<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">gumrf</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2309-5180</issn><issn pub-type="epub">2500-0551</issn><publisher><publisher-name>ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21821/2309-5180-2023-15-5-735-743</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">gumrf-359</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Эксплуатация водного транспорта, водные пути сообщения и гидрография</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>OPERATION OF WATER TRANSPORT, WATERWAYS AND HYDROGRAPHY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Моделирование маршрута судна с помощью кластерного анализа</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Ship route simulation based on the cluster analysis</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Акмайкин</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Akmaykin</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Акмайкин Денис Александрович - кандидат физико-математических наук, доцент</p><p>690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, д. 50а</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Akmaуkin, Denis A. - PhD, associate professor</p><p>50a Verkhneportovaya Str., Vladivostok, 690003</p></bio><email xlink:type="simple">akmaykin@msun.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Бочарова</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Bocharova</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Бочарова Виктория Валерьевна - кандидат технических наук</p><p>690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, д. 50а</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Bocharova, Victoria V. - PhD</p><p>50a Verkhneportovaya Str., Vladivostok, 690003</p></bio><email xlink:type="simple">Bocharova@msun.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Клюева</surname><given-names>С. Ф.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Klyueva</surname><given-names>S. F.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Клюева Светлана Федоровна - кандидат технических наук</p><p>690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, д. 50а</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Klyueva, Svetlana F. - PhD</p><p>50a Verkhneportovaya Str., Vladivostok, 690003</p></bio><email xlink:type="simple">klsvetlkl@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «МГУ им. адм. Г. И. Невельского»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Maritime State University named after admiral G. I. Nevelskoy</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>09</day><month>11</month><year>2023</year></pub-date><volume>15</volume><issue>5</issue><fpage>735</fpage><lpage>743</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Акмайкин Д.А., Бочарова В.В., Клюева С.Ф., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Акмайкин Д.А., Бочарова В.В., Клюева С.Ф.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Akmaykin D.A., Bocharova V.V., Klyueva S.F.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/359">https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/359</self-uri><abstract><p>Темой исследования является проблема прокладывания безопасного маршрута судна при изменении гидрометеорологической обстановки вдоль маршрута судна. Решение данного вопроса основано на разбиении акватории на отдельные кластеры, зависящие от ее характеристик. В качестве примера в статье используется маршрут от порта Пусан до порта Кусиро. Особенность данного маршрута в том, что он пролегает через открытое море, через проливы и архипелаги. Целью работы является автоматизация процесса прокладки маршрута и корректировки его в процессе движения в зависимости от изменения внешних условий. Предложено моделирование маршрута на основе теории графов. Построение графов реализуется с помощью метода кластерного анализа. В процессе анализа акватория пролегания маршрута разбивается на отдельные части, зависящие от расстояния до берегов и основных глубин. Открытые акватории делятся на кластеры большего размера. Вблизи берегов и на малых глубинах кластеризация является менее масштабной. Центроиды кластеров являются вершинами графов будущего маршрута. Это приводит к моделированию графов разного размера. Объединение графов вдоль маршрута формирует гиперграф. В качестве веса ребер графа использовалось расстояние. Для определения наивыгоднейшего маршрута по критерию скорости, стоимости или безопасности добавляются весовые коэффициенты, зависящие от погодных условий и других факторов. В результате такого подхода на гиперграфе появляется несколько маршрутов. В зависимости от веса приоритетного критерия автоматически выбирается маршрут. Предложенный метод может быть в дальнейшем использован для создания систем автоматизированной прокладки оптимальных маршрутов с учетом выбранных критериев при изменяющихся условиях окружающей среды в процессе движения и его перестроения при необходимости.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The problem of safe ship’s route planning at the variable hydrometeorological situation along the route is considered in the paper. The problem solved in the paper is based on the division of the water area into separate clusters, depending on its characteristics. The route from Busan Port to Kushiro Port is used as an example. The specifics of this route is that it runs through the open sea, and through the straits and archipelagos. The aim of the work is to automate the process of planning the route and adjusting it during the trip, depending on changes in external conditions. The graph theory for modeling a route is proposed in this paper. The construction of graphs is implemented using the cluster analysis method. In the analysis, the water area of the route is divided into separate subareas, depending on the distance to the coast and the depths difference. Open water areas are separated into larger clusters. Near the coast and at shallow depths, clustering is shorter. The cluster centroids are the vertices of the graphs of the future route. As result it is a simulation of graphs of different sizes. The union of graphs forms the hypergraph. The distance is used as the weight of the graph edges. To determine the most preferable route in criteria of speed, cost or safety, weights are added depending on weather and other factors. As a result of this approach, several routes are planning on the hypergraph. Depending on the weight of the priority criteria, a route is selected automatically. The proposed method can be used to create systems for automated planning of optimal routes, taking into account the selected criteria under changing environmental conditions in the process of voyage and replanning it if necessary.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>безопасность судна</kwd><kwd>гидрометеорологические параметры</kwd><kwd>качка</kwd><kwd>морское волнение</kwd><kwd>ветер</kwd><kwd>морская поверхность</kwd><kwd>кластеризация</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>vessel safety</kwd><kwd>hydrometeorological parameters</kwd><kwd>pitching</kwd><kwd>sea waves</kwd><kwd>wind</kwd><kwd>sea surface</kwd><kwd>clustering</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Акмайкин Д. А. Основные принципы и этапы планирования маршрутов судов / Д. А. Акмайкин, В. В. Бочарова, А. В. Гамс // Эксплуатация морского транспорта. — 2023. — № 1 (106). — C. 50–54.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Akmaуkin, D. A., V. V. Bocharova, and A. V. Gams. “Route planning.” Ekspluatatsiya morskogo transporta 1(106) (2023): 50–54.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мезенцева Л. И. Практикум по гидрометеорологическому обеспечению судовождения. Ч. 2: Синоптическая метеорология для судоводителей: учеб. пособие / Л. И. Мезенцева, И. С. Карпушин. — Владивосток: Дальрыбвтуз, 2022. — 168 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mezentseva, L. I., and I. S. Karpushin. Praktikum po gidrometeorologicheskomu obespecheniyu sudovozhdeniya. Chast’ 2. Sinopticheskaya meteorologiya dlya sudovoditelei. Vladivostok: Dal’rybvtuz, 2022.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Панов Б. Н. Гидрометеорологическое обеспечение судовождения / Б. Н. Панов. — Керчь: Керченский гос. морской технологический ун-т, 2020. — 173 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Panov, B. N. Gidrometeorologicheskoe obespechenie sudovozhdeniya. Kerch’: Kerchenskii gosudarstvennyi morskoi tekhnologicheskii universitet, 2020.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сухина М. И. Гидрометеорологическое обеспечение судовождения / М. И. Сухина, Г. В. Белокур, А. В. Головко. — М.: ИНФРА-М, 2022. — 283 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sukhina, M. I., G. V. Belokur, and A. V. Golovko. Gidrometeorologicheskoe obespechenie sudovozhdeniya. M.: INFRA-M, 2022.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гилёв Ю. С. Кораблевождение / Ю. С. Гилёв, С. А. Верещагин, Д. Н. Рубинштейн, В. Н. Пасешниченко. — Владивосток: ТОВМИ им. С. О. Макарова, 2009. — 456 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gilev, Yu. S., S. A. Vereshchagin, D. N. Rubinshtein, and V. N. Paseshnichenko. Korablevozhdenie. Vladivostok: TOVMI im. S. O. Makarova, 2009.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chelton D. B. Scatterometer-Based Assessment of 10-m Wind Analyses from the Operational ECMWF and NCEP Numerical Weather Prediction Models / D. B. Chelton, M. H. Freilich // Monthly Weather Review. — 2005. — Vol.133. — Is. 2. — Pp. 409–429. DOI: 10.1175/MWR-2861.1.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chelton, Dudley B., and Michael H. Freilich. “Scatterometer-based assessment of 10-m wind analyses from the operational ECMWF and NCEP numerical weather prediction models.” Monthly Weather Review 133.2 (2005): 409–429. DOI: 10.1175/MWR-2861.1</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chelton D. B. On the Use of QuikSCAT Scatterometer Measurements of Surface Winds for Marine Weather Prediction / D. B. Chelton, M. H. Freilich, J. M. Sienkiewicz, J. M. Von Ahn // Monthly Weather Review. — 2006. — Т. 134. — № 8. — Pp. 2055–2071. DOI: 10.1175/MWR3179.1</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chelton, Dudley B., Michael H. Freilich, Joseph M. Sienkiewicz, and Joan M. Von Ahn. “On the use of QuikSCAT scatterometer measurements of surface winds for marine weather prediction.” Monthly weather review 134.8 (2006): 2055–2071. DOI: 10.1175/MWR3179.1</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Risien C. M. A satellite-derived climatology of global ocean winds / C. M. Risien, D. B. Chelton // Remote Sensing of Environment. — 2006. — Vol. 105. — Is. 3. — Pp. 221–236. DOI: 10.1016/j.rse.2006.06.017.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Risien, Craig M., and Dudley B. Chelton. “A satellite-derived climatology of global ocean winds.” Remote Sensing of Environment 105.3 (2006): 221–236. DOI: 10.1016/j.rse.2006.06.017.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Александров А. Г. Оптимальные и адаптивные системы / А. Г. Александров. — М.: Высшая школа, 1989. — 263 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Aleksandrov, A. G. Optimal’nye i adaptivnye sistemy. M.: Vysshaya shkola, 1989.