[发明专利]三维数字航道图的生成与发布方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维数字航道图的生成方法，尤其是基于实时数据的三维数字航道图的生成方法。

背景技术

航运作为国家战略性基础产业，是综合运输体系的重要组成部分，也是实现经济社会可持续发展的重要战略资源。而航道数字化是航运信息化的重要组成部分与发展趋势，对内河航运的安全与高效管理有着举足轻重的作用。

信息化是实现内河水运现代化的关键。内河电子航道图（Inland Electronic Navigation Charts，IENCs）是数字航道的核心部分。当前主要采用基于二维矢量电子航道图辅以一系列决策分析系统对内河通航情况进行分析与管理。然而，随着内河水运事业的不断发展，内河通航情况、运输方式等都发生了巨大的变化，同时也带来了一系列新的问题。例如，大量新的沿江、跨江建筑物的修建使得内河航道环境日益复杂。二维矢量电子航道图与普通航道图一样都是基于抽象符号对现实世界的抽象与概括，不能直观的还原显示三维世界的真实信息，给使用者（尤其是非专业人士）辨识、分析与还原符号意义带来一定的困难。

三维可视化技术、空间信息技术等在数字地球领域已经有很多的研究和应用，但在智能航道研究方面国内外仍处于探索阶段。因此，仍然需要以三维的形式建立数字航道模型，该模型不仅具有河道水面的数据信息，而且还能真实的反映河底、河岸、沿江与跨江建筑物以及航标的真实空间信息，逼真的再现航道真实环境，解决二维电子航道图中的不足，并结合实际的地形、水情与实时的GPS定位信息等对航道通航情况进行分析，目的是通过对智能航运功能体系、水动力学模型并行计算技术、三维数字航道构建技术的研究，开发多体系协同集成的智能航运综合仿真系统，形成多体系协同的智能航运实时仿真技术等创新技术，提高航运管理的信息化水平与安全预警能力。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种三维数字航道图的生成方法，尤其是以下技术方案所确定的三维数字航道图的生成方法。

1、一种三维数字航道图的生成方法，包括：

（1）数字航道地形建模，包括大范围低精度地形建模和小范围较高精度航道地形建模；

（2）数字航道地物建模，包括普通地物建模与典型地物建模；

（3）基于osgEarth构建三维数字航道场景，包括高程层数据可视化、影像层数据可视化、模型层数据可视化；

（4）基于实时数据确定航道中船舶适航区域，包括：

步骤100，输入船舶参数，船舶参数包括船长、船宽、船高与吃水；

步骤200，获取（1）船舶数据，包括：经纬度、航速、航向角；（2）航道数据，包括：航道地形数据和地物数据；和（3）水流数据，包括：水深、流速、流向；

步骤300，计算最小通航参数阈值，包括最小航道水深、最小航道宽度、最小航道曲率半径、最小净高值和最小净跨值；

步骤400，确定适航区域，将航道中大于或等于所述最小通航参数阈值的区域标记为船舶适航区域。

OpenSceneGraph（OSG）是一个开源的三维引擎，被广泛的应用在可视化仿真、游戏、虚拟现实、科学计算、三维重建、地理信息、太空探索、石油矿产等领域。OSG采用标准C++和OpenGL编写而成，可运行在所有的Windows平台、OSX、GNU/Linux、IRIX、Solaris、HP-Ux、AIX、Android和FreeBSD 操作系统。osgEarth 是一款用于 OpenSceneGraph（OSG）中的规模化3D地景渲染工具箱，只需创建一个简单的 XML 文件，指向影像、高程和矢量模型信息，导入 OpenSceneGraph 中，即可实现渲染。

2、根据技术方案1的三维数字航道图的生成方法，其中：

步骤100，输入船舶参数，船舶参数主要包括船长、船宽、船高与吃水；

输入船舶参数可以有两种方式；一种是从数据库中选择已备案的船舶，可以从数据库中选择一条需要船舶，选择好后该船舶的参数信息（船长、船高、船宽与吃水）自动录入系统船舶参数栏中；另一种是针对数据库中缺乏的船舶信息，手动进行船舶参数输入，输入的信息主要包括船长、船宽、船高与吃水；

步骤200，获取（1）船舶数据，包括：经纬度、航速、航向角；（2）航道数据，包括：航道地形数据和地物数据；和（3）水流数据，包括：航道内如水深、流速、流向等水流数据；

船舶数据可以通过船载GPS接收机获取实时定位信息（经纬度，航速，航向角）；