基于水深数据的机动安全航行海域的选取和分析

为提高船舶在特殊情况下的航行机动性,增强海图上危险障碍物的表现力,对数字海图上满足船舶机动安全航行的海域进行了选取和分析。文章重点阐述了在水深数据的基础上利用Delaunay三角网选取船舶安全航行海域以及运用缓冲区技术对障碍物进行重点显示。通过编程实现对结果进行分析,达到了预期效果。     

合理设置ECDIS水深参数的讨究

ECDIS是电子海图显示与信息系统（Electronic Chart Display and Information Systems）的简称,俗称电子海图。根据SOLAS相关规定,目前配备ECDIS已经成为大多数国际航行船舶的强制性要求。ECDIS的安全参数设置关系到船舶的航行安全,其中水深参数的设置直接关系到船舶能否安全通过受限水域。ECDIS的水深参数共有安全等深线（Safe Contour）、浅水等深线（Shallow Water Contour）、深水等深线（Deep Water Contour）和安全水深（Safe Depth）四个参数。ECDIS默认安全水深和安全等深线均为30米,不同船舶的吨位尺度大小差别很大,显然船舶使用默认值30米作为航次的安全水深和安全等深线是不合适的,船舶应根据实际吃水和航行环境来设置合理的等深线和安全水深。本文就各水深等深线和安全水深在ECDIS的作用,及如何合理设置这些水深参数做出理论性讨究。     

基于Delaunay三角网的大规模航道地形构建及疏密控制*

针对大规模航道地形绘制效率低等问题，通过离散航道水深数据构建地形三角网格，借鉴LOD思想对网格进行疏密控制与显示。采用一种基于Delaunay三角网的方法构建航道地形，利用alpha-shapes边界提取方法对Delaunay三角网进行优化；提出利用网格划分法控制网格的疏密，通过比较克里金插值模型的拟合效果选择适合的变异模型，解决水深点采样不足、场景绘制效率低等问题。应用结果表明，上述方法可用于大规模航道地形的实时绘制。     

航道水底地形建模比较研究

本文论述当前航道多波束水深测量数据特点、DEM结构模型以及建模方法,选择了格网DEM作为航道水底建模数据格式;然后依托Arc GIS平台内嵌的两种国内外广泛应用的建立格网DEM的方法—由TIN(不规则三角网)生成格网DEM和基于ANUDEM生成格网DEM,对长江某段航道进行了水底DEM构建;最后通过回放两类方法生成DEM的等深线与现有的等深线对比,分析了其精度。     

安全等深线和安全水深的设置

<正>0引言电子海图显示与信息系统(ECDIS)作为现代航海中的1项新技术,在保障船舶航行安全、预防船舶搁浅等方面发挥着显著作用。其中,安全等深线和安全水深的设置决定ECDIS防搁浅功能的发挥程度。本文探讨船员在正确设置安全等深线和安全水深时应考虑的各项因素,从相关法规要求、功能实现、人为因素等方面提出建议,供行业人员参考。     

谈ECDIS中的安全等深线问题

由安全等深线定义对本船航行有威胁的浅滩和孤立危险物是ECDIS智能的重要体现。首先,介绍在ECDIS中设置的安全等深线和实际显示的安全等深线之间的关系;然后,讨论ECDIS如何通过安全等深线动态地定义、显示、警告浅滩和孤立危险物,以帮助船舶驾驶员了解安全等深线在ECDIS中的重要地位,实现使用ECDIS提高航行安全的目的,避免事故发生。     

新型等深线生成方法研究与应用

针对传统的等深线生成方法主要基于不规则三角网(TIN)模型构建,在内河航道领域应用存在一定的局限性,需要内业人员花费较多的时间进行人工干预处理,本文提出一种基于薄板样条函数(TPS)模型构建的新型等深线生产方法,并将其应用于等深线的生产实际。将该方法与采用不规则三角网模型生成的等深线进行对比分析,结果表明基于TPS格网的等深线绘制方法更为准确、人工修整所需时间较短且线形更为美观,在一定程度上提高了等深线数据的质量与生产效率。     

一种建立海底格网数字高程模型的插值方法

自然邻点插值性能优良,但不适用于约束域,为建立与矢量电子海图对应的海底格网数字高程模型,把协调Delaunay三角剖分的思想融人自然邻点插值,提出协调自然邻点插值算法,简化了构建二阶约束Voronoi单元的过程.采用真实海图进行试验,由矢量海图中的水深要素和海岸线岛屿要素构建海底规则格网数字高程模型.经试验对比,协调自然邻点插值在细节反映能力优于不规则三角网插值,是一种可用于二维约束域插值问题的方法.     

基于Delaunay三角网的骨架提取算法研究

对目标图像提取其骨架,在目标检测、图像编码等计算机视觉、图像处理与模式识别领域有着广泛的应用。本文提出了一种基于Delaunay三角网的骨架提取改进算法,给出了实验效果。     

长江电子航道图可航水域动态计算模型研究*

基于长江电子航道图系统,研究可航水域动态计算的数学模型及算法,使其能够根据用户指定的船舶吃水需求,结合实时或预测水位,计算并更新可航水深范围,以辅助船舶驾驶员确定可航水域并选择合理航线。该研究的关键在于,如何基于航道水深数据特征选取合适的水深数据动态插值算法、TIN模型生成算法、等深线追踪算法、等深线光滑算法等。最后,依托ArcGIS的二次开发功能和空间分析工具,完成电子航道图可航水域动态计算工具集的研制。     

