عنوان پایان‌نامه
ارائه روش مسیر یابی زمانمند جهت ناو بری دریایی ایمن و بهینه از نظر زمانی با استفاده از داده های محیطی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سیستمهای اطلاعات جغرافیایی(GIS)
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3221;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74181;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3221;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74181
- تاریخ دفاع
- ۳۰ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- مجید ملک پورگلسفیدی
- استاد راهنما
- محمدعلی شریفی, فرید کریمی پور
- چکیده
- با توجه به اهمیت تجارت دریایی، یکی از موضوعاتی که بسیار به آن توجه می‌شود نظارت بر حرکت شناور و تعیین مسیر ناوبری به منظور بالا بردن اعتماد ناوگان‌های تجاری دریایی و افزایش راحتی و امنیت خدمه و مسافرین شناور است. همچنین به علت وارد شدن خسارات جانی و مالی جبران ناپذیر به شناور، محموله آن، خدمه و مسافرین، تحت ناوبری در شرایط نامناسب آب و هوایی، آگاهی از این شرایط آب و هوایی و تاثیر آن بر سرعت شناور و انجام اقدامات مناسب جهت جهت کاهش این اثرات بر روی شناور الزامی است. در نتیجه تعیین مسیر با توجه به شرایط آب‌وهوایی محیط ناوبری حائز اهمیت می‌گردد. علاوه بر آن به دلیل هزینه های بالای سفرهای دریایی، زمان سفر یکی از پارامترهای اساسی در تعیین مسیر ناوبری می‌باشد. به‌طوریکه در این نوع مسیریابی پارامتر زمان از اهمیت بالاتری نسبت به مسافت پیموده شده برخوردار گشته و هدف تعیین مسیری با زمان سفر کمینه است. هدف از تحقیق ارائه شده تعیین مسیر با زمان سفر کمینه و ایمن با توجه به شرایط آب‌وهوایی محیط ناوبری دریایی می‌باشد، برای این منظور محیط ناوبری به محیطی گسسته متشکل از گریدهای داده‌های آب‌وهوایی متغیر با زمان با قدرت تفکیک مکانی 0.25 درجه جغرافیایی تهیه شده از مرکز پیش‌بینی هواشناسی میان مدت اروپا تبدیل شده‌است. این داده‌ها هر 6 ساعت یکبار به‌هنگام می‌شوند. پس از تبدیل محیط ناوبری دریایی به محیطی گسسته (گراف)، وزن یال‌های گراف محیط ناوبری مشخص شده که با توجه به هدف مسئله، زمان پیمودن هر یال تحت شرایط آب‌وهوایی پیش روی شناور می‌باشد. برای تعیین وزن یال‌های گراف، تاثیر پارامترهای موج و باد و همچنین پارامتر عمق محیط ناوبری بر روی سرعت شناور، به ترتیب به کمک روش Kwon و رابطه Lackenby مشخص گردیده‌است. با افزایش احتمال وقوع حوادث خطرناک دریایی و وارد شدن خسارات مالی و جانی به شناور، محموله، خدمه و مسافرین آن، قید ایمنی در طول سفر دریایی با بررسی احتمال وقوع حرکت پارامتریک حول محور حرکت شناور، موج سواری و تغییر جهت ناگهانی شناور، در طی فرایند مسیریابی کنترل شده‌است در این تحقیق جهت تعیین مسیر بهینه ناوبری در فضای گسسته دریایی، از الگوریتم مسیریابی دیکسترا استفاده گردید. با توجه به فرایند تکراری الگوریتم دیکسترا به منظور اعمال قید ایمنی، پیچیدگی الگوریتم مسیریابی افزایش یافته است که برای حل این مشکل، ذخیره‌سازی رئوس گراف بر اساس مجموعه باینری صورت پذیرفت. با توجه به پیاده‌سازی روش ارائه‌شده در دو وضعیت آب‌وهوایی مساعد و نامساعد در منطقه مورد مطالعه، مسیر بهینه تعیین‌شده به رغم افزایش مسافت سفر دریایی، باعث کاهش زمان سفر و در نتیجه هزینه‌های مربوط به سفر دریایی می‌گردد. واژه‌های کلیدی: مسیریابی زمانمند، کوتاه‌ترین مسیر، ناوبری دریایی بهینه، الگوریتم دیکسترا، روش Kwon
- Abstract
- Nowadays, considering the importance of marine commerce, monitoring the marine navigation and routing the ships could be regarded as important issues. Moreover, specifying the weather condition of the marine environment for minimizing the damages and fatalities to vessels, crews and cargos is vital. Hence, weather routing is absolutely crucial. In addition, due to the high cost of voyage, the duration of voyage is one of the essential parameters of weather routing. The aim of this research is to minimize the voyage duration regarding the weather conditions. Furthermore, this research takes the safety issues into consideration. The marine environment is simulated by a grid of weather data which has the resolution of 0.25 D that is updated every 6 hours. The data is downloaded from European Centre for Medium?Range Weather Forecasts (ECMWF). Following that, the weight of each edge is calculated with respect to the time in which the vessel passes the edge. Travel time is related to the impact of wave, wind and sea depth on vessel’s speed which is computed based on Kwon method and Lackenby’s formula. Given that accidents can dramatically damage the vessel, cargo and crews, in this research in order to avoid this kind of damages, the safety constrains is taken into account. In order to address this problem, parametric rolling, surf-riding and broaching-to is analyzed. In this thesis Dijkestra algorithm is applied for calculating the optimum route. Being an iterative process, checking the safety constrains can make Dijkestra algorithm substantially time-consuming according to which for tackling this issue binary heap Dijkestra is used. The model is implemented in two different weather conditions (calm and rough conditions) which indicates that although the voyage distance increased in this model, the duration of voyage decreased. Thus, the cost of voyage dropped noticeably. Keywords: Temporal Weather Routing, Shortest Path, Marine Navigation, Dijkstra Algorithm, Kwon Method
