한 뒤, 이로부터 선형 공간정보를 선박별로 획득할 수 있다(S20).

상기한 단계 S20을 통해 일정 기간의 선박별 선형 항적자료(선박별 선형 공간정보)가 획득되면, 항행밀집도 획득부(120)는 상기한 단계 S20에서 획득한 일정 기간의 선박벽 선형 항적자료(선박별 선형 공간정보)로부터 격자별 항적밀도 즉, 격자별 항행밀집도를 획득할 수 있다(S30).

상기한 단계 S30에서 격자별 항행밀집도는 각 격자를 통과하는 항적의 수 또는 격자와 중첩되는 항적의 길이를 격자의 면적으로 나누어 얻을 수 있다.

그리고, 평활화 처리부(130)는 상기한 단계 S30을 통해 획득한 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리를 수행한다(S40).

이후, 곡률도 산출부(140)는 상기한 단계 S40에서 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 곡률도를 산출할 수 있다(S50).

상기한 단계 S50에서 곡률도는 수직 방향과 수평 방향에서 각각 볼록함과 오목한 정도를 산정하여 이를 더하는 방식으로 산출할 수 있다.

상기한 단계 S50에서 산출된 곡률도는 국지적 항행밀집도를 의미한다.

상기한 단계 S50을 통해 곡률도가 산출되면, 중심선 산출부(150)는 상기한 단계 S50에서 산출된 곡률도 즉, 국지적 항행밀집도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향을 기반으로 주요항로 중심선을 산출할 수 있다(S60).

상기한 단계 S60에서 중심선 산출부(150)가 주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성(직선성)을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출할 수 있다.

이후, 중심선 산출부(150)는 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화할 수 있다(S70).

상기한 단계 S70에서 중심선 산출부(150)는 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 각각의 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하고, 산출된 구간별 평균 항행밀집도를 누적분포로 변환하여 항로지수를 산출한다. 그리고, 이 항로지수를 N(여기서, N은 1 이상의 양의 정수)등분(본 발명의 실시예에서는 3등분)하여, 각각의 구간을 1차 주요항로 내지 N차 주요항로 중에서 어느 하나로 등급화한다.

여기서, 주요항로 중심선은 주요항로 중심선 간의 교차, 합류, 분기 등이 발생하지 않은 선분별로 구간이 할당된다.

한편, 상기한 단계 S70에서 중심선 산출부(150)는 구간별 평균 항행밀집도가 유사한 값들에 밀집한 분포를 보이는 경우에는 군집분석을 적용하여 항로등급을 할당할 수 있다. 여기서, 군집분석은 자료 값들 사이의 유사도 또는 거리를 이용하여 자료를 일정한 개수의 군집으로 나누는 방법이다.

이후, 중심선 산출부(150)는 주요항로의 연결성을 확보하기 위해, 상기한 단계 S60에서 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출한다(S80).

그리고, 연결성 규칙 적용부(160)는 상기한 단계 S80에서 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하기 위해, 상기한 단계 S80에서 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 연결성을 확보한 주요항로를 도출한다(S90).

상기한 단계 S90에서 주요항로의 연결성을 확보하기 위해 적용되는 규칙은 아래와 같이 설정될 수 있다.

1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리

2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출

3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합

4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제(1차 주요항로에 통합하는 것으로 가정)

5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경

6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경

7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합

8) 3-7을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료

상기한 단계 S90을 통해 연결성을 확보한 주요항로기 도출되면, 폭 설정부(170)가 상기한 단계 S90을 통해 도출된 연결성이 확보된 주요항로 중심선의 폭을 항행밀집도를 기반으로 설정할 수 있다(S100).

상기한 단계 S100에서 폭 설정부(170)는 1차 주요항로로 도출된 항로에 대해서 중심선 산출부(150)에서 산출한 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따른 등급을 토대로 항로 폭을 설정할 수 있다.

예를 들어, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 1차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 3개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 2차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 2개 격자로 설정하고, 구간별 평균 항행밀집도 원본 값에 따라 결정된 등급이 3차 주요항로인 구간에 대해서는 항로 폭을 직경 1개 격자로 설정할 수 있다

이와 같이, 본 발명에 의하면, 국지적 항행밀집도의 곡률도 및 방향을 토대로 주요항로 중심선을 산출한 후, 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하고, 연결성이 확보된 주요항로 중심선의 폭을 구간별 등급에 따라 설정함으로써, 선박의 밀집에 따른 해양사고의 발생을 예방할 수 있고, 선박이 지나치게 넓은 해역에 걸쳐 산개하여 항행하는 것을 방지할 수 있게 되고, 해양 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.

