基于GIS平臺的航標信息一體化技術研究

李光

摘 要：航標是重要的助航標志，可靠的地理定位信息對于航標的使用起著重要的作用，文章首先對GIS技術和相應航標應用進行了概述，隨后，對GIS平臺在航標建設中的具體應用從網絡構建、多維度系統搭建和配布三個方面進行了研究，相應的研究結果為航標信息一體化建設提供了相關思路。

關鍵詞：航標 GIS 一體化

航標是助航標志的簡稱，是一種重要的港口支撐載體，標識航道方向、界限和障礙物，類別主要包括河標、沿岸標、導標、過度導標、收尾導標、側面標等，航標對國家海洋開發、海防建設以及水運、漁業有著重要的支撐作用。隨著科學技術和航運技術的發展，現代船舶技術的提高，相應的港口引導設備也需要進行鞥新，需要在復雜水域更準確的得到助航信息。借助計算機技術的不斷發展，更多的智能裝備和技術也應用在了航標的使用中，獨立體系、先進的航標信息系統建立和實施應用已經貢獻了實際的價值，GIS系統是重要的地理定位技術，將該技術應用在航標建設之中，可以很好的優化助航設備的發展。GIS技術是一門綜合的應用技術，地理學、地圖學、遙感學和計算機科學是構成GIS技術的基礎，作為一種計算機工具，GIS技術可以對空間信息進行分析和處理，利用大數據操作，實現信息系統集成，高效的幫助相對應的實施平臺完成高精度計算目的。

1.助航系統網絡構建

目前，多數的航標系統均是獨立運行，航標內部的控制電路相對來說比較簡單，設備的穩定性也有待增強，因此，多數航標沒有和地面或者遠程中心實現良好的信息交換，助航信息不能第一時間和岸站互通有無，而一旦航標出現故障，岸站可能無法獲得有效的信息進行補救，導致管、維修和應用的成本較高，因此，需要高效的GIS地理信息技術為航標的技術更新提供支撐。

在進行系統搭建之前，需要首先設計航標和岸站的網絡互聯，基于航標系統的地理屬性，系統網絡可以采用GPRS結合局域網的方式，通過GPRS網絡傳送到具體有固定IP的監控中心。GIS平臺需要GPRS的網絡連接，最后在平臺上獲得電子地圖的位置，便可以對位置和狀態進行監控，另外，監控中心還可以利用GPRS或者是GSM的信息發送功能，發送控制信號，實現終端和監控中心之間的動態信息交換，基于GIS平臺的網路連接搭建如圖1所示。

搭配結構上說，航標終端可以采用兩個CPU結構，其中一個CPU負責監控，另一個CPU負責定位和狀態信息的獲取，監控模塊主要負責終端設備的各項運行參數分析，主要包括電源模塊、光電路檢測模塊、驅動和狀態監測模塊。監控模塊對通信數據的保護需要嚴格遵守協議信息，信息頭、保留位、控制電臺、信息序號、協議號和內容的長度需要嚴格遵守。最后的GIS定位軟件設計可以通過四個層次來展開，分別是硬件的抽象層、驅動層、API層和應用層。硬件抽象層主要針對硬件平臺，是在程序文件中將所有硬件和軟件接口相關描述為硬件的抽象層，驅動層外設完成提供的基本功能所需要的程序、數據總和。API層在基于驅動層和硬件抽象層基礎之上，實現設備基本功能單元的模塊、數據的總和，應用層主要面對應用算法、應用數據處理程序和數據代碼的總和。

2.多維度GIS航標平臺搭建

多維度GIS航標平臺值得是將航標的空間數據展現在多維度空間上，將海洋的信息反映三維空間坐標和時間坐標上，其中的關鍵技術是數據庫的建設、航標建設和監控應用程序開發，從系統搭建上看，主要分為維護層、業務層、多維度顯示層等結構，這樣的結構設計可以和網路環境相對應，可以實現系統的互聯。系統數據和CPU控制中心存在接口，數據內容包括航標發布系統，航標遙測遙感系統和數據共享機制等交換技術。多維度模型主要包括多維度場景，航標監控響應模塊、航標設置模塊、AIS數據交互模塊、場景管理模塊，每個模塊都包含網絡管理和基礎海量數據庫，可以對航標平臺起到支撐作用。

從功能上來說，航標多維度GIS系統是復雜的交互式三維仿真和場景數據動態變化的系統，實時監控模塊包括航標狀態的查詢和分析、航標狀態設置、航標故障實時報警和航標多維路徑巡查功能。航標狀態查詢和分析在于尋檢有遙測遙控終端的航標工作狀態數據，隨后，根據航標工作的參數對尋查的數據進行自動查看，在網路的基礎之上實現報警功能。多為數據的生產包括三維船舶自動生成，時間軸數據，船舶接觸航標報警，航道過往船只在監控等。另外，還包括場景管理，場景管理的基礎是系統提供的仿真和漫游功能，包括航道的潮汐模擬、風浪特效的生成等三位數據，時間包括過去時間的研究以及未來時間可能發生事件的預測。航標多維GIS系統在航標設置和管理中的作用非常巨大，可以用最直觀的再現航標設置后的效果，對航標設置方案的審定和選擇，最終實現航海監控者對現場整體環境的觀察，成為了一種快速的實現手段。

3.系統配布優化

GIS航標管理是一項建立航標信息管理探索的關鍵技術，對關鍵技術的要求首先需要從數據的管理入手，針對不同的港口情況，可以引進航道信息編碼和航標信息的圖庫，利用分類碼讓看似混亂的GIS數據和系統的編碼器相連，編制具備獨特風格的航標專用配布圖。航標優化配布的主要目的是在各種影響之下，對航標進行最早的位置調整和研究，準確的反映出航道的變化，前提上說，需要對歷史數據分析，構建系統該模型，同時，進行標位的預測，并對配布的結果進行整體評價。

在對GIS技術進行應用的過程中，需要需要考慮到其他影響因素，例如能見度、風向、風俗、水流情況，浪花，港口航道的長度，船舶流量等，任何一種因素的存在都有可能對結果產生影響，根據以上因素建立的COM對象，存儲在DLL模型庫中，而且根據實際的應用需要進行新建模型的預測和分析，最終得到影響航標配布工作因素的目標函數動態鏈接庫，應用多維度的模型進行航標的配布工作指導和管理，充分發揮出航標配布的功能，如圖2所示，為某航標管理結構的配布網絡簡圖。

4.總結

GIS地理信息系統技術可以很好的對航標的設計、搭建和應用起到良好的支撐作用，可以有效的增強航標的工作效率，縮短維修時間，優化工作流程，提高船舶航行安全，但相對來說，目前該技術應用的全面性還需要進一步提高，例如文中提到的多維度航標配布系統搭建，為未來的工作當中，應該更多的著眼于更全面的地理信息系統應用。

參考文獻：

[1]葉新源.航標網絡GIS助航信息系統的構建[J].船海工程.2007（4），107-110.

[2]樂奇博.探究航標三維GIS系統的構建與應用[J].珠江水運.2017（13）71-72.

[3]彭國均.航標三維GIS系統的構建與應用[J].地球信息科學.2005（1），92-97.