电子海图最优航线自动生成算法的改进

从航路二叉树的构建、可操作性质量评价指标的构建以及最短距离航线算法与最短时间航线算法相结合三方面,初步探讨了航线自动生成的改进算法,以得到更合理和实用的航线。     

一种瞬时水深模型的碍航区自动提取方法

为了提高舰船航行实时规避碍航区的效率,提出了一种瞬时水深模型的碍航区自动提取方法。采用潮汐模型实时预报航行区域的动态水位,利用静态水深和动态水位构建瞬时水深模型;依据舰船的安全等深线,自动追踪瞬时水深模型的浅水碍航区,顾及航行区域的人工碍航区等因素,采用多边形合并算法进而获取瞬时水深模型的碍航区。实验证明:本文所提方法切实可行,能够实时自动地获取瞬时水深模型的碍航区集。     

一种智能化的避台航线设计方法

为提高船舶气象导航自动化水平,实现避台决策由经验型向智能型转变,提出1种高效、稳定的绕避台风航线规划算法。基于电子海图平台实现GPS、数字化气象信息的多源信息集成,直观显示船舶和台风当前位置和运动态势,基于栅格模型设计避台航线自动生成算法,实现避台航线在线实时规划。仿真结果表明,该方法能够根据气象信息及时重建环境模型并获取新的最优航线,算法对环境的复杂性不敏感,具有稳定性好、求解规模大、效率高的特点。     

顾及航道宽度的最短距离航线自动生成方法

针对现有方法自动生成航线时未考虑航道宽度这一问题,提出了一种顾及航道宽度的最短距离航线自动生成方法。所提方法利用风、流致漂移量和航道的安全富裕宽度,构建航道宽度解算模型,并采用一种等价处理方法生成等宽航道,实现了顾及航道宽度的最短距离航线自动生成。实验结果表明:在岛礁区等复杂海域,所提方法能生成顾及舰船航行所需宽度的最短距离航线。     

一种基于海图水深的碍航区自动提取方法

航碍区的提取是舰船航线分析与自动生成的基础。文中提出了一种基于海图水深的碍航区自动提取方法。该方法通过水深三角网的约束构建,安全等深线的自动追踪和碍航区的分析,实现了碍航区自动生成和表达。实验证明,所提方法可以根据安全水深变化,自动提取适应于不同舰船的碍航区。     

远洋船舶避台航线设计方案——以台风“杜苏芮”(2305)为例

避台航线最优化问题是远洋气象导航中的关键问题之一,为解决该问题,文中提出了一种面向船舶避台航线规划的图搜索算法,通过船舶失速模型和台风影响下的船舶航行风险识别方法,引入船舶变速集,定义图搜索算法中每条边的权重,基于计划航线改进图搜索算法的搜索策略,提高算法的效率和避台航线的平滑性,以获得最小航时的避台航线。以2305号台风“杜苏芮”为例验证算法在避台航线设计中的有效性,实验结果表明,该算法能够有效地躲避台风“杜苏芮”的大风浪影响,并得到最优航时航线,对实现船舶智能避台、优化船舶航线设计具有重要意义。     

气候变化背景下北极航线综合评估模型研究

在全球持续变暖的影响下,北极部分地区夏季出现无冰期,北极航线具有更短的航运距离和相对稳定的地缘政治人文环境。文章从气候变化角度出发,构建包含航行环境模块、航迹规划模块和航线经济效益模块在内的综合评估模型,评估北极地区海冰、风、浪、流等气象水文地理要素对船舶航速的影响,确定北极地区的可航行天数;在此基础上,利用A-Star算法寻找北极航线的最优路径,并分析该路径上的航运经济效益;采用该评估模型对比在RCP4.5情景下2050年船舶往返欧亚大陆之间经东北航线与经苏伊士运河航线的经济效益,结果表明,苏伊士运河航线的经济效益更高,北极航线可作为替补航线。     

