本文選題：內(nèi)河航運 + 數(shù)字航道　； 參考：《華北電力大學》2015年碩士論文

【摘要】：內(nèi)河航運作為國家戰(zhàn)略性基礎產(chǎn)業(yè),是綜合運輸體系的重要組成部分,也是實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。而航道數(shù)字化是內(nèi)河航運信息化的重要組成部分與發(fā)展趨勢,對內(nèi)河航運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劃課題“多體系協(xié)同集成的智能航運關鍵技術研究”為背景,通過對三維數(shù)字航道平臺體系的開發(fā)與應用,并結(jié)合航運相關標準與規(guī)范,重點研究了三維數(shù)字航道建模、可視化、航運監(jiān)控和航運預警等方面的關鍵技術,旨在尋求提高航運安全與通航效率的數(shù)字航運體系。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、航標燈塔、文字標注等航道相關要素,以及航道周邊的地形地物進行了三維建模與可視化�；贠SG與osgEarth等三維渲染引擎,詳細闡述了各類數(shù)據(jù)的建模與可視化方法,重點解決了地形、影像等海量數(shù)據(jù)切片存儲、實時載入與渲染等關鍵環(huán)節(jié),同時對各種三維航道要素的集成可視化技術進行了探討,最終建立了以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。對通航水流條件進行了研究和探討,重點從航道水深、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算方法,開發(fā)了通航水流條件閡值計算模塊。在航運預警技術方面,平臺通過獲取上游監(jiān)測站點的水情信息,采用二維水動力學模型對航道通航水流條件進行模擬,獲取當前水情狀態(tài)下的航道水深、流速等水流條件；結(jié)合目標船舶參數(shù)與裝載情況,以及橋梁、彎道等信息,采用開發(fā)的通航水流條件閾值計算模塊計算分析目標船舶適航區(qū)域,根據(jù)GPS實時反饋的船舶定位信息,即可為船舶提供實時安全預警。對三維數(shù)字航道平臺的集成技術進行了研究,探討了實時水情數(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,除通航相關要素的三維可視化展示外,還結(jié)合二維水動力學模型與通航規(guī)范,提供了水深分布圖、流速分布圖、適航區(qū)域分布圖等助航信息。與傳統(tǒng)二維電子航道圖相比,三維數(shù)字航道平臺不但增強了導航與管理的直觀性,而且增加了航道內(nèi)實時的水深與流場分布信息,為充分利用航道運力,提高航運安全預警能力提供了技術支撐。
[Abstract]:As a national strategic basic industry, inland waterway shipping is an important part of comprehensive transportation system and an important strategic resource to realize the sustainable development of economy and society. The digitization of waterway is an important part and development trend of inland navigation information, which plays an important role in the safety and efficient management of inland navigation. Based on the research on key technologies of intelligent shipping based on multi-system cooperation and integration, the thesis combines the relevant standards and norms of shipping with the development and application of 3D digital waterway platform system. The key technologies of 3D digital waterway modeling, visualization, shipping monitoring and shipping warning are studied in order to seek a digital shipping system to improve shipping safety and navigation efficiency. The main work and research results are as follows: the methods of 3D digital waterway modeling and visualization are studied, including waterway 3D terrain, high-definition aerial image, bridge wharf, beacon tower, text marking and so on. And the terrain and features around the channel are modeled and visualized. Based on 3D rendering engine such as OSG and osgEarth, the modeling and visualization methods of all kinds of data are described in detail, and the key links such as terrain, image and mass data slice storage, real-time loading and rendering are solved in detail. At the same time, the integrated visualization technology of various 3D waterway elements is discussed. Finally, a 3D digital waterway model based on the Jiang Jin to Chongqing waterway in the upper reaches of the Yangtze River is established, which realizes the fusion and display of many kinds of information inside and outside the waterway. This paper studies and discusses the navigable flow conditions, and discusses the influencing factors and calculation methods of navigation of inland river ships from several aspects, such as channel depth, channel width, channel curvature radius, bridge height across the river, flow field distribution, etc. A module for calculating the boundary value of navigable flow conditions is developed. In the aspect of shipping early warning technology, the platform obtains the water regime information of the upstream monitoring station, uses the two-dimensional hydrodynamic model to simulate the navigable flow conditions, and obtains the waterway water depth, velocity and other flow conditions under the current water regime. Combined with the parameters and loading conditions of the target ship, as well as the information of bridges and bends, the navigable region of the target ship is calculated and analyzed by using the developed threshold calculation module of navigable flow conditions. According to the real-time feedback of GPS, the ship positioning information is calculated and analyzed. It can provide real-time safety warning for ships. The integration technology of 3D digital waterway platform is studied. The acquisition, transmission and storage methods of real-time hydrological data, ship GPS data and so on are discussed. The monitoring data, simulation data, visual data, etc. Finally, the three-dimensional digital waterway platform is established by combining the early warning data with the three-dimensional visualization system. The platform is based on the three-dimensional visualization space of waterway. Besides the three-dimensional visualization display of navigable related elements, combined with two-dimensional hydrodynamic model and navigation specification, the platform provides navigable information such as depth distribution map, velocity distribution map, airworthiness area distribution map and so on. Compared with the traditional two-dimensional electronic channel map, the three-dimensional digital waterway platform not only enhances the intuitiveness of navigation and management, but also increases the real-time distribution information of water depth and flow field in the waterway, so as to make full use of waterway transportation capacity. Improve shipping safety early warning ability to provide technical support.
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U697-39

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