Mapping Marine Traffic Density by Using AIS Data: An Application in the Northern Aegean Sea

Automatic Identification System (AIS) data is used for monitoring the movements of vessels live movements through instant transmission of vessel information while, at the same time, historical AIS data is used for marine traffic analysis by researchers. There are several methods and computer programs developed for the analysis of marine traffic by the use of AIS data. Combining the intersection algorithm proposed by Antonio (1992) and distance calculation method, this study develops a method to analyse vessel distribution on a selected cross sectional line (SCS) in the Northern Aegean Sea. As a complementary to the new methods proposed, a desktop application is developed in C# programming language to visualize the vessel distribution on the SCS line. SQL server is used for AIS data storage and analysis. The study is conducted over 7-day AIS data, specifically 2.382.469 rows and 42.884.442 data in total, belonging to the Northern Aegean Sea marine traffic. As a result, the mapping of the movements of different types of vessels in the Northern Aegean Sea is effectively performed and Frequency-Distance, Draught-Distance, SOG-Distance, SOG-COG distributions on the SCS line are successfully analysed by the new method introduced

Prediction of ship domain on coastal waters by using AIS data

Ship domain is crucial for collision risk assessments and may vary depending on the navigation area. In this study, an empirical ship domain model for coastal waters is proposed. The proposed ship domain model is planned to reveal the ship domain model for an area where no traffic separation scheme exists. In the study, dodecagon ship domain for different type and size of vessels was created. One-year (11 month) of vessel encounters were analyzed and ship domain boundaries are prepared by considering different safety criteria. The passages of the vessel from forward, aft, port, and starboard were also statistically analyzed and the changes in ship domain dimensions according to the ship type and size are revealed. This model shows the vessels behavior regardless of traffic separation rules

Akdeniz Memorandumu Denetimlerindeki Balast Suyu Yönetimi Eksikliklerinin İncelenmesi: Türk Limanları Uygulaması

