基于GIS平台的航标信息一体化技术研究

李光

摘 要：航标是重要的助航标志，可靠的地理定位信息对于航标的使用起着重要的作用，文章首先对GIS技术和相应航标应用进行了概述，随后，对GIS平台在航标建设中的具体应用从网络构建、多维度系统搭建和配布三个方面进行了研究，相应的研究结果为航标信息一体化建设提供了相关思路。

关键词：航标 GIS 一体化

航标是助航标志的简称，是一种重要的港口支撑载体，标识航道方向、界限和障碍物，类别主要包括河标、沿岸标、导标、过度导标、收尾导标、侧面标等，航标对国家海洋开发、海防建设以及水运、渔业有着重要的支撑作用。随着科学技术和航运技术的发展，现代船舶技术的提高，相应的港口引导设备也需要进行鞥新，需要在复杂水域更准确的得到助航信息。借助计算机技术的不断发展，更多的智能装备和技术也应用在了航标的使用中，独立体系、先进的航标信息系统建立和实施应用已经贡献了实际的价值，GIS系统是重要的地理定位技术，将该技术应用在航标建设之中，可以很好的优化助航设备的发展。GIS技术是一门综合的应用技术，地理学、地图学、遥感学和计算机科学是构成GIS技术的基础，作为一种计算机工具，GIS技術可以对空间信息进行分析和处理，利用大数据操作，实现信息系统集成，高效的帮助相对应的实施平台完成高精度计算目的。

1.助航系统网络构建

目前，多数的航标系统均是独立运行，航标内部的控制电路相对来说比较简单，设备的稳定性也有待增强，因此，多数航标没有和地面或者远程中心实现良好的信息交换，助航信息不能第一时间和岸站互通有无，而一旦航标出现故障，岸站可能无法获得有效的信息进行补救，导致管、维修和应用的成本较高，因此，需要高效的GIS地理信息技术为航标的技术更新提供支撑。

在进行系统搭建之前，需要首先设计航标和岸站的网络互联，基于航标系统的地理属性，系统网络可以采用GPRS结合局域网的方式，通过GPRS网络传送到具体有固定IP的监控中心。GIS平台需要GPRS的网络连接，最后在平台上获得电子地图的位置，便可以对位置和状态进行监控，另外，监控中心还可以利用GPRS或者是GSM的信息发送功能，发送控制信号，实现终端和监控中心之间的动态信息交换，基于GIS平台的网路连接搭建如图1所示。

搭配结构上说，航标终端可以采用两个CPU结构，其中一个CPU负责监控，另一个CPU负责定位和状态信息的获取，监控模块主要负责终端设备的各项运行参数分析，主要包括电源模块、光电路检测模块、驱动和状态监测模块。监控模块对通信数据的保护需要严格遵守协议信息，信息头、保留位、控制电台、信息序号、协议号和内容的长度需要严格遵守。最后的GIS定位软件设计可以通过四个层次来展开，分别是硬件的抽象层、驱动层、API层和应用层。硬件抽象层主要针对硬件平台，是在程序文件中将所有硬件和软件接口相关描述为硬件的抽象层，驱动层外设完成提供的基本功能所需要的程序、数据总和。API层在基于驱动层和硬件抽象层基础之上，实现设备基本功能单元的模块、数据的总和，应用层主要面对应用算法、应用数据处理程序和数据代码的总和。

2.多维度GIS航标平台搭建

多维度GIS航标平台值得是将航标的空间数据展现在多维度空间上，将海洋的信息反映三维空间坐标和时间坐标上，其中的关键技术是数据库的建设、航标建设和监控应用程序开发，从系统搭建上看，主要分为维护层、业务层、多维度显示层等结构，这样的结构设计可以和网路环境相对应，可以实现系统的互联。系统数据和CPU控制中心存在接口，数据内容包括航标发布系统，航标遥测遥感系统和数据共享机制等交换技术。多维度模型主要包括多维度场景，航标监控响应模块、航标设置模块、AIS数据交互模块、场景管理模块，每个模块都包含网络管理和基础海量数据库，可以对航标平台起到支撑作用。

从功能上来说，航标多维度GIS系统是复杂的交互式三维仿真和场景数据动态变化的系统，实时监控模块包括航标状态的查询和分析、航标状态设置、航标故障实时报警和航标多维路径巡查功能。航标状态查询和分析在于寻检有遥测遥控终端的航标工作状态数据，随后，根据航标工作的参数对寻查的数据进行自动查看，在网路的基础之上实现报警功能。多为数据的生产包括三维船舶自动生成，时间轴数据，船舶接触航标报警，航道过往船只在监控等。另外，还包括场景管理，场景管理的基础是系统提供的仿真和漫游功能，包括航道的潮汐模拟、风浪特效的生成等三位数据，时间包括过去时间的研究以及未来时间可能发生事件的预测。航标多维GIS系统在航标设置和管理中的作用非常巨大，可以用最直观的再现航标设置后的效果，对航标设置方案的审定和选择，最终实现航海监控者对现场整体环境的观察，成为了一种快速的实现手段。

3.系统配布优化

GIS航标管理是一项建立航标信息管理探索的关键技术，对关键技术的要求首先需要从数据的管理入手，针对不同的港口情况，可以引进航道信息编码和航标信息的图库，利用分类码让看似混乱的GIS数据和系统的编码器相连，编制具备独特风格的航标专用配布图。航标优化配布的主要目的是在各种影响之下，对航标进行最早的位置调整和研究，准确的反映出航道的变化，前提上说，需要对历史数据分析，构建系统该模型，同时，进行标位的预测，并对配布的结果进行整体评价。

在对GIS技术进行应用的过程中，需要需要考虑到其他影响因素，例如能见度、风向、风俗、水流情况，浪花，港口航道的长度，船舶流量等，任何一种因素的存在都有可能对结果产生影响，根据以上因素建立的COM对象，存储在DLL模型库中，而且根据实际的应用需要进行新建模型的预测和分析，最终得到影响航标配布工作因素的目标函数动态链接库，应用多维度的模型进行航标的配布工作指导和管理，充分发挥出航标配布的功能，如图2所示，为某航标管理结构的配布网络简图。

4.总结

GIS地理信息系统技术可以很好的对航标的设计、搭建和应用起到良好的支撑作用，可以有效的增强航标的工作效率，缩短维修时间，优化工作流程，提高船舶航行安全，但相对来说，目前该技术应用的全面性还需要进一步提高，例如文中提到的多维度航标配布系统搭建，为未来的工作当中，应该更多的着眼于更全面的地理信息系统应用。

参考文献：

[1]叶新源.航标网络GIS助航信息系统的构建[J].船海工程.2007（4），107-110.

[2]乐奇博.探究航标三维GIS系统的构建与应用[J].珠江水运.2017（13）71-72.

[3]彭国均.航标三维GIS系统的构建与应用[J].地球信息科学.2005（1），92-97.