The The Institute 工nstitute of of Eleotronios Electronics, 工nformation and and Communication Co unioation Engineers Engineers ，Information 一一般社団法人電子情報通信学会信学技報 THE INSTITUTE　OF　ELECTRONICS ， INFORMATION　AND　COmmICATION ENGINEERS IEICE　Technical　Report USN2012−23 （2012−07 ） AIS データの蓄積分析のための・地理情報システムプラットフォームの提案白石陽 †　武田一樹 †　中村嘉隆 †　高橋修 † †公立はこだて未来大学システム情報科学部〒 041−8655 北海道函館市亀田中野町 116−2 osamu ｝ ac ． E −mail ：　†｛siraisi， y −nakarnr ，＠fi皿． jp ーあらまし船舶自動識別装置（ AIS ）を搭載した船舶からの情報（ AIS デタ）は，ある海域で多数の船舶が安全ーに航海するために不可欠な情報である．AIS デタは，船舶の位置情報や針路などの情報を含んでいるが，過去から現在にわたる時系列の AIS データを蓄積・共有することで，様々な分析が可能となる．本稿では，AIS データの蓄積から空間分析までを可能とする地理情報システムプラットフォームを提案する．提案プラットフォームは，データ処理・蓄積機能およびデータ可視化機能から構成される．提案プラットフォームのプロトタイプを実装し，実際に AIS データを受信しデータベースに格納し，動作検証を行た．キーワード　船舶自動識別装置（AIS ），地理情報システム（GIS），データベースっ GIS　Platform　for　Storing and Analyzing AIS　data A Proposal　of Ybh SHIRAISHI a　Kazuki　TAKEDA † †School　of Ybshitaka NAKAMUR † ． A † and Osamu TAKAHASHI † Systems　lnforrnation Science Future University Hakodate ， 116 −2Kamedanakano ，Hakodate ，Hokkaido ，041 −8655 Japan −nakamr osamu acjp ： siraisi，｝＠． †｛ y E −mail Abstract Information from a vessel ， identification system AIS）is　essential to　support safety （ ’ navigation fer lotsofvessels on marine area ． AIS data includesa vessel s inforrnation such as location information and course ． Storing　AIS data 丘 om past to　now enables various kinds　of advanced analysis ． In　this　repo 丘， we propose a GIS platform　for storing and analyzing AIS data ． Our consists ofdata storing fUnction and data visualization fUnction ． We implemented platforrn aprototype system ofthe proposed and stored AIS data to the ． platfbml prototype Keyword Automatic Identi丘cation System（ AIS ） Geographic In艶 ation　Systems（ GIS）， Database ， 1．は with an automatic サデバイスの実世界の環境情報をセースに高性能化化が進みある．収集したセつ格納する，例利用が期待される・小型サデータとして容易ン可能になりつタをデータベ着させたりすことで様にンサな用途々，みが進んで，高度道してンシステムなョ，位置サ，方位セセンおり，船舶自動識別装置（AIS ン情報を時空間セ（GIS テムサなセンサシステムが船舶に搭載されているシスらの移動センシング情報だけでなく，ユビキタスブイ［ 4 ］の計測情報やリモ：ンシン Geographic ，このートセンシングによる計測結果（衛星画像）等と組み合わせることも有本稿管理 Automatic ldentification ： 2， 3］などの安全に航行を行うため）［1 ，，地理情報，航跡デ点データ列データ，時系また，船舶かて，魚々なセンサが既に漁船に装備されてのしたりそれらのどに利用しようとする試群探知機など様移動船舶から．船舶の位置を点データとして描ータを表示したりするだけでなく，・軌跡データと属性情報と関連付けとして蓄積・管理する必要がある．