또한, 기상변화와 선박 수의 증가, 항구 및 항만의 신규 개발 또는 소멸 등 환경·사회적 변화에 따라 주요항로 연결망을 자동 생성하여 이를 활용할 수 있게 된다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

110. 공간정보 변환부,
120. 항행밀집도 획득부,
130. 평활화 처리부,
140. 곡률도 산출부,
150. 중심선 산출부,
160. 연결성 규칙 적용부,
170. 폭 설정부

Claims (13)

1. 일정 기간의 AIS 정보를 공간정보로 변환하는 공간정보 변환부;
   상기 공간정보 변환부에서 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득부;
   상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리부;
   상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출부;
   상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출부;
   상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공간정보 변환부는,
   일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하고, 이를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 중심선 산출부는,
   주요항로 중심선을 산출할 때, 항로가 단절되는 부분에 대해서는 항로의 공간적 특성인 직선성을 기반으로 인접 항로를 연결하여 중심선을 산출하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 중심선 산출부는,
   산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 중심선 산출부는,
   전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 연결성 확보를 위한 규칙은,
   1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리;
   2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출;
   3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합;
   4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제;
   5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
   6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
   7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합;
   8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 중심선 산출부는,
   전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하고,
   상기 연결망 추출 장치는,
   상기 연결성 규칙 적용부를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 장치.
   
8. 공간정보 변환부가, 일정 기간의 AIS 정보를 공간정보로 변환하는 공간정보 변환 단계;
   항행밀집도 획득부가, 상기 획득한 공간정보로부터 격자별 항행밀집도를 획득하는 항행밀집도 획득 단계;
   평활화 처리부가, 상기 격자별 항행밀집도에 국지적 공간 통계 함수를 적용시킨 후, 격자별 평균값을 산출하여 평활화 처리하는 평활화 처리 단계;
   곡률도 산출부가, 상기 평활화 처리된 격자별 항행밀집도로부터 국지적 항행밀집도인 곡률도(curvature)를 산출하는 곡률도 산출 단계;
   중심선 산출부가, 상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 중심선 산출 단계;
   연결성 규칙 적용부가, 상기 산출된 주요항로 중심선에 연결성 확보를 위한 규칙을 적용시켜 상기 산출된 주요항로 중심선의 연결성을 확보하는 연결성 규칙 적용 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 공간정보 변환 단계는,
   일정 기간의 AIS 정보를 점 형태의 공간정보로 변환하는 단계;
   상기 점 형태의 공간정보를 선박별로 군집화하여 선박별 선형 공간정보로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 중심선 산출 단계는,
    상기 국지적 항행밀집도인 곡률도와 국지적 항행밀집도의 기울어진 방향(aspect)을 기반으로 주요항로 중심선을 산출하는 단계;
    상기 산출된 주요항로 중심선을 선형 공간정보로 변환하여 선형 주요항로 중심선을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 연결성 확보를 위한 규칙은,
    1) 항행밀집도가 높은 1차 주요항로의 경우, 분기하거나 회전하여 2개 격자 이상 진행하는 경우, 별개의 1차 주요항로로 분리;
    2) 1차 주요항로의 양 끝단의 좌표정보를 토대로 주향과 위치정보 산출;
    3) 항행밀집도가 낮은 2차 주요항로의 경우, 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 연속적일 경우, 1차 주요항로로 통합;
    4) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행할 경우, 삭제;
    5) 2차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 주향 및 위치정보가 불연속적일 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
    6) 1차 주요항로가 인접한 1차 주요항로와 평행하고 중심성(centrality)이 낮은 경우, 3차 주요항로로 등급 변경;
    7) 중심성이 높은 1차 주요항로부터 순차적으로 주향과 위치정보를 기준으로 인접하지 않은 1차 주요항로와 연속적일 경우 해당 항로를 연결하되, 격자 2개 이상 우회하지 않는 경우 2차 주요항로 및 3차 주요항로를 경유하며, 경유한 2차 및 3차 주요항로는 1차 주요항로로 통합;
    8) 상기 3) 내지 7)을 반복적으로 수행하여 변경사항이 없는 경우 주요항로 산출 종료;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 중심선 산출부가, 주요항로 중심선을 산출한 후, 전역적 항행밀집도 자료를 토대로 중심선 구간별로 평균 항행밀집도를 산출하여 주요항로 중심선을 구간별로 등급화하는 중심선 등급화 단계;
    폭 설정부가, 상기 연결성 규칙 적용 단계를 통해 도출된 주요항로 중심선의 폭을 상기 구간별 등급에 따라 설정하는 폭 설정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    AIS 정보에 기반한 주요항로 연결망 추출 방법.

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