基于极球面投影的极区格网等角航线

针对传统极区航行通常采用格网导航执行大圆航线,大圆航线上格网航向角不同不利于航行控制以及大圆航线在极区投影图上不完全投影为直线引起固有原理性误差的问题,借鉴中低纬度地区等角航线上地理航向角相等以及在墨卡托投影图上为直线便于航行控制和绘算的思想,提出了一种在极球面投影图中表现为直线的"等角航线"——格网等角航线。在研究双重投影的极球面投影以及格网导航方法的基础上,提出了格网等角航线的定义,推导了航线方程,并根据该航线的航程和航向角计算方法进行航线仿真设计。理论分析和仿真验证表明:航线上格网航向角处处相等,在极区投影图上表现为直线;格网等角航线与大圆航线、大椭圆航线相近,航程较短。因此,极区格网等角航线可以与格网导航方法、极球面投影精确配合应用,适合于极区航行。     

大地坐标系换代对海图的影响分析

简要介绍2000国家大地坐标系和海图常用坐标系,利用Bursa坐标转换模型,计算得出我国及周边海域范围内的1954北京坐标系坐标值到2000国家大地坐标系之间的改正量.同时将两坐标系的经纬度值分别投影到基准纬线为0°和30°的墨卡托平面坐标上,获得墨卡托平面的改正量,并对改正量的变化进行定性和定量的分析,给出相应结论.     

基于ArcEngine电子海图显示技术与实现

电子海图在当前海洋导航定位中的作用越来越大。本文重点研究电子海图显示过程中涉及到的相关技术,利用GIS ArcEngine技术实现Shapefile格式电子海图的读取与显示,按照S-52国际标准完成对电子海图渲染,利用墨卡托投影将平面坐标转换为地理坐标实现电子海图精确定位,将电子海图Shapefile属性数据转换为GeoDatabase提高电子海图显示速度。电子海图显示效果与功能表明,本研究具有较高实用价值和应用前景。     

利用双重投影改进横墨卡托投影极区应用方法

针对球体横墨卡托投影与基于地球椭球体的导航设备结合使用存在误差以及传统椭球横墨卡托投影依据经差分带不适用于极区的问题，在分析双重投影可用于极区存在计算奇异和计算溢出问题的基础上，研究了一种基于双重投影的横墨卡托投影极区应用改进方法。首先利用函数等效变换和经线长度比计算公式推导出椭球投影到球体上的坐标变换、球体半径和长度比计算公式，然后利用分段函数的方法研究了球体横墨卡托投影计算公式，综合两个阶段给出了完整的坐标变换公式和长度比计算公式，最后推导了子午线收敛角计算公式。理论分析和算例仿真表明，该改进方法能够解决极区投影计算奇异和计算溢出问题，近极点地区长度变形较小，且与导航设备采用的地球模型一致，可消除由于地球模型不同引起的误差，提高航海绘算精度。     

基于等距圆的极球面投影距离量测方法

研究了极球面投影海图上准确便捷地量测距离的方法。推导了极球面投影下大圆航线和等角航线的方程,形状分析表明极区宜采用大圆航线量测距离;根据极球面投影下直线的几何意义推导了其距离计算公式,距离差值分析表明可用直线代替大圆航线准确量测距离;根据极球面投影上小圆线投影为圆的性质,提出了一种基于等距圆的准确便捷的距离量测方法,以满足极球面投影海图的极区导航应用需要。     

斜轴墨卡托投影在世界地图表达中的应用

针对目前常用的几种世界地图投影中,南北极区的投影变形较大,且各大洲与南北极区的相对位置关系描述得并不十分准确的问题,需要寻找一种适用于小比例尺世界地图的投影方法,克服传统小比例尺世界地图在极区附近投影变形较大的缺点,保证各大陆的轮廓完整性以及投影变形。以墨卡托投影及其衍生投影为研究对象,对比分析了正轴、横轴和斜轴墨卡托投影,发现斜轴墨卡托投影在新极点选取合理的情况下,可以较好地表达世界范围内包括南北极区在内的主要陆地形状与它们之间的相对位置关系。给出了斜轴墨卡托投影应用于小比例尺世界地图时的地理坐标,并展绘了新极点下的世界地图,对比分析了新投影下的主要陆地面积变形情况。在斜轴墨卡托投影展绘的世界地图上,可以从全局视角描述北极航道、跨越北极区域的航空线路、一带一路等线路,为研究与分析提供可视化载体。     

融合速度和方向信息的船舶位置高精度预报

船舶位置信息的准确性和实时性是其导航避碰的重要依据,传统自动识别系统(automatic identification system,AIS)获取的船舶位置信息存在精度不足和动态信息滞后等缺点,制约了导航预警的性能。基于AIS采集数据,分别解码出船舶位置、速度和航向信息,采用静态试验测试其精度,结果发现位置精度波动较大,速度和航向精度较为稳定。提出利用船舶当前位置、速度和航向计算下一时刻船舶位置,与AIS实测位置比较,检验定位信息是否含有粗差,提高船舶定位的精度;将船舶位置信息、速度信息和航向信息作为观测值,建立统一的多类观测值高阶多项式模型,预报船舶下一时刻位置,实现船舶位置的实时获取。结果表明,当剔除位置粗差时,预报精度可达1m。     

地理信息服务在航海中的应用

及时、准确的海上环境信息是船舶安全航行的重要保障.随着海上交通日益繁忙,当前以海图等航海图书资料为主的静态化信息获取方式已不能满足船舶航海需求,给船舶安全带来潜在威胁.将地理信息服务应用于航海,依靠现代化数字通信技术,建立一种实时动态、基于位置、按需服务的地理信息服务运行体系.测试结果表明,地理信息服务技术可以满足现代化航海中对动态变化的海上安全信息的需求,能帮助提高船员效率和船舶航行的安全性.     

极地海区等距离正圆柱投影平面上等角航线的展绘方法

墨卡托投影由于其纬度渐长的特性导致在极地海区投影存在严重的长度变形,无法在南北纬80°以外高纬度海区航海图中较好地应用。将长度变形程度明显低于墨卡托投影的等距离正圆柱投影作为极地海区的海图投影,研究了该投影平面中等角航线在极地海区的展绘方法。建立了等距离正圆柱投影平面上等角航线方程并对其曲率进行了分析,推导了绘制一般曲线形态的"以直代曲"公式;最后提出了一种可满足给定精度要求的等角航线展绘算法。实验结果表明:该算法简单易行,可在海图编绘规范规定的误差范围内,实现等角航线的精确展绘。     

海图线状要素之间最短距离的解算方法

线状要素是海图上大量存在的最基本的制图要素,求解两线状要素间的最短距离一直是海上航行的重要研究内容,且在其他方面也有重要应用.讨论了"不作离散转换的两线要素间距离的求解"、"一线要素转换成离散点的两线要素间距离的求解"和"缓冲区分析法"等几种基于矢量数据的求解方法.