Greatest Credible Draught: Analyzing AIS Data to Improve Bathymetric Models
Authors
Dudko, Andrzej Piotr ; Nielsen, Rasmus Hald ; Sørensen, Anders Rask
Term
4. term
Education
Publication year
2026
Submitted on
2026-06-12
Abstract
Bathymetric charts that show seafloor depths are costly to produce and maintain, but they are essential for safe navigation. Outdated or incorrect depth measurements can cause ships to run aground, sometimes with serious consequences. Ships report their draught (how deep they sit in the water) via the Automatic Identification System (AIS), and these reports can be used to calculate a lower bound on the water depth. However, AIS data is not systematically validated and may contain errors. To improve reliability, the AIS dataset should be large, so that each cell in a grid over the sea area is visited by several vessels. This gives more draught measurements per cell and a better basis for trustworthy estimates. We propose a system that, for each grid cell, calculates the greatest credible draught, meaning the maximum draught that satisfies a chosen credibility threshold. The system models vessel routes as continuous movements and, when possible, uses the physical dimensions of the vessels to increase the number of cells considered as visited. The system is designed to handle very large datasets. For this reason, we focus on performance by using the DuckDB database and speed-up techniques such as indexes and caching. The input data consists of an AIS dataset and the Danish Depth Model (DDM), a gridded bathymetric model. A subset of the DDM is used as ground truth for depth values. The DDM contains measurements collected over more than a century, so not all depth values are necessarily up to date. We test our system in areas with different characteristics: in regions with good depth measurements and reliable vessels, and in shallow waters with low traffic. With a credibility threshold of 0.7, the system reduces the number of grid cells that contradict the DDM, compared with simply selecting the maximum observed draught. In particular, we identify an area of approximately 1.96 km2 near Aalborg where the derived draught values conflict with the DDM.
Søkort, der viser havbundens dybder (batymetri), er dyre at producere og vedligeholde, men er nødvendige for sikker sejlads. Forældede eller forkerte dybdemålinger kan føre til, at skibe går på grund i større eller mindre grad. Skibe rapporterer deres dybgang (hvor dybt de stikker i vandet) via Automatic Identification System (AIS), og disse oplysninger kan bruges til at beregne en nedre grænse for havdybden. AIS-data bliver dog ikke systematisk kontrolleret og kan indeholde fejl. Derfor er det vigtigt at have et stort AIS-datasæt, så hver celle i et gitter over havområdet bliver besøgt af flere skibe. Det giver flere målinger af dybgang og dermed bedre grundlag for et pålideligt resultat. Vi foreslår et system, der for hver gittercelle beregner den største troværdige dybgang, dvs. den maksimale dybgang, der opfylder en given troværdighedsgrænse. Systemet modellerer skibenes ruter som kontinuerlige bevægelser og bruger, hvor det er muligt, skibenes fysiske dimensioner til at øge antallet af celler, der regnes som besøgt. Systemet er designet til at kunne håndtere meget store datamængder. Derfor lægger vi vægt på ydeevne ved at bruge databasen DuckDB og forskellige hastighedsforbedringer som indeks og caching. Inputdata består af et AIS-datasæt og Danish Depth Model (DDM), som er en gitterbaseret model af havdybder. En udvalgt del af DDM fungerer som sandhedskilde for dybdemålingerne. DDM indeholder målinger over mere end 100 år, så ikke alle dybder er nødvendigvis opdaterede. Vi afprøver systemet i områder med forskellige forhold: både hvor dybdemålingerne vurderes som gode og skibene som pålidelige, og i områder med lavvande og få skibspassager. Ved en troværdighedsgrænse på 0,7 reducerer systemet antallet af gitterceller, hvor de beregnede dybdegrænser er i konflikt med DDM, sammenlignet med blot at vælge den største observerede dybgang. Vi identificerer blandt andet et område på cirka 1,96 km2 nær Aalborg, hvor de afledte dybgangsværdier er i konflikt med DDM.
[This abstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords