基于空间分析法的航线检测与航路监控

摘要

随着世界经济全球化的发展，海上交通日益繁忙，船舶航行安全的保障变得越发重要。ECDIS作为最重要的导航信息平台，已成为电子导航技术的核心，航线检测与航路监控是ECDIS的两个重要的航海功能，为船舶的安全航行提供了有力的保障。传统的航线检测是在纸质海图上进行的，检测的结果完全取决于航海人员的经验、作业熟练程度及工作态度，往往会给航行带来诸多潜在的不安全因素。在ECDIS中，航线检测、航路监控完全自动进行，大大增强了航行的安全。航线检测的主要判断内容有:航线附近有无低于安全水深的水深点、有无孤立危险物，航线是否穿越安全等深线、是否穿过某些危险区、是否穿越陆地。航路监视的主要判断内容有:船舶是否偏航偏向、是否到达转向点、是否穿越安全等深线或危险区等。本文以ECDIS中的航线检测与航路监控为研究对象，所做的主要工作如下:
　　 (1)提出一种航线领域模型。在船舶领域和空间分析法中的缓冲区概念基础上，建立了航线领域模型，该模型统一了航线检测中有关点线面等履约中要求的多种类要素的检测算法并给出算法框图、详细步骤和检测实例，实验表明该模型正确有效。
　　 (2)给出一种多层树形电子海图数据结构。海图数据纷繁复杂，海图数据存储时需要对海图数据进行分类，合理安排索引结构，该索引结构可以减少海图数据的检索时间，大大提高了检测效率，为实现航线检测算法奠定基础。
　　 (3)实现了航路监控中航行预警和航行报警等功能。针对船舶航行中的偏航、偏向和到达转向点等报警要求，给出并实现相应报警检测模型和算法，实验表明模型和算法有效。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 目的及意义

1．3 电子海图的发展

1．4 航线检测与航路监控的履约要求

1．5 本文研究内容及结构安排

第2章 航线检测与航路监控的基础理论

2．1 航线设计

2．1．1 航线的定义

2．1．2 航行计划

2．1．3 基于传统纸质海图的航线设计

2．1．4 基于ECDIS的航线设计

2．2 ECDIS中航线检测的相关内容

2．3 ECDIS中航路监控的相关内容

2．4 空间分析方法

2．4．1 空间分析的概念

2．4．2 空间分析的应用

2．4．3 缓冲区的定义

2．4．4 空间对象缓冲区实现的矢量法原理

2．4．5 线缓冲区的组成要素

第3章 基于航线领域的航线检测

3．1 航线检测中的数学算法

3．1．1 子午线弧长的直接正反解算法

3．1．2 等量纬度的直接正反解算法

3．1．3 恒向线的直接正反解算法

3．2 航线领域模型

3．2．1 航线领域的定义

3．2．2 航线领域要素的求算

3．2．3 航线领域模型的自动生成

3．3 基于航线领域的航线检测

3．3．1 海图索引结构

3．3．2 航线检测算法

3．3．3 海图要素的检测

第4章 航路动态监控与实现

4．1 航路动态监控

4．1．1 偏航和偏向报警

4．1．2 到达转向点报警

4．1．3 危险物报警

4．2 航线检测与航路监控的应用实例

4．2．1 航线检测的实现

4．2．2 航路动态监控的实现

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

研究生履历