Om AIS-data te verwerken en passages uit deze data te bepalen is functionaliteit ontwikkeld welke via de AIS Network Mapper applicatie kan worden aangeroepen. De applicatie maakt het mogelijk om via de console de volgende opdrachten uit te voeren:

1. Het inlezen en opslaan van AIS-data naar een database ("voorbewerking")
2. Creëren van routes op basis van AIS-data ("route bepaling")
3. Bepalen van (sluis)passages ("rapportage")

Deze stappen kunnen los van elkaar uitgevoerd worden, maar ook met elkaar gecombineerd binnen één actie. Zo kan bijvoorbeeld eerst alle AIS-data ingelezen worden om vervolgens voor een specifiek deel van de data set de routes en de passages te bepalen. Daarnaast is het ook mogelijk om AIS-data in te lezen en, zonder deze op te slaan in de database, routes en sluispassages hieruit te bepalen.

Een configuratiebestand AisNetworkMapper.configuration is vereist, in dezelfde folder als de executable. Als voorbeeld kan AisNetworkMapper.sample.configuration, worden gebruikt. Een voorbeeld van de inhoud van het bestand:

1 2 3 4 5

<Configuration> <Database System="SQLite" Name="AisNetworkMapper.db"> <Migrations Enabled="True"/> </Database> </Configuration>

De ontwikkelde functionaliteit kan worden aangeroepen door onderstaande opdracht uit te voeren in de command prompt:

1	AisNetworkMapper.Exe [Options] Folder [ShipPositions ...]

Eerst worden een aantal opties meegegeven, vervolgens één map, en als laatste scheepsposities. Er kunnen meerdere opties en scheepspositie bestanden tegelijkertijd worden meegegeven, maar altijd maar exact één map. In de volgende tabel wordt een overzicht gegeven van de verschillende opties met een korte inhoudelijke omschrijving.

Optie	Omschrijving
Folder	Deze map geldt voor zowel de invoer als uitvoer, en bevat het bestand "Files.json" die de locatie en inhoud van de bestanden omschrijft. Naast het bestand "Files.json" bevat deze map ook een "Input" map een lege "Output" map. Let hierbij op dat deze map niet al uitvoer bevat.
--BatchSize=<Integer>	Het aantal records wat per keer verwerkt dient te worden. Deze waarde heeft geen invloed op de output. Standaard staat deze op 1000 ingesteld.
--Chronological	De applicatie kan ervan uitgaan dat de AIS-data chronologisch is aangeleverd.
--Filter=<Expression>	Alle AIS-data wordt gefilterd met het opgegeven filter. Binnen expressies kan gebruik worden gemaakt van de volgende identifiers: Latitude, Longitude, Ship.Length, Ship.Width, Ship.VesselType, Ship.HazardousCargo. En van de volgende operatoren: =, <, >, <=, >=, AND, OR, NOT.
--LoadPassages	Passages worden uitgelezen vanuit database. Indien deze indicator wordt meegegeven moet er geen importbestand opgegeven worden. Ook worden er geen heuristieken toegepast.
--MappingDistance=<FloatingPoint>	Maximale afstand (kilometer) tussen een AIS-punt en een vaarweg/knooppunt om direct gekoppeld te worden aan een vaarweg/knooppunt. Standaard staat deze waarde op 0,1. Deze waarde wordt toegepast binnen de MapToNearestNode heuristiek.
--MaximumConnections=<FloatingPoint>	Het maximaal aantal vaarwegen dat toegevoegd kan worden aan een deeltraject om de route opeenvolgend te maken. Indien er meer vaarwegen nodig zijn om de route aaneengesloten te houden, wordt de route opgeknipt in twee losse routes. Standaard staat deze waarde op 20. Deze waarde wordt toegepast binnen de MapToNearestNode heuristiek.
--MaximumPositionDistance=<FloatingPoint>	Maximale afstand (kilometer) tussen twee opeenvolgende datapunten. Indien een volgend punt in afstand meer dan deze waarde van het laatste punt verschilt wordt dit punt als outlier beschouwd en buiten beschouwing gelaten. Standaard staat deze waarde op 20.
--MaximumPositionInterval=<Integer>	Maximale tijd (milliseconde) tussen twee opeenvolgende datapunten. Indien een volgend punt in tijd meer dan deze waarde van het laatste punt verschilt wordt de route voor het betreffende schip opgeknipt. Standaard staat deze waarde op 3.600.000 (1 uur).
--MaximumSpeed=<FloatingPoint>	Maximale snelheid (kilometer per uur) om het volgende datapunt te bereiken. De snelheid wordt geschat op basis van de tijd en afstand tussen twee opeenvolgende datapunten, hemelsbreed gezien. Indien de geschatte snelheid om het volgende punt te bereiken meer dan deze waarde is wordt dit punt als outlier beschouwd en buiten beschouwing gelaten. Standaard staat deze waarde op 50.
--MinimumPositionDistance=<FloatingPoint>	Minimale afstand (kilometer) tussen twee opeenvolgende datapunten. Indien een volgend punt in afstand meer dan deze waarde van het laatste punt verschilt wordt dit punt meegenomen in de verdere bepaling. Standaard staat deze waarde op 0,1.
--MinimumPositionInterval=<Integer>	Minimale tijd (milliseconde) tussen twee opeenvolgende datapunten. Indien een volgend punt in tijd meer dan deze waarde van het laatste punt verschilt wordt dit punt meegenomen in de verdere bepaling. Standaard staat deze waarde op 600.000 (10 minuten).
--PassageOutput=<Csv|GeoJson>	Passages worden weggeschreven in het opgegeven formaat.
--PositionFormat=<Json|Nmea>	Bestandsformaat van invoerbestand.
--PositionOutput=<GeoJson>	Posities worden weggeschreven in het opgegeven formaat.
--SavePassages	Passages worden opgeslagen in de database.
--SavePositions	Posities worden opgeslagen in de database.
--Ships=<Range>	Geeft een selectie van scheepsidentificatienummers waarvoor de actie wordt uitgevoerd. Dit kan voor een enkel identificatienummer (bijvoorbeeld --Ships=1 voor scheepsidentificatienummer 1), of een aaneengesloten reeks van identificatienummers (bijvoorbeeld --Ships=1-10 voor scheepsidentificatienummers 1 tot en met 10). Deze optie is te gebruiken in combinatie met LoadPassages.
--Steps=<MapToNearestNode|Flatten>	Definieert welke heuristieken worden gebruikt bij het genereren van routes. Er worden momenteel twee heuristieken ondersteund (MapToNearestNode en Flatten). MapToNearestNode zoekt per AIS-punt het meest dichtstbijzijnde knooppunt en verbindt de knopen via het kortste pad. Flatten verwijdert onlogische herhalingen van lijnstukken binnen een gegeven tijdsinterval (3 uur).

