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原文传递航海保障信息服务关键技术研究

论文题名：	航海保障信息服务关键技术研究
关键词：	航海保障;电子海图;安全信息;数据交互
摘要：	航海保障是支撑海事、航运事业发展的重要一环，具有显著的技术性和公益性特征。航海保障所研究和使用的技术方法是确保船舶安全航行，减少海上交通事故，保护海上生态环境的重要手段。近年来，随着科学技术的进步，航海保障的形式形态发生改变，为船舶提供的服务逐渐从传统纸质化和模拟化向数字化方向转变。数字化航海保障信息的提供方式可有效弥补传统航海图书资料在信息时效性和便利性方面的不足，为船舶提供便利的导助航决策参考。　　然而，数字化仅解决了船员对于航海安全信息的低层次需求，即信息从纸上跃然到机器上。这一步仅改变了信息的载体形式，但不能满足船员在多种场景下对于安全信息实时化、图形化、按需化的高层次需求。现阶段仍未建立起面向服务的信息提供运作机制，船岸间存在信息断层。另外，航海类安全信息在编排生产、信息交换和可视化在理论和实践中仍存在诸多亟待解决的关键技术问题，如缺失基于地理信息的数据模型/标准、海上多模通信条件下的带宽限制和链路筛选问题、多源异构信息的协同处理和可视化问题、船载终端功能单一造成的信息分离问题等。　　针对上述问题，本文采用一种理论与应用相结合的研究方法，首先研究提出智能化航海保障的基本内涵，构建航海保障信息服务体系的基础框架；在此基础上，进一步研究和解决航海保障信息在船岸间智能交互和应用过程中涉及的若干关键技术问题。主要研究内容如下：　　1．研究和构建了一种通信手段独立的、组件式的航海保障信息服务运行机制，采用面向服务的PnP（即插即用）方式无缝链接机制内各组成部分，可智能化地为船舶提供泊位到泊位间所需的安全信息。首先，在智能化航海保障的框架下，提出了航海保障信息服务体系的基本构成和内容之间的关系，从整体上把握不同航海保障信息服务的适用范围和应用选取原则；在此基础上创建了一种面向服务的航海信息服务运行架构，并提出了各个组成部分的要求和建立方法；然后分别从在数据采集、建库和数据交换角度具体研究体系架构有效运行所需的基础设施，包括基于海洋空间数据基础设施和基于自发地理信息的数据获取和处理技术，设计了航海保障信息服务体系运行所需标准体系和静态、动态数据库。　　2．研究和创建了一种面向航海保障信息服务的地理信息数据模型和服务模型，为信息服务数据编码、交换、融合处理和可视化应用提供一致性框架，数据可实现电子海图、海上安全信息和S-100（通用海道测量数据模型）数据间的无缝交互。　　3．研究和实现了“互联网+”模式的船载电子海图显示与信息系统（ECDIS），为航海保障信息服务落地应用提供智能化终端支持。采用基于最大最小比例尺的电子海图数据加载策略，解决了S-57（数字海道测量数据传输标准）电子海图存在的可视化差异现象。重点研究了新一代电子海图（S-101）的可视化关键技术，分别从S-100图示表达机制、图示表达目录、规则、符号库等方面进行深入解析，并予以测试。针对多源异构信息服务数据可能导致的终端显示混乱问题，提出了以预置模式和融合等级为基本处理单元的数据可视化融合处理的基本理论方法，可支持电子海图、航海保障信息数据和S-100数据的协同显示。　　4．研究和提出了一种面向GMDSS（全球海上遇险和安全系统）信息交换机制的服务分类与编码方法。重点研究了IMOe-Navigation战略中归纳总结的海事服务，分析提炼了航海保障信息服务的基本内容构成和服务场景。基于面向服务的数据模型，采用双向解析的半结构化文件编码方法，进一步扩展了GMDSS框架下的多模通信融合信息交换模式，同时满足移动互联网、VDES（甚高频数据交换）以及北斗短报文等的通信要求。以航线检查服务、三维高密度水深数据、实时富余水深服务、数字航海警告等数据服务类型为例进行建模、编码和实现。
作者：	洛佳男
专业：	软件工程;图像传播工程
导师：	万晓霞
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉大学
学位年度：	2019