原创《探究航标三维GIS系统的构建和应用》
本文是三维类大学毕业论文范文和航标和探究和GIS系统相关大学毕业论文范文。
摘 要：文章以我国航海保障工作的现状和成果作为主要背景,首先简明扼要的阐述了GIS技术的含义及内容,然后通过理论和实际相结合的叙述方式,从框架设计和功能结构两方面对GIS系统框架的构建加以分析,最后以航标模型以及仿真场景作为切入点,点明了GIS系统的构建与实际应用,可以说GIS系统的出现在不仅为航标的设置工作提供了便利,也在一定程度上提高了航标管理单位制定决策的科学性.
关键词：航标 三维GIS系统 构建与应用
根据国际海事组织（I M O）相关文件,e航海（e-N ig at ion）是指通过电子的方式,在船上和岸上,收集、综合、交换、显示和分析海事信息,以增强船舶泊位到泊位的全程航行能力,增强相应的海上服务、安全和保安能力,以及海洋环境保护的能力.e航海的最终目标是让“航行更安全,成本更低”（Makes Nigation Safer and Cheaper）.航标GIS系统的研究与应用,能够成为e航海的重要组成部分.
1．GIS技术概述
GIS的全称为地理信息系统,作为近几年新兴并且得到快速发展的空间分析技术,GIS技术最重要的作用在于对环境和相关资源进行应用的过程加以引导.GIS技术不仅能够对具有相应空间属性的资源信息进行科学、高效的管理,通过对资源管理及实践工作加以分析,保证用户所制定决策的科学性,还能够对处于不同时间范围内的资源环境变化趋势进行分析和对比,通过将数据的收集、分析和最终决策过程进行结合的方式,创建相应的意识流,在保证工作效率提高的基础上,实现我国资源环境的可持续发展.
2．航标三维GIS系统总体框架
2.1框架设计
航标三维GIS系统所研究的内容包括：研究并开发对航标进行设置和监控的程序,建设与三维海区场景相关联的数据库.也就是说在对GIS系统所对应的框架进行设计时,需要设计人员对数据关联、海上通信、计算机等相关技术进行组合应用,由此可以看出,GIS系统的特点为集成、拓展和优化.以业务需求为主要参考依据对GIS系统进行划分,可将其分为数据共享、场景维护、动态显示等多层结构,而以此结构为基础所构建的GIS系统,所面对的主要问题在于用户具有的不同需求,也就是说GIS系统需要根据用户所具有的不同需求对结构构成进行适当的调整.其中具有数据共享和场景维护双重作用的结构是GIS系统不可或缺的,可以说GIS系统需要依托于该结构的构建才能逐步开展相应的数据管理工作,因此,需要明确该结构的主要构成要素包括数据储存、数据接口和场景维护共三个部分.数据接口能够对现有航标数据进行高效整合,包括航标基础数据库和遥测系统、AIS系统等.场景维护需要以三维建模工具作为基础,对场景模型格式进行有效修改,并且为修改后的新模型提供相应的维护入口.动态显示层也就是通常意义上所说的前台用户端,它最主要的作用在于将处于二维空间的电子海图与三维场景相结合,并且通过相应的程序界面提供给用户,而用户则可以经由该界面对相应的操作进行完成.业务层指的是功能服务的平台,该结构是由航标监控、设置、数据生产和场景管理四个部分所构成.
2.2功能结构
2.2.1航标实时监控
常见的航标实时监控功能包括：航标遥测数据的查询、分析,航标故障报警,AIS轨迹回放等.查询和分析航标状态的目的在于了解航标的实时工作状态,并且对所获取数据与基础数据进行对比,确保航标的正常性；对航标故障进行报警主要指的是,一旦航标电压电流或位置等数据与设定值存在一定偏差,GIS系统能够在最短的时间内将航标所处三维位置进行确定,同时通过声响以及红色包围盒的方式进行报警.
2.2.2三维数据生成
三维数据生成主要针对的是船舶的自动生成、情况再现和航标报警三种情况.对船舶情况进行再现主要依托的技术为GIS系统所具有的储存功能,用户只需要打开相应的历史记录,三维场景就可以根据历史记录所提供的数据和内容,将船舶航行的情况进行再现；航标报警的前提在于GIS系统对船舶和航标间的距离进行检测,在发现二者的距离与安全范围不符时,GIS系统会在第一时间进行报警,并且通过声响以及红色包围盒的方式让值班员对航标情况进行注意,一旦有碰撞情况发生,则能够及时、准确的记录肇事过程,开展索赔工作.