Extra opmerkingen bij de verschillende opties:

• Er kan gebruik worden gemaakt van een database om posities en passages weg te schrijven. De verwijzing naar deze database wordt ingesteld binnen de configuratie van de applicatie.
• Decimale getallen (floating points) dienen te worden ingevoerd met een punt (.) als decimaalteken.

Met het volgende commando wordt het gehele proces in één keer doorlopen. Direct na de opgegeven opties staat de naam van de map "D:\Folder\", waardoor uit het netwerk wordt gehaald. Uit het importbestand "Data.gz" met daarin de AIS-data worden de posities geëxtraheerd, routes gecreëerd en passages bepaald. De projectie van de posities wordt uitgevoerd op het netwerk. Tenslotte worden de gevonden passages en de schepen die voorkomen in de passages weggeschreven naar de bestanden "Passages.csv" en "Ships.csv" in dezelfde folder, in dit geval dus "D:\Folder\".

1 2	AisNetworkMapper.Exe --Steps=MapToNearestNode --PassageOutput=Csv --PositionFormat=Nmea D:\Folder D:\Folder\Input\Data.gz

Het is ook mogelijk om data direct te streamen naar de applicatie. Hiervoor wordt als laatste argument een koppelteken - gebruikt. Het onderstaande commando geeft aan hoe dit bijvoorbeeld met PowerShell kan worden gebruikt om een tekstbestand met NMEA AIS-data te streamen. Let op dat voor deze invoermethode verwacht wordt dat de data niet meer gecomprimeerd is.

1 2	Get-Content -AsByteStream D:\Folder\Input\Data.nmea | AisNetworkMapper.Exe --Steps=MapToNearestNode --PassageOutput=Csv --PositionFormat=Nmea D:\Folder -

Met de volgende drie commando's worden de verschillende exports uitgevoerd voor de schepen met identificatienummers 11 en 12. Het resultaat van deze opdrachten is één CSV-bestand met de passages voor beide schepen, één CSV-bestand met de informatie van beide schepen, twee GeoJSON-bestanden voor de passages en twee voor de posities. Er wordt namelijk voor ieder schip een individueel GeoJSON-bestand gegenereerd voor zowel de posities als de passages.

1	AisNetworkMapper.Exe --LoadPassages --PassageOutput=Csv --Ships=11-12 D:\Folder\

1	AisNetworkMapper.Exe --LoadPassages --PassageOutput=GeoJson --Ships=11-12 D:\Folder\

1	AisNetworkMapper.exe --PositionFormat=Nmea --PositionOutput=GeoJson --Ships=11-12 D:\Folder\ D:\Folder\Input\Data.gz

Het volgende commando laat zien hoe de AIS-data ingelezen kan worden, routes bepaald kunnen worden en de passages berekend en geëxporteerd in een opdracht. Daarbij wordt ook een geografische filter toegepast door alleen de posities mee te nemen welke binnen het gestelde criterium vallen.

1 2 3

AisNetworkMapper.Exe --Steps=MapToNearestNode --Filter="(Latitude > 50) and (Latitude < 51) and (Longitude > 4) and (Longitude < 5)" --PassageOutput=Csv D:\Folder D:\Folder\Input\Data.gz

Merk op: In deze voorbeelden zijn de gerefereerde paden allen zonder spaties. Wanneer dit niet het geval is moet het pad omsloten worden door quotes (") en een extra backslash (\) toegevoegd worden. Het commando waarin de AIS-data in één keer wordt ingelezen, en verwerkt tot passages ziet er dan als volgt uit.

1 2	AisNetworkMapper.Exe --Steps=MapToNearestNode --PassageOutput=Csv --PositionFormat=Json "D:\Folder met spaties\\" "D:\Folder met spaties\Data.gz"

AIS Network Mapper is in staat om zeer grote data sets te verwerken. De applicatie heeft geen directe beperking op de omvang van de input. Wel moet bij het verwerken van grote data sets rekening gehouden worden met een aantal aspecten.