海洋科学考察可视化航次设计研究及应用

论文摘要

海洋科学考察耗资巨大,必须进行科学、合理的航次设计。航次设计内容复杂、多样,传统的手工设计模式费时、费力,且难以实施优化的航次设计,为此,对高效、科学的可视化设计模式进行研究十分必要。本文研究的目的是探索一种海洋科学考察可视化航次设计方法以提高航次设计的效率与科学性,在此基础上设计并实现实用的航次设计软件系统,为海洋科学考察服务,提高科考工作的技术水平。对航次设计的内容、方法和流程进行了深入分析:航次设计内容主要包括考察目标、考察任务、作业任务和实施方案。首先确定考察目标,根据考察目标确定考察任务,将考察任务分解形成具体的作业任务集合,布设相应的测站和测线,并在此基础上进行实施方案规划,从而形成航次计划。其中,测站的布设分为针对式布站和探索式布站两种方式,测线的布设分为针对式布线、覆盖式布线和探索式布线三种方式。在以上分析的基础上,主要进行了如下工作:为了实施自动化的航次设计,对航次设计内容进行了规范化设计,提出测线区和工作区两个概念以实现对测站和测线的规范化管理,在此基础上对航次信息进行了分类,提出了航次组织结构,并设计了标准航次报表格式以实现自动输出;为了实施可视化的航次设计,利用地理信息系统（GIS）技术对港口、工作区、拐点、测站、测线区、测线、航线等航次空间对象进行了可视化抽象,提出了基于GIS技术和Flash技术的航次计划可视化仿真预演方法;为了实施优化的航次设计,利用Delaunay三角网描述点之间邻近关系的自适应性,提出了融合Delaunay三角网和遗传算法的优化算法;对航次设计系统的功能需求进行了分析,设计并利用Visual C++.NET、Microsoft FoundationClasses（MFC）、Microsoft Access、MapInfo MapX、Shockwave实现了该系统,并在DY115-19、DY115-20以及多个试验航次的计划设计中得到了成功应用。本文研究具有以下主要特点:（1）提出了海洋科学考察可视化航次设计的理论和方法;（2）创造性地提出了融合Delaunay三角网和遗传算法的航次优化算法。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• Abstract
• 目次
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 海洋世纪的来临
• 1.4.2 海洋科学考察
• 1.4.3 航次设计与航次设计软件
• 1.4.4 地理信息系统
• 1.5 本文组织结构
• 第二章 航次设计研究
• 2.1 基本概念
• 2.2 航次内容分析
• 2.3 航次设计流程
• 2.4 航次内容规范化
• 2.4.1 两个“容器”:测线区和工作区
• 2.4.2 航次组织结构与信息分类
• 2.5 航次内容可视化
• 2.5.1 航次层次关系可视化
• 2.5.2 航次空间信息可视化
• 2.5.3 航次计划预演可视化
• 2.6 航次优化
• 2.6.1 TSP问题
• 2.6.2 遗传算法
• 2.6.3 DTN-GA
• 2.6.5 航线设计
• 2.7 航次报表
• 2.8 小结
• 第三章 航次设计系统研究
• 3.1 功能需求分析
• 3.1.1 功能范畴
• 3.1.2 具体功能要求
• 3.2 体系结构
• 3.3 小结
• 第四章 系统设计
• 4.1 系统运行平台
• 4.1.1 运行环境
• 4.1.2 GIS开发平台
• 4.1.3 开发工具
• 4.1.4 数据库平台
• 4.2 系统框架
• 4.2.1 总体框架
• 4.2.2 功能框架
• 4.3 界面设计
• 4.4 数据设计
• 4.4.1 数据格式
• 4.4.2 数据结构
• 4.5 小结
• 第五章 技术实现及应用
• 5.1 技术实现
• 5.1.1 功能实现
• 5.1.2 航次预演素材
• 5.2 应用
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 6.1 主要研究成果
• 6.2 特色与创新
• 6.3 下一步研究方向
• 参考文献
• 附录
• 作者简介