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Галеев Э. М. Оптимизация: теория, примеры, задачи / Э. М. Галеев, В. М. Тихомиров— М.: Эдиториял УРСС, 2000. — 320 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Galeev, E. M., and V. M. Tikhomirov. Optimizatsiya: teoriya, primery, zadachi. M.: Editoriyal URSS, 2000.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Моисеев Н. Н. Численные методы в теории оптимальных систем / Н. Н. Моисеев. — М.: Наука, 1971. — 424 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Moiseev, N. N. Chislennye metody v teorii optimal’nykh sistem. M.: Nauka, 1971.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Акмайкин Д. А. Проект системы оперативного анализа и оптимизации движения морских судов / Д. А. Акмайкин, С. Ф. Клюева, П. А. Салюк // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2015. — № 1 (29). — C. 229–236. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-1-229-236.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Akmaikin, D. A., S. F. Klyueva, and P. A. Salyuk. “Proekt sistemy operativnogo analiza i optimizatsii dvizheniya morskikh sudov.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova 1(29) (2015): 229–236. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-1-229-236.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Васьков А. С. Анализ и выбор методов автоматизированного поиска оптимального маршрута в навигационных комплексах / А. С. Васьков, A. A. Мироненко // Сб. науч. тр. НГМА. — 1997. — Т. 2. — C. 103–119.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vas’kov, A. S., and A. A. Mironenko. “Analiz i vybor metodov avtomatizirovannogo poiska optimal’nogo marshruta v navigatsionnykh kompleksakh.” Sb. nauchn. tr. NGMA 2 (1997): 103–119.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Васьков В. А. Построение программной траектории маневрирования судна при швартовке / В. А. Васьков, А. А. Мироненко // Эксплуатация морского транспорта. — 2009. — № 4 (58). — C. 25–29.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vaskov, V. A., and A. A. Mironenko. “Designing of the program trajectory of the vessel maneuvering at mooring.” Ekspluatatsiya morskogo transporta 4 (58) (2009): 25–29.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Akmaykin D. A. Solaris’ information system for ship’s navigation, using operational analysis of shipboard and satellite remote sensing data of hydrosphere and atmosphere / D. A. Akmaykin, D. B. Homenko, P. A. Salyuk, I. E. Stepochkin, K. A. Shmirko // Ocean Remote Sensing and Monitoring from Space. — SPIE, 2014. — Vol. 9261. — Pp. 201–210. DOI: 10.1117/12.2069007.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Akmaykin, Denis A., Dmitriy B. Homenko, Pavel A. Salyuk, Igor E. Stepochkin, and Konstantin A. Shmirko. “Solaris’ information system for ship’s navigation, using operational analysis of shipboard and satellite remote sensing data of hydrosphere and atmosphere.” Ocean Remote Sensing and Monitoring from Space. Vol. 9261. SPIE, 2014. 201–210. DOI: 10.1117/12.2069007.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Вагущенко Л. Л. Судовые навигационно-информационные системы / Л. Л. Вагущенко. — Одесса: Феникс, 2004. — 302 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vagushchenko, L. L. Sudovye navigatsionno-informatsionnye sistemy. Odessa: Feniks, 2004.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дерябин В. В. Планирование перехода в электронных картографических навигационных информационных системах (ЭКНИС): [Электронный ресурс] / В. В. Дерябин. — Электрон. граф. дан. (1,5 Гб). — СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. — эл. опт. диск в картридже 1USB флеш-накопитель.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Deryabin, V. V. Planirovanie perekhoda v elektronnykh kartograficheskikh navigatsionnykh informatsionnykh sistemakh (EKNIS). SPb.: Naukoemkie tekhnologii, 2022.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Акмайкин Д. А. Результаты исследований проблемы моделирования графа маршрута судна на основе алгоритмов кластеризации / Д. А. Акмайкин, С. Ф. Клюева, П. А. Салюк // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2016. — № 5 (39). — С. 29–38. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-5-29-38.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Akmaikin, D. A., S. F. Klyueva, and P. A. Salyuk. “Rezul’taty issledovanii problemy modelirovaniya grafa marshruta sudna na osnove algoritmov klasterizatsii.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova 5(39) (2016): 29–38. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-5-29-38.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кутузов В. М. Морская радиолокация: конспект лекций / В. М. Кутузов, А. А. Коновалов, В. Н. Михайлов. — СПб: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2016. — 145 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kutuzov, V. M., A. A. Konovalov, and V. N. Mikhailov. Morskaya radiolokatsiya: konspekt lektsii. SPb: SPbGETU “LETI”, 2016.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дун С. Определение площади и плеча парусности судна-газовоза LNG / С. Дун // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. — 2015. — № 4 (111). — C. 218–221.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dun, S. “Opredelenie ploshchadi i plecha parusnosti sudna-gazovoza LNG.” Trudy NGTU im. R. E. Alekseeva 4(111) (2015): 218–221.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