凹包内散乱点集Delaunay四面体角度剖分算法

在邵铁政[1]三维空间散乱点集Delaunay四面体剖分算法的基础上,提出了一种不含有除法运算(不存在被0除或丧失计算精度的情形)的通用的判定空间两三角形内交的算法,可以实现凹包内散乱点集的Delaunay四面体剖分。该算法已经通过Fortran语言编程实现并且给出了算例。     

海洋数值计算中非结构化网格自动剖分的改进算法

基于Delaunay三角化技术,提出了一种对任意平面区域三角形网格自动剖分的改进算法。该算法在网格质量判断方面,提出了一个新的几何参数,即过渡因子β,该参数结合了三角形形状因子和三角形外接圆无量纲半径,它不仅能够实现网格疏密区域的平稳过渡,而且能够保证三角形最大可能的接近正三角形;在向计算区域内加点方面,提出了列表排序法,该方法能够保证新增的网格点整体质量向好的趋势发展;最后利用迭代的Laplacian算法对生成的网格进行光滑处理。该改进算法具有区域适应性强、网格质量高、自动化程度高的优点。     

任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分在水动力数值模拟中的应用

针对任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分问题提出新的计算方法,在不改变原点集的条件下找到任意Delaunay三角形后,随即判断其外接圆上是否存在其他的共圆点;在找到共圆点后,采用简单策略生成共圆点所围区域的三角网格,并对给定原始边界穿越共点圆的情况进行算法讨论。该算法在水动力数值模拟过程中增加的计算量较少,能取得较好的数模计算效果。     

一种三角形网格自动生成技术

在研究总结目前流行的三角形网格自动生成法的基础上,提出前沿生成与Delaunay三角化组合起来的三角形自动生成方法。该方法解决了Delaunay法中离散点域的构造问题,不会产生重合点,不用进行点集排序和坏点剔除,同时避免了前沿生成法中过多的校验。该法计算效率高,对复杂边界适应性好,可实现三角形尺度的渐变过渡。应用该方法成功进行了三峡电站日调节数学模型计算域的自动剖分。     

凸包内空间散乱点集Delaunay四面体角度剖分算法

提出空间散乱点集Delaunay四面体剖分的一种新算法,定义了一个新的Delaunay四面体判定标准即最大球缺角,并在Fortran平台上实现了这种算法,验证算法的准确性和高效性,对于解决空间De-launay四面体剖分来说是一个新的计算思路。将Delaunay四面体的判定改进为量化的判定,这样的判定方法相对以前的方法更容易、更快捷。     

多无人水下航行器协同导航与定位研究

提出一种基于移动长基线的多无人水下航行器协同导航与定位方法.多无人水下航行器协同导航与定位方法对于解决大水深和远航程问题至关重要,在移动长基线算法中,主UUV装备高精度导航设备作为移动长基线节点,而从UUv装备低精度导航设备,两者之间通过水声装置米相互定位,利用传统几何关系解算从UUV,位置的算法将产生很大误差.基于扩展卡尔曼滤波的移动长基线算法能有效融合内部和外部传感器信息,提高导航精度.仿真试验对此进行了验证.     

三峡水库蓄水后宜都水道演变及航道变化

依据蓄水前后原型观测资料,分析了三峡工程蓄水前后宜都河段——三峡枢纽下游的低水分汊河段的河势和河床冲淤变化情况及其对航道的影响,并对该河段的演变趋势进行了预测。结果表明,来沙量减少使宜都水道冲刷,沙泓上浅区冲刷下切,而下浅区以冲滩为主,石泓深泓冲刷下降,南阳碛冲刷缩小,分流格局有发生变化的趋势。沙泓上浅区航道条件改善,但下浅区航道展宽左摆,发展下去不利于航道维护。     

长江中游牯牛沙水道碍航原因分析

针对牯牛沙水道航道问题,根据近50年河道实测地形资料,分析了牯牛沙水道河床演变特点、碍航特性及浅区成因。结果表明:牯牛沙水道碍航主要是由于过渡段河道宽浅。虽然近年来该河段已实施的一期工程抑制了牯牛沙边滩的冲刷后退,但一期工程高程较低,未改变过渡段宽浅的河道格局,过渡段水流分散,洪枯水流路不一致,一期工程还不能完全有效导引水流冲刷过渡段浅埂,造成过渡段航槽时而出浅;且三峡工程蓄水运用后汛后退水期缩短,浅滩退水冲刷强度减弱,航道条件难以保持稳定的4.5 m水深。     

长江下游口岸直水道鳗鱼沙浅滩段河床演变与航道整治思路

鳗鱼沙浅滩位于长江下游口岸直水道下段,属典型的顺直宽浅水下分汊型沙质浅滩。演变分析表明该段的航道条件与鳗鱼沙心滩形态密切相关,当鳗鱼沙高大完整时,航道条件就好;反之,航道条件就差。本段顺直宽浅河床形态决定了该段滩槽不稳定的现象将长期存在,特别是上游来沙量的减少,将导致心滩易冲难淤,碍航问题将更为严峻。在总结河段浅滩碍航特性的基础上提出了保持现有一滩两槽格局、加高加大心滩、调整滩槽水流分布、增加浅区的冲刷能力的整治思路,以期解决口岸直水道鳗鱼沙浅滩段的碍航问题。     

长江口深水航道边缘水域浅点控制标准研究

长江口水文泥沙条件复杂、河势多变,深水航道回淤时空分布规律复杂,航道边缘水域出现浅点难以避免。分析长江口10.0 m航道维护期及12.5 m航道试通航期的航道边缘水域浅点分布情况,初步研究航道边缘水域浅点率的影响因素,提出的长江口深水航道边缘水域浅点控制的建议标准得到采纳,取得良好的应用效果。