可能性がある用であると考えられるてーザ画る，いグ技術りわかりやすい情報に加工し，ユでのステムや路交通シンニできる収集した位置情報を含む大量ることで，よイに提示することで効率的かつ安全な漁業支援を実現いてデー海洋環鏡にお System 収集えば，都市環境に固定型のセンサデータを活用ナビゲーシを利用してサを設置したり，人間や車などの移動体にセンサを装のセン Systems ）技術や時系列解析，データマンことがじめに近年，セする equipped するタの蓄積ォうしたーム，船舶からのセンシング情報を統合的に上で，船舶の位置データや軌跡データの管理あると考え，AIS データに着目し，AIS デー・分析のための地理情報システムプラットフではが重要で様々．を提案する．グ情報と捉え Information 一33 − ／or extended version may be published elsewhere ．， NII-Electronic 爐込驪 9A茎毬 Library b 斟銭Service vi 髄 This article is technical a report without peer review and its　polished　and 。。．。。 The The Institute 工nstitute of of Eleotronios Electronics, 工nformation and and Communication Co unioation Engineers Engineers ，Information 船舶の安リアルタイム表示が可能であり， 2．関連研究把握 2． 1．船舶自動識別装置（ AIS ）全航行を支援する（AIS 船舶自動識別装置： Automatic System ）［1， 2， 3 ］は，海上を航行する船舶航行できるように，航行情報 Identification どと自動的に送受信するための装置である際海事機関により，対象船舶 300 総の搭へ船舶のは国（国際航海では旅客船と，国際航海以外では 500 総トン以上）載が義務化されている．AIS が普及するまでは，トン以上航行における安全確保る周囲の安全いた．AIS ．し確認方法として，目視による安全確認では点があ実であるがてしまうことや岩などの陰に存在すないという問題点があ．AIS たっはる船舶を，VHF の検知で届く範囲ーすることができる．るデータは，船名，呼び号等ので送受信され船舶識別のに役立情報や船舶つの針路等の動きを知らせる情報および目的港を目的としており，過去から現しておらず活用方法としては湾荷等のの管理や整備からた中船舶から得られるに，収集結果から，周囲に ●　は，その装置を搭載した船舶同士は相互に，事故の防止考えられるとでこ AIS データ，利の故原因の解明，港い海域や．ームームの構成トフォームは，大．そのきく分けて次の二構成を図 1 に示すつの．データを時系列データとして蓄積管理するめのータ処理・蓄積機能」た AIS データを分析する「デ蓄積され譱を搭載していない船舶が多く存在していたことを示している， AIS データを，また，AIS ための「可視化機能」いる AIS とでォによる自船と他船の位置情報を収集し，定期的に陸上局に送信するこ利用，船舶の交通量が多トフォ構成されるられる．．このーレダーとのッ ● AIS ，航行に蓄積する業関係者や旅客船関係者などの，事 3 ．提案プラ機能レーダーとへなどが情報から海上における交通整備を行うことなどが考えシステムは漁，時間帯を提示を保っためにリアルタイムな海域の監視や過去の航行 AIS ．いことによりッ田中ら［5 ］は，海上交通流調査のための AIS データを収集するシステムを提案しての開する提案プラのない種類別の海域の搭載船舶同士で送受信するだけでなく，海上交通の安全方法としては，船舶ース計測や船舶 AIS ，に関わらず，多くの船舶の間で，安全のための情報を共有することができる．特定の AIS データを常時データベースに蓄積して公トフののーわたる時系列デ在に・非搭載 3． 1．プラッ利活用の，船舶数をデータベ情報を航行中 AIS の，関する研究事例にムに表示している．しかし，リアルタイムの情報提供時空間分析が可能である．こうした，情報を含む 2． 2 ．AIS ，積て船舶の位置をトラい逐次的に収集し，時系列データとして蓄積する出し符位置，速度基づとって有益な情報を提供できるは届かない範囲をカバ AIS キ，AIS 情報に海上交通を利用する人々や研究者や港湾の管理者に）であれば，島や半島の陰などのレーダーで（約 SOkm ッグし，船舶位置情報と入出港予定をリアルタインな航行きのスではの．レーダーを用いる方法は，目視よりも確，船舶だけでなく岩や漂流物なども検知したっ Web ．こるサ AIS データ視界不良や見落としなどが頻繁に発生するという問題 7］があ［．ービ統計などの分析機能は有して荒天時などの． com ，MarineTraffic スとしてタも蓄積によやレーダーを用いた方法がとられて，目視かしのとができる，また，気象海象情報リアルタイムな船舶位置情報などを表示するサービを周囲の船舶や陸上局なこや各種情報との重ね合わせ表示機能を実装している同士が安全にできる寧／ダ嫁ン姻ー艷磯覊サバ情報交，その周辺の海域を航行している漁，その情報を得ることができない．テムでは，収集した情報の共有ができていなンターネットに接続されたデータベースに情換が可能であるが船などの小型船舶はこのシスいが，イ報を蓄積す考える先端ユ．ナビゲートシステム［ 6 ］は，船理・解析・表示す一ザ舶運航に関する・管多種多様な情報をより効率的かつ統合的に，収集こ蠢ることで多くの船舶による共有化が可能と図．， 1 提案プラることを目的としたシステムであるのシステムではーダー局，陸上 AIS 情報を収集し，船舶動静を，陸上実習船などからの各種レ局現況本プラッを受信するォーム，受信したトフットフォームの構成，配信サーバから AIS データ AIS データは，データ処理・蓄は．34 一一 NNII-Electronic 工工 Eleotronio Library Service Library The The Institute 工nstitute of of Eleotronios Electronics, 工nformation and and Communication Co unioation Engineers Engineers ，Information 積部によて，蓄に格納されるっータベース積のため軌跡データを生成ユーザは可視化思決定に役立て，この機能を介して，その海る．可視化の際，デ何的なデータだけではな際，可視化機能からの性情報も管理されていった上でら点データおに格納する，各種よび提案プラれたータッデータを受信ベースに蓄積（緯度ーム状況を把握し，意には背景として海図なする，形式ープ復号処理を行ってからデでは他，船首符号またデータで別々ある時直前ににはデータ，AIS ，AIS ，位置情報にはは時データを受信しソした AIS ，可視化機能の分析のため，受信は，点データおよび軌跡データの二種類の形式のデータテーブルで管理する．軌跡データは，刻に受信した AIS データの位置，および，その受信した AIS データの位置を利用して，線分情報として管理する，軌跡データ（線分情報）を生成するためには，二てからないかし，蓄積している検索処理に時間がかかっ信時の MMSI と位置情報船舶ごとにテーブル上にデータが縮を図る．また，受 10 ラーデータとみなして軌跡デないものとする，前回のの最新情報としてテーブいることによる AIS ースとで処理時間の．データベース点データおよびを利用したから取得した情報を管理する必要があるが．に（LINESTRING ）を登録すった．船る首符号 9 桁の整数値が格納さ番号から船名や国籍，船短表分以上ある場合にータとしては，オの種類などのにれる，．こは情報を得るこ．ルから受として蓄積し．リアを指定するースデータベ，PostgreSQL 理情報の計算理に適した PostGIS をサポーいる，また，可視化機能については，オープン GIS ［ GIS である Quantum 8］を採用し，データとができる，蓄積されて，地ームの PostgreSQL 「431000000 」とい 3． 3 データ可視化機能データ可視化機能は， AIS データ（点データ，軌跡データ）をデータベースから読み込み，可視化する．図 2 に，提案プラットフォームによる船舶の位置データ，軌跡データの描画の例を示す．この図では，周辺海域の全船舶からの AIS データが描画されているがエのォ，津軽海峡付近（図 2 参照）の AIS データを受信し，データベース上に管理し，可視化機能の確認のための実験データとして利用した．受信した AIS データは，まず点データとして，表 1 ーブル形式で蓄積される．GIS 処理のために，に示すテ位置情報として，点データ（POINT 型）を登録する．ーデタのは表 1 のに加えて，前回受信軌跡場合，形式・時の緯度経度情報を登録し，位置情報として線データ受描画例・管実際信不可能な位置情報を含む場合や前回受信した時刻との時間差が，エし膨大な量となり，，時刻情報を保持し，そのこつしなければならてしまう．そこで信した船舶の位置情報を検索するはデータを受信ため，AIS 前回の受信時の位置情報を取得．し・軌跡データの分析のためのプラグインを実装した・復号の座標が必要であースンソトして情報も付加する，る．そのトフッ，AIS サーバ軌跡データとして），速度，航行（MMSI 位置データ 4． L 実装符号化さ．データベースの 4 ．実装および考察で，AIVDM は刻情報が付与されていないための図 2 船舶提案プラ状況などの属性情報を蓄積するがた時刻鑞購藁．するため，経度）のうした属性情報を用，．トフォ，そ様々な問い合わせや分析が可能である．いた 3． 2 データ処理・蓄積機能データ処理・蓄積機能は，まず，配信サーバ（GPSD ）と通信し，AIS データを連続的に受信する． GPSD は，周辺海域の船舶から受信した AIS データを AIVDM 形式で配信しているく，日時や船舶情報などの属るため統計処理や空間の域の船舶どの地図データも利用する前処理を行のに，AIS データかし，データベース要求に応えるため分析処理を行い範囲選択も可能であるデータは，点や線分といっ． 1 点データを蓄積するためのテーブ属性説明時刻受信時の時刻船首符号 AIS に緯度船舶の緯度経度船舶の経度速度対地速度航行状況船舶回答率 1分間で変化す船首方位船舶が向いて対地針路実際に船舶が進んでいる方位位置情報 GIS 処理の割り当てられル番号る航行状況る船首方位いる方位のための点データた幾．