ADCP实时海流信息在电子海图上的显示

摘要

实时海流信息对于保障进港船舶人命财产安全，提高船舶进港效率有着重要的影响。把实时海流数据与电子海图和精确定位信息结合在一起时，可以将海流信息在电子海图上直观的传递给航行者，既省去了航行者使用海流表进行海流推算的时间，提高了海流信息的准确度，又使得航行者可以根据海流的流速、流向合理的安排进港时间、进港路径，在保障了船舶人命财产安全的同时提高了船舶进港效率。
　　 本文以实时海流信息在电子海图上的显示为研究对象，研究了远程ADCP(声学多普勒流速剖面仪)实时海流信息无线传输方案。在海流数据中心解析ADCP原始数据后，对数据进行质量控制，保障海流数据的准确性。在ECDIS中增加定时器，实现海流信息在ECDIS上的实时更新、显示。
　　 本论文主要完成以下内容：
　　 (1)ADCP实时海流数据的采集与解析：
　　 使用RDI公司WorkHorse系列Rio Grande(瑞江牌)ADCP测量海流，并使用无线电台传输远程ADCP测量数据。介绍ADCP坐标系并解析ADCP测量数据，解析后的数据包含测量地点经纬度，各个水层剖面流速、流向、数据相关性(datacorrelation)、优良数据百分比(percent-good data)等信息。
　　 (2)ADCP实时海流数据的质量控制(Quality Control)与存储：
　　 通过分析ADCP测量数据的系统误差和随机误差，结合数据相关性、优良数据百分比、相邻水层各方向流速变化等信息设计出数据质量控制方案，依据数据质量控制理论对原始测量数据进行标记区分，并将满足质量控制的数据存入SQLServer数据库中。
　　 (3)符合IHO S-52规范的海流信息在电子海图上的显示：
　　 为方便海流信息在屏幕上的显示，依照IHO S-52规范对非重力流的制作要求，将海流尺寸从毫米单位转换成像素单位，将IHO S-52规范中海图符号的显示颜色由国际照明委员会(CIE)的Lab颜色模型转换成电脑显示器通常采用RGB颜色模型，制作完成海流符号。并参照计算机图形学中二维图形旋转理论、Visual C++MFC中CFont字体类使用方法，实现海流方向和海流大小在电子海图上的显示。
　　 (4)船舶端电子海图平台自动、定时更新海流数据
　　 在船舶端ECDIS中添加定时器功能，使得船舶端ECDIS定时访问海流数据中心服务器，获取最近时刻海流信息，将海流信息以一个新图层的方式叠加在ECDIS上，并实现海流数据的实时更新。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2本论文的研究意义

1.3水文气象信息在电子海图上的显示现状

1.3.1 ECDIS的发展现状

1.3.2水文气象信息在电子海图上显示现状

1.4本论文的主要工作

1.5本章小结

第2章 PORTS海流计的选用

2.1海流观测方式

2.1.1浮标漂移测流法

2.1.2定点观测海流

2.1.3航行中测流

2.2海流计

2.2.1机械旋桨式海流计

2.2.1电磁海流计

2.2.3声学多普勒流速剖面仪

2.3安装在PORTS中的海流计-ADCP

2.3.1声学多普勒效应

2.3.2 ADCP测流的实现

2.3.3 ADCP的测流模式

2.4本章小结

第3章 海流数据的传输

3.1通信系统的基本组成

3.2近海无线通信

3.2.1近海无线通信频段

3.2.2无线传输天线

3.2.3无线信号的传输距离

3.2.4近海移动无线通信网络

3.3无线通信的实现

3.3.1远程ADCP与数据中心的通信

3.3.2数据中心与船舶的通信

3.4本章小结

第4章 实时海流数据的采集与处理

4.1 ADCP测流数据的质量保证(Quality Assurance)

4.2 ADCP测量数据的误差来源

4.2.1 ADCP随机误差

4.2.2 ADCP系统误差

4.3解析ADCP数据

4.3.1 ADCP坐标系

4.3.2 ADCP标准数据格式

4.3.3解析ADCP数据

4.4 ADCP数据质量控制

4.4.1 ADCP数据质量控制理论

4.4.2 ADCP解析数据的二次处理

4.5将海流数据存入SQL Server数据库

4.5.1 SQL Server数据库简介

4.5.2 IHO S-57中有关海流属性的规定

4.5.3海流数据存入SQL Server

4.6本章小结

第5章 实时海流在电子海图上的显示

5.1坐标转换

5.1.1与电子海图相关的三种坐标系

5.1.2墨卡托投影正反变换

5.1.3墨卡托平面坐标与屏幕坐标的相互转换

5.2海流显示算法研究

5.2.1 IHO S-52表示库中海流符号的规定

5.2.2与电子海图相关的三种颜色空间

5.2.3海流符号的绘制

5.2.4 ECDIS中海流的颜色

5.2.5海流的方向

5.2.6海流的流速

5.3海流数据的实时更新

5.3.1访问SQL Server

5.3.2计算的海流显示位置

5.4添加海流图层

5.4.1海图图层

5.4.2设备上下文(Device Contexts)

5.4.3双缓存机制

5.4.4海流图层的实现

5.5海流在电子海图上的显示效果图

5.6本章小结

第6章 总结和展望

6.1结论

6.2主要工作

6.3展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致 谢

研究生履历