【重磅】AIS数据在集装箱港口服务效率的应用研究
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陈伟杰，赵楠，张婕姝，等. AIS数据在集装箱港口服务效率的应用研究[J].地球信息科学学报,2022,24(1):153-164. [ Chen W J, Zhao N, Zhang J S, et al. Research on service efficiency of container ships at port based on AIS data[J]. Journal of Geo-information Science, 2022,24(1):153-164. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210144
引
言
港口是物流供应链中的核心环节，港口服务效率会决定整个物流供应链的效率。传统的港口服务效率通常采用港口数据进行评判，如采用DEA模型，选取泊位、堆场面积、桥吊数量等作为投入变量，以集装箱吞吐量、货物吞吐量作为产出变量进行讨论，此类研究往往只关注港口自身的数据，投入产出比高则港口资源配置效率高。对于港口而言，港口资源充分利用则意味着港口尽可能“满负荷”运转，然而在港口“满负荷”运转的情况下，船舶在港大概率需要进行等待，对船舶资源利用是一种浪费，因为船舶只有在海上航行才能带来经济效益，忽略船舶因素而考量港口单方面的效率评价是片面的。因此，本文提出了一种基于AIS船舶轨迹数据的港口服务效率计算框架，从船舶视角反映港口的服务效率。
本文利用集装箱船舶AIS数据、港口地理信息等海事大数据，采用滑动窗口算法、射线法等数据挖掘方法判断船舶在港内的状态，估算出反映港口服务效率的AWT/AST（船舶在港等待时间/船舶在港服务时间）指标，从船舶的时间维度对港口服务效率进行评价。并以上海港、宁波港、深圳港和釜山港为例，采用2018年全球5600余艘集装箱船舶的AIS轨迹数据，量化评价四大亚洲集装箱港口的服务效率，对泊位作业时间、等待作业时间以及港口服务效率等核心指标进行详细分析和讨论。研究结果表明：①船舶抵港泊位作业时间近似正态分布，正态分布均值在14～18h之间，船舶泊位作业时间集中在10～30h之间；②船舶泊位作业时间与船舶船型大小成正相关，船型越大则泊位作业时间越长；③32%的船舶抵达上海港会发生等待时间，体现上海港集装箱码头整体处于供不应求的状态；宁波港整体服务效率较高，船舶发生等待事件较少；作为区域性枢纽港，釜山港近洋区域性运输频繁使得釜山港抵港船舶频率较高；④洋山四期集装箱码头为自动化码头，其港口装卸工艺与其他码头不同，但其码头作业效率与其他码头相比并未高很多。
将船舶AIS数据应用于港口服务效率的研究也存在一定的局限性。港口是一个复杂的系统，除了本文研究的泊位、锚地和船的信息数据外，还有货物、桥吊、堆场、集卡等其他信息数据，如何将港口、船舶和货物等信息进行匹配，综合评价港口的服务效率，指导港口、船舶和货物等资源均得到充分利用是下一步研究的方向，也希望更多港航研究人员和地理学家能够继续从事这些有意义的研究。
本文所采用的AIS船舶数据来自于上海国际航运研究中心港航大数据实验室。港航大数据实验室成立于2015年3月，是2015年上海国际航运中心建设50项重点任务之一，被评为“2017年上海市促进现代航运服务业创新示范项目”，并被列入“上海航运中心建设十三五规划”的信息化建设目标之中。港航大数据实验室搭建了适合港航领域大数据存储和分析的实验环境、研究并掌握了国际领先的港航大数据分析关键技术和应用方案。
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陈伟杰上海海事大学交通运输工程经济与管理专业博士。主要从事AIS港航大数据、港口发展以及航运中心建设的研究工作，参与航运、港口、航运中心建设等各类科研项目20余项，获得过省部级决策咨询奖项。
交通运输规划与管理工学博士，上海海事大学高级工程师，硕士生导师，上海国际航运研究中心副秘书长、港口发展研究所所长，上海生产力学会副秘书长，系统工程学会港航经济专委会副秘书长。专注于港口领域的研究工作以及航运政策研究。主持和参加省部级以上项目十余项，主持和参与各类科研项目近百项。获得各类省部级及以上奖项五项，包括上海市哲社奖一等奖和决策咨询奖一等奖，中国港口协会科技进步奖二等奖。牵头负责组织研究编制《全球港口发展报告》，于2014年开始牵头研究基于AIS大数据的港口效率评价方法，并每年定期公开发布。撰写各类专著、教材十余本。参与交通运输部关于世界一流港口、港口费收价格改革的重要项目研究。
上海海事大学交通运输规划与管理专业博士，上海海事大学教授，上海国际航运研究中心秘书长。长期从事国际航运中心发展战略、港航政策、自贸港区建设等重大理论和实践问题研究。深度参与上海国际航运中心建设，长期跟踪上海国际航运中心发展动态，在这一领域已具有较高的知名度。主持航运、港口、航运中心建设等各类科研项目100多项，为交通运输部、国家发改委、上海市交通委、海南省交通厅、厦门自贸委等多地政府部门提供过决策咨询服务，多次获得省部级决策咨询奖项。
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