三維數(shù)字航道平臺開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、內(nèi)河航運(yùn)作為國家戰(zhàn)略性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是綜合運(yùn)輸體系的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。而航道數(shù)字化是內(nèi)河航運(yùn)信息化的重要組成部分與發(fā)展趨勢，對內(nèi)河航運(yùn)的安全與高效管理有著舉足輕重的作用。論文以國家十二五科技支撐計(jì)劃課題“多體系協(xié)同集成的智能航運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)研究”為背景，通過對三維數(shù)字航道平臺體系的開發(fā)與應(yīng)用，并結(jié)合航運(yùn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，重點(diǎn)研究了三維數(shù)字航道建模、可視化、航運(yùn)監(jiān)控和航運(yùn)預(yù)警等方面的關(guān)鍵技術(shù)，旨在尋求提高航運(yùn)安

2、全與通航效率的數(shù)字航運(yùn)體系。主要工作與研究成果如下:
　　對三維數(shù)字航道建模與可視化方法進(jìn)行了研究，分別對航道三維地形、高清航拍影像、橋梁碼頭、航標(biāo)燈塔、文字標(biāo)注等航道相關(guān)要素，以及航道周邊的地形地物進(jìn)行了三維建模與可視化?；贠SG與osgEarth等三維渲染引擎，詳細(xì)闡述了各類數(shù)據(jù)的建模與可視化方法，重點(diǎn)解決了地形、影像等海量數(shù)據(jù)切片存儲、實(shí)時載入與渲染等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時對各種三維航道要素的集成可視化技術(shù)進(jìn)行了探討，最終建立了以

3、長江上游江津至重慶航道為示范段的三維數(shù)字航道模型，實(shí)現(xiàn)了航道內(nèi)外多種信息的融合顯示。
　　對通航水流條件進(jìn)行了研究和探討，重點(diǎn)從航道水深、航道寬度、航道曲率半徑、跨江橋梁高度、流場分布等幾個方面討論了內(nèi)河船舶通航的影響因素與計(jì)算方法，開發(fā)了通航水流條件閾值計(jì)算模塊。在航運(yùn)預(yù)警技術(shù)方面，平臺通過獲取上游監(jiān)測站點(diǎn)的水情信息，采用二維水動力學(xué)模型對航道通航水流條件進(jìn)行模擬，獲取當(dāng)前水情狀態(tài)下的航道水深、流速等水流條件;結(jié)合目標(biāo)船舶參數(shù)與

4、裝載情況，以及橋梁、彎道等信息，采用開發(fā)的通航水流條件閾值計(jì)算模塊計(jì)算分析目標(biāo)船舶適航區(qū)域，根據(jù)GPS實(shí)時反饋的船舶定位信息，即可為船舶提供實(shí)時安全預(yù)警。
　　對三維數(shù)字航道平臺的集成技術(shù)進(jìn)行了研究，探討了實(shí)時水情數(shù)據(jù)、船舶GPS數(shù)據(jù)等的獲取、傳輸與存儲方法，將監(jiān)測數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)、可視化數(shù)據(jù)、預(yù)警數(shù)據(jù)與三維可視化系統(tǒng)相結(jié)合，最終建立了三維數(shù)字航道平臺。平臺基于航道三維可視化空間，除通航相關(guān)要素的三維可視化展示外，還結(jié)合二維水動力學(xué)