顾及轮廓信息和DRLSE模型的遥感影像瞬时水边线快速提取

针对利用传统瞬时水边线提取方法处理高分辨率遥感影像存在提取结果不连续、效率不高和无法同时提取多片水域等问题, 提出了一种顾及轮廓信息和距离正则化水平集演化(distance regularized level set evolution, DRLSE)模型的遥感影像瞬时水边线快速提取方法, 并将其应用于福建泉州附近海域瞬时水边线提取。首先,使用DRLSE模型提取地物轮廓信息, 以解决经典阈值方法水边线提取结果不连续问题; 其次, 利用DRLSE模型的初始矩形轮廓中心位置和周长信息, 对噪声点等轮廓进行自动剔除, 并提取多片水域, 以提高瞬时水边线提取后处理效率。研究结果表明:相较于泛洪算法、Canny算子和CV(Chan-Vese)模型, 应用本方法进行大陆海岸线瞬时水边线提取更高效, 且提取结果连续、精度更高。     

一种碍航区自动提取的方法

提出了一种构建碍航区的方法,利用非闭合等深线和三角网边界线的拓扑关系自动分割多边形区域,依据分割区域边界上的水深值确定区域是否碍航;综合考虑人工碍航区、点状碍航物等因素,完备了海区碍航区集合。实验证明,所提方法切实可行,有效地完善了舰船航线自动生成的理论基础。     

CUBE算法及其在多波束数据处理中的应用

阐述了一种基于表面生成的多波束数据处理方法——CUBE(Combined Uncertainty and Bathymetry Estimator)算法,用该方法可以对观测区域网格节点"真实"水深及相关误差进行估计。与从测量水深中选择出"最佳"数据的手工交互方式的多波束数据编辑手段不同,CUBE算法具有很强的抗差性和较高的效率,适合于实时多波束数据处理。对南海某测区多波束数据处理结果表明,在没有人工干预的情况下,利用CUBE算法去噪生成的海底DTM图与手工编辑生成的相当吻合。CUBE算法和手工编辑方法综合对比得出,CUBE算法能够很好地保留水深地形细节,在计算效率、误差评估、实时处理等方面比手工编辑方法具有较大的优势。     

Determination of the Shortest Time Route Based on the Composite Influence of Multidynamic Elements

An optimally planned route is the foundation of a safe and economical navigation. This article proposes a method for the shortest time routing based on the composite influence of multidynamic elements. First, an instantaneous model is constructed based on static depths from a chart and a grid tidal model in a sea area, then a collection of obstacle areas are acquired and the navigability of a route is analyzed. Second, a search is made for the shortest time path using a dynamic programming method. Finally, the path is further optimized by strategies that involve excluding obstacle areas outside the rectangular box of all computation nodes, searching close nodes in the next stage and deleting redundant nodes for a more direct navigable route. Experimental results demonstrate that: (1) the proposed method can analyze the navigability of the route dynamically and acquire the shortest time route; (2) the route acquired by the proposed method has a shorter time than those of traditional method based on static depths; and (3) the shortest route depends on the departure time and the ship's speed.     

连续深度基准面构建及通航水深服务模式研究

通航水深是船舶在某时段沿着一定航线通过特定区域的最浅水深，对船舶的安全航行具有重要意义。海图测绘时将水深归算至深度基准面，由验潮资料求得，而潮汐值是通过临近区域发布的潮汐表来进行推算，由此获得的通航水深精度不 高，且不同港区之间采用深度基准不统一，所以无法为船舶提供精确、连续的通航水深。本文提出了一种基于高精度 GNSS的通航水深测量方法，直接测量海底高程，通过精密数值模型模拟海面高程，由此获得通航水深，并提出了实时通航水深的应用模式。为了建立与陆地地形相衔接的海底地形模型，以 CGCS2000 参考椭球面为垂直参考基准面，深度基准面采用 POM（Princeton Ocean Model） 模式进行潮波数值模拟的方法构建。实验结果显示：数值模型精度较高，构建的深度基准面误差在5 cm 以内。本文提出的方法改变了传统的通航水深测量及服务模式，提供高效率、高精度通航水深、海图水深数据，可为船舶用户提供实时动态水深服务。     