Liman Devleti Denetimi(Port State Control-PSC) gemilerin emniyet, güvenlik ve çevre yönetimininsürdürülebilir olmasını sağlayan en önemli uygulamalardan birisidir. BalastSuyu Yönetimi’nin 2017 yılında yürürlüğe girmesiyle birlikte balast suyuyönetimi ile ilgili asgari standartlar “kirliliğin önlemesi” ana eksiklikalanında değerlendirilmeye başlanmıştır. Bu araştırmanınamacı, 01.10.2017-01.10.2023 tarihleri arasında Akdeniz Memorandumu kapsamındaTürk limanlarında denetime tabi tutulup “kirliliğin önlenmesi (balast suyuyönetimi)” başlığı ile eksiklik tespit edilmiş gemilerinincelenmesidir. Araştırma yöntemi olarak, Ki-kare, ANOVA ve Birliktelik KuralıMadenciliği kullanılarak istatistiksel analizler yapılmıştır. Elde edilentanımlayıcı istatistiklere göre 200 gemi denetiminde balast suyu yönetimikapsamında eksiklikler tespit edilmiştir. Bu denetimlerde balast suyu yönetimiile ilgili toplam 210 eksiklik tespit edilmekle birlikte en fazla tespit edilenalt eksiklik alanları ise “balast suyu kayıt defteri” (n=136) ve “balast suyuyönetimi planı” (n=49) olmuştur. Ki-kareanalizi sonucunda gemilerin yaşı ile eksiklik sayıları (sig=.001), klaskuruluşu ile limanların bulunduğu coğrafi bölgeler (sig=.001), klas kuruluşuile denetim tipi (sig=.002), gemi tipi ile coğrafi bölge (sig=.028), gemi tipiile yaş (sig=.001) değişkenleri arasında anlamlı ilişkiler bulunmuştur. Klaskuruluşu, Uluslararası Klas Kuruluşları Birliği (International Association ofClassification Societies-IACS) üyesi olmayan 82 geminin 48’inin eksikliğiMarmara Bölgesi’ndeki limanlarda tespit edilmiştir. Ayrıca toplamda 19 tanegeminin “başlangıç (initial)” denetim tipinde “balast suyu yönetimi” eksiliğitespit edilirken bunların 18’inin klas kuruluşu IACS üyesi olduğu görülmüştür.Tespit edilen 53 dökme yük gemisinin en fazla olarak Akdeniz limanlarında(n=23), 106 genel kargo yük gemisinin ise 47 tanesinin Marmara limanlarındaolduğu bulunmuştur. Ayrıca, konteyner (n=11) ve tanker (n=9) gemilerinde deMarmara limanları ön plana çıktığı görülmüştür. Gemilerin tipi ile yaşlarıarasındaki ilişki incelendiğinde 106 genel yük gemisinin sadece 5 tanesinin 12yaş ve altı olduğu tespit edilmiştir. Gemilerin bölgelere göre eksikliksayıları ortalamaları arasında anlamlı bir fark bulunmuştur (sig=.019). Bunagöre Ege Bölgesi limanlarının (ort=6.02), Marmara (ort=9.24) ve Akdeniz(ort=10.69) limanlarına göre daha az eksiklik ortalamasına sahip olduğugörülmüştür (sig=.034; sig=.013).Araştırmanınikinci aşamasında ise Türk limanlarında liman devleti denetimi uygulanan vebalast suyu yönetimi ile ilgili eksiklik görülen gemilere ait veriler içinBirliktelik Kuralı Madenciliği uygulaması yapılmıştır. Veri madenciliğinintanımlayıcı yöntemlerinden olan Birliktelik Kuralı Madenciliği veriiçerisindeki gizli ve keşfedilmemiş ilişkilerin ortaya çıkarılması için oldukçasık kullanılan yöntemlerden birisidir. Birliktelik Kuralı Madenciliği uygulamaaşamasında ise Apriori Algoritması kullanılmıştır. Analiz için destek ve güvendeğerleri sırasıyla %25 ve %75 olarak belirlenmiş olup, bu eşik değerlere göretoplam 73 birliktelik kuralı oluşmuştur. Birliktelik kuralları incelendiğindeen yüksek destek değerine sahip ilk on kuralın öncül ve soncul bölümleriningemi yaşı, gemi büyüklüğü ve denetim türü arasında oluştuğu tespit edilmiştir.Kuralları oluşturan değişken kategorilerinin “12 yaş üstündeki gemi”,“500-24999 GRT arası büyüklükteki gemi” ve “daha detaylı denetim” olduğubulunmuştur. Bu on kuralın minimum destek değeri %60 ve minimum güven değeriise %80’in üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra, destek değeriyüksek olan diğer birliktelik kurallarında “genel yük/çok amaçlı” gemi tipi deöne çıkan değişkenlerden birisi olmuştur. Öğe kümeleri açısından incelendiğindeise birliktelik kurallarının maksimum 5-öğe kümeli kurallardan meydana geldiğibelirlenmiştir. Araştırma sonuçlarının Türkiye liman devleti otoritesi içinTürk limanlarına gelen gemilerin balast suyu yönetimi ile ilgili eksikliğiolabilecek gemileri tespit etmede yardımcı olması, Türk limanlarına uğrak yapangemi sahibi/operatörleri için ise gemilerinin hangi alanlarda balast suyuyönetimi ile ilgili eksiklikleri olabileceğini öngörme ve bu yönde tedbirleralabilmeleri açısından faydalı olacağı düşünülmektedir.Port State Control (PSC) is one of the most important practices thatensure sustainability of safety, security and environmental management ofships. With the entry into force of Ballast Water Management in 2017, minimumstandards regarding ballast water management began to be evaluated in the maindeficiency area of "pollution prevention". The purpose of thisresearch is to examine the ships that were inspected in Turkish ports and werefound to be deficient under the title "prevention of pollution (ballast watermanagement)" within the scope of the Mediterranean Memorandumbetween 01.10.2017 and 01.10.2023. As research methods, statistical analyzeswere conducted by using Chi-square, ANOVA, and Association Rule Mining.According to the descriptive statistics obtained, deficiencies in the scope ofballast water management were detected in 200 ship inspections. A total of 210deficiencies related to ballast water management were detected in theseinspections and the most frequently identified sub-deficiency areas were"ballast water record book" (n=136) and "ballast watermanagement plan" (n=49). As a result of chi-square analysis, significantrelationships between the age of the ships and the number of deficiencies(sig=.001), the classification society and the geographical regions where theports are located (sig=.001), the classification society and the inspectiontype (sig=.002), the ship type and the geographical region (sig=.028), the shiptype and the age of the ships (sig=.001) were found. The deficiency of 48 ofthe 82 ships that are not members of the International Association ofClassification Societies (IACS) was detected in the ports in the MarmaraRegion. In addition, a total of 19 ships were detected from "ballast watermanagement" deficiency in the "initial" inspection, andclassification society of 18 of them were found to be IACS members. It wasfound that most of the detected 53 bulk carriers were in Mediterranean ports(n=23), while 47 of the 106 general cargo ships were in Marmara ports.Additionally, it was observed that Marmara ports also came to the forefront incontainer (n=11) and tanker (n=9) ships. When the relationship between the typeof ships and their ages was examined, it was determined that only 5 of the 106general cargo ships were 12 years old and under. A significant difference wasfound between the average number of deficiencies of ships by region (sig=.019).Accordingly, it was observed that the Aegean Region ports (mean=6.02) had alower deficiency average than the Marmara (mean=9.24) and Mediterranean(mean=10.69) ports (sig=.034; sig=.013).In the second stage of the research, Association Rule Mining was appliedfor the data of the ships in which port state control was carried out inTurkish ports and found deficiencies related to ballast water management.Association Rule Mining, a descriptive method of data mining, is one of thefrequently used methods to reveal hidden and undiscovered relationships indata. In the application phase of Association Rule Mining, the AprioriAlgorithm was used. Support and confidence values for the analysis were set as25% and 75% respectively, and according to these threshold values, a total of73 association rules were formed. When the association rules were examined, itwas determined that the antecedent and consequent parts of the first ten ruleswith the highest support value occurred between ship age, ship size, andinspection type. It was found that the variable categories that formed therules are “ship over 12 years old”, “ship between 500-24999 GRT” and “moredetailed inspection”. It has been determined that the minimum support value ofthese ten rules is 60% and the minimum confidence value is over 80%. Inaddition, "general cargo/multi-purpose" ship type has become one ofthe prominent variables in other association rules with high support value.When analyzed in terms of item sets, it was determined that the associationrules consisted of rules with a maximum of 5-item sets. It is thought that theresults of the research will be useful for the Turkish port state authority tohelp detect the ships that may have deficiencies in ballast water management ofthe ships arriving at Turkish ports, and for the ship owners/operators whoseships call at Turkish ports to predict in which areas their ships may havedeficiencies in ballast water management and to take measures in thisdirection.</p