基于,GIS,的远洋船舶信息系统设计

摘要：对船舶进行智能化管理是现代船舶管理信息化的主要趋势。AIS（船舶自动识别系统）、GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）技术的结合有益于对船舶进行智能化管理。因此，该文拟综合运用 AIS、GPS、GIS 等先进技术，设计开发一个基于 GIS 的远洋船舶信息系统，依靠技术创新和信息化建设实现对远洋船舶管理智能化管理，以便增强对远洋船舶的监控、管理、应急救助能力，确保船舶航行安全。

关键词：AIS；GIS；GPS；船舶管理

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）13-0022-03

Design of GIS-based ocean shipping information system

HOU Si-yuan， LIANG Si-yi， CHEN Yi-hua， LIU Jian-min

（School of Resource and Environment Engineering Hefei University of Technology， Hefei 230009， China）

Abstract： Intelligent ship management is the main trend of modern ship industry. The combination of AIS （Automatic Identification System）， GPS （Global Positioning System） and GIS （Geographic Information System） technologies is beneficial to the intelligent management of ships. Therefore， this paper intends to comprehensively use advanced technologies such as AIS， GPS， and GIS to design and develop a GIS-based ocean shipping information system.Relying on technological innovation and informatization to realize intelligent management of ocean-going ship， in order to enhance the ability to monitor，manage of ocean-going vesselsand respond to emergencies， and then ensure ship safety.

Key words： AIS； GIS； GPS； ship management

1 背景

随着信息化的发展，船舶管理已经从传统的“保障”型管理到“效率”型管理，由经验管理转向系统管理，船舶技术和管理规范条件变化莫测，由片面追求商业利益转向效率和安全综合价值目标船舶综合信息管理[1]。但是由于我国的船舶信息化管理技术研究起步较晚，在船舶工业信息化管理方面，我国与国外的那些沿海、临洋国家相比还有很大差距[2]。

而现代科学技术的发展又为船舶管理的改进提供了可能。该文综合运用 AIS、GPS、GIS 等先进技术设计开发一个基于GIS的远洋船舶管理系统。该系统将兼具MIS 系统的管理功能和 GIS 系统的空间分析功能。系统采集船舶运行的状态信息，在电子海图上进行综合显示，并提供船舶設备、船员、载货和航行的动态信息显示与查询。对影响船舶航行安全的气象信息，尤其是台风，进行跟踪管理，从而准确掌握船舶的运行情况，成为船舶动态跟踪、应急救助、安全监控等的有力手段[3]。

2 远洋船舶信息系统设计

2.1 系统架构设计

该系统采用B/S模式、经典的三层架构进行开发：数据访问层（DAL），业务逻辑层（BLL）、表现层（WebUI）。全部采用面向对象思想进行开发，如图1所示。

在DAL层，用.NET内含的ADO连接和操纵底层数据库，供BLL层调用；在BLL层，封装DAL层的方法，实现具体的功能模块；在Web层，实现地图展示与GIS分析功能。

数据访问层：是主要是对原始数据的操作层，具体为业务逻辑层或表现层提供数据服务。

业务逻辑层：主要是针对具体的问题的操作，包括对数据层的操作，对数据业务逻辑处理，还包括了MVC结构中控制层对客服端发送的请求数据进行安全性验证、完整性验证、类别判断等作用。

Web表现层：主要对用户的请求接受，以及数据的返回，为客户端提供应用程序的访问。如图1。

2.2 系统数据库设计

该系统采用SQL Server 2008作为后台数据库，所涉及的数据表主要有：ship（船舶表）、port（港口表）、trace（轨迹记录表）、crew（船员表）、台风记录表（typhoon）、空间要素数据集等。系统数据库逻辑设计如图2所示：

3 系统实现

3.1 系统实现相关技术

3.1.1 系统集成技术

基于Web GIS的远洋船舶信息管理系统是一个综合的信息集成系统，集成的信息包括基于Web Service技术提取的船舶AIS信息、基于ArcGIS Server发布的空间数据和属性数据、MIS系统中的船队管理数据、实时气象监测以及气象灾害预警服务等。它们的信息数据处理、基础环境数据的采集等都集成在一个平台上，因此系统集成技术是系统的关键和必要的。