2.2.3场景高效管理
场景管理作为GIS系统的基础性功能结构之一,它主要的作用在于对视镜进行仿真和漫游,也就是对海区的海面潮汐情况进行模拟、将场景属性和相关数据库内容进行关联以及风浪雾等特效的生成等.
2.2.4航标空间设置
常见的航标空间设置功能包括：航标位置的坐标设置、鼠标设置和自动设置,三维航标模型的编辑,航标数据的编辑等.航标位置的自动设置需要将现有的航标作为基点,以相应的距离为标准,在处于基点航标某一方向、特定距离的范围内设置相应航标；在对三维航标模型进行编辑时,首先需要将相应的模型库提供给用户,用户可以在该模型库内对不同类型的航标进行选择和应用,另外,用户还可以通过对航标颜色、尺寸和其他方面进行修改对模型库进行丰富和扩充.
3．航标三维GIS系统构建与应用
3.1航标模型的构建
在对三维的航标模型进行构建时,工作人员首先应当查阅所涉及到的航标基础数据,同时进行实地考察,这样做的目的在于对航标的类型、位置、数量和其他相关因素进行确定,然后再以此为基础对航标模型进行构建.在对航标模型的形状进行设计时,工作人员应当将面三维实体作为设计工作开展的基础,对航标模型分类拍摄,再从中选取与航标要求高度符合的模型设计,完成对航标模型的构建,保证最终构建结果的科学性.
3.2场景的仿真构建
GIS系统所应用的仿真平台应当在保证对仿真需求进行最大程度满足的基础上,减少硬件成本.在对场景进行仿真构建的过程中,首先需要对海域、航标以及其他相关物品的三维模型进行建立,并辅以相关的图像处理软件,改变模型纹理,使其与所需纹理相契合.然后再对所需三维场景进行创建和导入,这一步骤的意义在于对试点控制、对象时区、数据整合等相关状态进行有效控制,并将其呈现在用户的界面之上.而作为GIS系统的构建基础,在对航标三维和海域的场景进行构建时,工作人员应当明确需要三维建模的对象包括航标、港口码头、岛屿、桥梁、港口船只、城市建筑等,只有在保证上述对象建模真实感的基础上,才能实现对三维模型的高效、无缝组织.
在对岛屿、地形等三维模型进行构建时,工作人员可以将电子海图中呈现出的等高线数据作为基础,而所对应区域的纹理可以通过遥感卫星图获得.在对城市建筑、船舶等三维模型进行构建时,工作人员需要将对外观照片和相关数据进行获取作为前提,保证三维场景所呈现出的地理坐标能够和电子海图所呈现出的地理坐标完全一致.在对场景进行集成的过程中,工作人员需要按照特定的比例及要求,将航标、船舶和其他模型通过平移、旋转等方式在坐标中进行准确定位,最后再根据不同三维模型和属性的区别,建立相应的索引,并且对模型组织进行配置.
4．结论
综上所述,航标三维GIS系统能够将海域和相关航标所处的环境准确、真实的呈现在用户面前,而用户则可以通过GIS系统对自己所需信息进行获取,保证检验成果的有效性和所制定决策的科学性.上文以框架设计和功能结构作为切入点,对航标三维GIS系统框架的构建加以阐述,为工作人员提供了科学、系统的理论参考,为相关工作的开展奠定了良好的基础.
参考文献：
[1]冯笑雪.基于GIS的网络三维系统的构建及应用[J].电脑知识与技术,2016,24:55-56.
[2]杨洋.三维GIS表面模型切割算法研究[D].南京师范大学,2012.
[3]潘立武.虚拟流域技术及其在数字湖泊工程中的应用[D].华中科技大学,2014.
[4]王莹.流域监控三维GIS系统的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,2015.
[5]吴爽.基于三维GIS的区域发展辅助决策支持系统研究与实现[D].电子科技大学,2015.
三维论文参考资料：
总结:此文为一篇关于航标和探究和GIS系统方面的相关大学硕士和三维本科毕业论文以及相关三维论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