35 一一 NNII-Electronic 工工 Eleotronio Library Service Library The The Institute 工nstitute of of Eleotronios Electronics, 工nformation and and Communication Co unioation Engineers Engineers ，Information リア B より船舶数が多く，滞留時間の長い船舶が多い 4． 2．動作例および考察図 3 は，対象エリアの異なる日付の船舶数の時問変化を示している，AIS データの受信回数ではなく，船 ID 舶のる，またを参照することで，リア情報も管理ルタイムのしているためを比較できて，船こと，異な分布の船舶数の推移扣菊離踟ハ・o ． Gne ’409 ．oo 罰 1． 19 ［「呱口励櫓瓣轡阜ワ霊卩 O⇔ 二凸⇔ O ¶ 【卩煙隅曙魁「譖α聯門 “褫旺噌円出晒眉明（呻H 駆概寓凹「内呂 ⇒ n 夸 9 O 呂 O Q 零 O OO O OO OO OO O ¢ 裳 O 呂自宕 L　鳥ユ　図図 5 およ B それぞれタ数揺；．雲 3 船舶数び図 6 のグラフは，図における船舶数（右縦軸）の一日の二，6 7 一 E 3　4 〔籠団一日の推移の．．1400 ’ ooloao ： O は軌跡の ll O B く，エリア．； 7 勲二勘館湾内であるため停泊 ’ 騨 ” ，函船舶が多だけでなく，日時る日付しているからも通過している船舶が多いと考えられるる．い待機あるいは舶数の計数が可能であ点データがわかる．エリア A は図 6 S　忌　le 三11 】受 r言した船胙数エ？ 13 黙 t51617 三SIB2 一［i塵目e ユ爵信し｝ SlP22Z2 n 雀ー数たテタリア B における船舶数および受信データ数の変化の選択エ A，リア（左縦軸）および受信デー 5 ．おわりに本稿では，AIS 時間変化を示す．報システムトフォームデータの蓄積プラットフのームォの・分析のための地理情提案した．提案プラプロトタイプを実装し，基礎評価を行ッった．提案システムにより，AIS データを過去の時系列データとして蓄積することで，様々な応用が期待でき，船舶位置データおよび航ー跡デタに対するより高度な分析機能の実装，複数のーバサから配信される AIS データの管理，ユビキタスブイなどの他の海洋センシング情報と AIS データとのースの検討比較・相関分析のための可視化インタフる．今後の課題としてはのェが挙げられる 4 軌跡図ータデ描画と範囲選択の．文献 “ ” ［1 ］福戸淳司， AIS の現状と展望，日本マリンエンジニアリング学会誌，Vo1 ． 38 No 9 ，pp ． 576 −581 ，，． 20 4 ． 2］小林英一 “ AIS （船舶自動識別装置）データの［ ” No ． 31 ， 55 ，活用，日本船舶海洋工学会誌，Vor 、 2010 ． 3］海上保安庁，“AIS を活用した航行支援システム，” ［． kaiho 、 mlit ．〆soshiki 〆toudai 〆a http 〃www go ． jptsyoukai is／ais index ． htm 4 ］和田雅昭，畑中勝守，戸田真志，“ 養殖漁業支［援のためのユビキタスブイの開発，” 情報処理学 49 No ． 6， 1833 −1843 ，2008 ．会論文誌，Vol ． PP ． 5 ］田中友規，鈴木治，瀬田広明，竹本孝弘，山［下勝博，海上交通流調査のためのレーダーと AIS ータ収集システム，電子情報通信学会総合大会デ講演論文集，通信（1），p ．258 ，2009 ． 6 ］鈴木寿一，先端ナビゲートシステム，日本無線［ 38 −41 ，2010 ．技報，Vol59 ， pp ． “MarineTraffic ．ー ’ 7 エゲ大学， com ［｝； marinetraffic ． comtais ！ aspx jp！default． http ”www ・ 8 ］ Open Source Geospatial Foundation ，“ ［ Welcome to ” http 〃 www ． org 〆 qgis ． the　Quantum　GIS Project ，三95 35 ・5e ・／9 5 悠 Σs −．． i5 ’li 三ぴolo ：主6t5 15 ウe 一諦 2 3 4 5 fi τ　E 蓼 1 ［ …11213 豁智甌囲朗受信玉‘ 1 う主5 図 5 エ Σ71s 二9 一［戦回A ］受信した船艚数罰したデ 2ユ詑ーお o む 2峯，タ牧リア A における船舶数および受信データ数の変化これらのグラフからは，同じ日付の異なる海域による時間帯による船舶数のまた， 20 むe 三二45 ［心只月輸二75 δ 蜀，船舶数と受信変化データ数具合を知ることができる．例を把握することができるの関係から，船舶の滞留えば t エリア A では，エ．：：一36 一一 NNII-Electronic 工工 Eleotronio Library Service Library