Планирование маршрута перехода судна с учётом ледовой обстановки

Работа посвящена проблеме безопасного движения судов, маршруты которых полностью или частично проходят через покрытые льдом участки водной поверхности. В статье рассматривается задача планирования маршрута, критерием оптимизации в которой является степень воздействия льда на движущееся судно. При решении задачи принят ряд упрощающих эвристик. Во-первых, множество маршрутов судна описывается взвешенным графом. При построении графа учитывается характер ледового покрова, выделяются участки льда с близкими свойствами. На этих участках маршрут судна носит как правило прямолинейный характер. Во-вторых, характер взаимодействия судна и льда с точки зрения сложности прохождения того или иного участка маршрута описывается относительной шкалой, на основе которой задаются веса рёбер графа возможных маршрутов. Такая модель соответствует особенностям современных источников данных для решения рассматриваемой задачи – информационных сервисов, работающих на основе спутникового мониторинга и предоставляющих данные о ледовой обстановке в табличном или графическом виде. В результате маршрут судна формируется таким образом, чтобы минимизировать движение по покрытым льдом участкам, при этом достигается приемлемая вычислительная сложность алгоритма. В статье приводятся примеры планирования маршрутов судов различных ледовых классов в Восточной Арктике и в Охотском море, подтверждающие возможность решения задачи предложенным способом. This work addresses the problem of navigation safety for vessels whose routes, fully or partially, pass through ice-covered waters. The paper considers a route planning problem, the optimization criterion for which is the degree of ice impact on a moving vessel. A number of simplifying heuristics are adopted in solving the problem. First, the set of vessel routes is described by a weighted graph. When constructing the graph, the nature of the ice cover is taken into account, identifying ice sections with similar properties. In these sections, the vessel's route is typically straightforward. Second, the nature of the interaction between the vessel and the ice, in terms of the difficulty of navigating a particular section of the route, is described by a relative scale, which is used to assign edge weights to the graph of possible routes. This model corresponds to the characteristics of modern data sources for solving the problem under consideration – information services based on satellite monitoring and providing data on ice conditions in tabular or graphical form. As a result, the vessel's route is designed to minimize movement through ice-covered areas, while achieving acceptable computational complexity of the algorithm. The paper provides examples of route planning for vessels of various ice classes in the Eastern Arctic and the Sea of ​​Okhotsk, confirming the feasibility of solving the problem using the proposed method.