基于改进量子粒子群算法的AUV路径规划研究

针对海洋环境下自主水下机器人（AUV）的路径规划问题,提出了一种基于框架四叉树的改进量子粒子群算法（QPSO）,首先使用框架四叉树的方法对障碍物建模,该方法提高了建模的精度且对后续算法的效率也有极大的改进,之后设计改进的量子粒子群算法,并且结合水下环境的特殊性设计适应度函数,综合考虑航线路径长度、偏转角度以及海流影响,使得算法可以在水下环境中寻得能耗最短的解路径。最后通过仿真试验验证,相比于传统的栅格法和粒子群算法,改进量子粒子群算法的运算时间更短,收敛速度更快,其独特的适应度函数可以使AUV能更好适应水下多变的环境,且能利用海流设计能耗更小的路径,具有很大的实用价值。     

顾及水深复杂度的自适应网格DDM构建方法

针对传统网格数字水深模型(DDM)存在不能根据海区水深变化情况自动调节内插水深间隔的不足,提出顾及水深复杂度的自适应网格DDM构建方法.建立了水深复杂度评估指标,挖掘了水深复杂度、网格间距与网格DDM精度的内在关联规律,构建了顾及水深复杂度的自适应网格DDM.实验证明,与传统的网格DDM构建方法相比,所提方法可根据DD...     

改进的最短路径搜索A*算法的高效实现

在交通领域中,对最短路径搜索问题的效率和应用研究较多,尤其最短路径搜索算法的效率是人们普遍关注的重点。在A 算法的基础上,进一步改进其启发搜索策略,提出了改进的A 算法,极大地减小了算法搜索的规模,提高了算法的效率,实验结果显示了本文提出的搜索策略的合理性和有效性。     

基于高精度GNSS定位解算及姿态数据获取潮位研究

文中基于GNSS高精度定位解算成果中的高程数据,利用测船航行过程中实时采集的姿态数据进行涌浪补偿,并根据船舶每天的吃水变化将GNSS天线高调整为瞬时水面高;通过相邻水位站的比对获取GNSS高程与深度基准面的高差,对获取的瞬时水面高进行基准面变换,得到基于深度基准面的潮位值。针对以上技术路线进行了研究,并在工程中进行了验证,成果统计数据证明,提取的潮位满足规范要求,可在实践中应用推广。     

Settlement Prediction Under Linearly Loading Condition

The relationship between time and settlement is a key problem in geotechnical engineering. Current methods used to predict the time-dependant settlement are based mainly on instantaneous loading condition. In this paper, the settlement curve under linearly loading condition, which is suitable for building and embankment projects, is mathematically proved to be “S” shaped. Subsequently, a new model, the Poison model, is raised to predict the settlement, and the method of parameter solution is also introduced. Finally, several problems about the Poisson prediction model are discussed.     

The application of high-resolution 3D seismic data to model the distribution of mechanical and hydrogeological properties of a potential host rock for the deep storage of radioactive waste in France

In the context of a deep geological repository of high-level radioactive wastes, the French National Radioactive Waste Management Agency (Andra) has conducted an extensive characterization of the Callovo-Oxfordian argillaceous rock and surrounding formations in the Eastern Paris Basin. As part of this project, an accurate 3D seismic derived geological model is needed. The paper shows the procedure used for building the 3D seismic constrained geological model in depth by combining time-to-depth conversion of seismic horizons, consistent seismic velocity model and elastic impedance in time. It also shows how the 3D model is used for mechanical and hydrogeological studies. The 3D seismic field data example illustrates the potential of the proposed depth conversion procedure for estimating density and velocity distributions, which are consistent with the depth conversion of seismic horizons using the Bayesian Kriging method. The geological model shows good agreement with well log data obtained from a reference well, located closest to the 3D seismic survey area.Modeling of the mechanical parameters such as shear modulus, Young modulus, bulk modulus indicates low variability of parameters confirming the homogeneity of the target formation (Callovo-Oxfordian claystone). 3D modeling of a permeability index (Ik-Seis) computed from seismic attributes (instantaneous frequency, envelope, elastic impedance) and validated at the reference well shows promising potential for supporting hydrogeological simulation and decision making related to safety issues.