3.1.2 AIS技术

船舶自动识别系统（Automatic Identification System，简称AIS系统）由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通信技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。AIS消息内容提供三类数据，其中包括：1）船舶静态数据，包含船名、MMSI、船舶类型、船长、船宽等；2）船舶动态数据，包含经度、纬度、船首向、航迹向、航速等；3）船舶航程数据，包含船舶状态、吃水、目的地、ETA等。

3.1.3 ArcGIS Server服务

ArcGISServer 提供面向Web 空间数据服务的GIS软件平台，提供创建和配置GIS应用程序和服务的框架。该系统通过ArcGISServer 来管理基于多用户和多事务的地理空间数据库及发布地图服务。

3.2 系統主要功能实现

系统的总体功能模块如图3所示。系统中所涉及的基于GIS的船舶管理信息系统是基于在.NET framework平台开发的WebGIS系统，兼具MIS系统的管理功能和GIS系统的查询分析功能。如图3：

3.2.1 船舶查询

船舶查询主要针对的是普通用户，在此子系统中，用户可以查询所有已登记的船舶的基本信息，包括船名、所属国籍、当前位置、图片等等信息。还可以根据不同条件筛选感兴趣的船舶，如筛选出某种类型的船舶，也可以根据用户的爱好习惯更换显示的风格，如是否显示港口信息、地图底图的样式等等。如图4：

3.2.2 船队管理

船队管理主要针对的是船舶公司、船员公司等赢利性企业的用户。为他们的船舶和船员进行专门的信息管理。如图5：

3.2.3 我的船队

我的船队子系统主要针对船舶公司，将他们管理的船舶在地图上进行可视化的实时监控。功能包括电子地图、船舶空间查询、港口查询、历史轨迹回放、实时天气状况显示等功能。如图6。3.2.4 实时气象监测以及气象服务功能

该系统具有实时气象显示功能，通过实时监测气象和船只的位置，可以及时查看船只所在位置的天气状况，大大减少海难发生的几率，保障船只在行驶过程中的安全。如图7。

4 系统评价

AIS 与 GIS、GPS 技术的结合对船舶管理信息系统的应用与推广具有重要意义。随着 AIS 的国际标准的指定和发布，使我们基于 GIS 平台开发融合 AIS 数据的船舶管理信息系统成为可能[4]。基于 AIS 技术的支持，该系统的特色与创新主要集中表现在以下方面：

1）系统综合利用ArcGIS Server地图服务，气象服务、AIS服务等资源构建基于Web GIS的远洋船舶信息管理系统，为船队管理和远洋船舶安全航行提供技术支持和帮助。

2）该项目是一个多源、异构数据集成的信息集成系统，系统集成了包括 AIS、MIS、GIS、GPS 等多系统、多源、多态、异构数据。

3）应用船舶自动识别系统（AIS）技术，实现对远洋船舶位置信息获取并利用AJAX技术基于地图服务实现在地图上实时动态显示和信息查询；

4）系统集成了MIS系统和WebGIS系统，结合了对象的空间数据和属性数据，使系统在目前企业管理信息系统的基础上具有船舶智能定位、实时监控、船队管理等多种功能。

5 结束语

现代船舶业的目标是科学管理、安全、经济、环保节能、减员增效[5]。该系统以该目标为宗旨，利用AIS、MIS、GIS、GPS等现代先进的技术，建立出了一个能够对船舶进行动态跟踪、智能定位、安全监控、船队管理等多功能管理信息系统，该系统具有很好的跨平台性，只需要一个浏览器即可完成各种操作。无论对于船舶公司、船员公司等盈利性企业或者港务局、海事局等主持调度的政府机关部门都有很大的帮助。随着科技的发展和知识技术的积累，该系统也会愈加完善。

参考文献：

[1] 马建文， 周兆欣， 汪运涛. 现代船舶管理存在的问题和改进措施[J]. 世界海运， 2014， 37（3）： 17-19.

[2] 陈连友. 现代船舶管理存在的问题和改进措施[J]. 科技致富向导， 2015（2）： 319-319.

[3] 董建华， 王勇， 吴雨华. 上海远洋船舶信息化项目建设[J]. 航海， 2011（6）： 74-77.

[4] 李勇， 周品， 谭建军. 基于 AIS 与 GIS 的船舶监控管理系统研究[D]. 微计算机信息， 2007， 23（6S）： 250-251.

[5] 顾云. 基于GIS的船舶管理信息系统设计与实现[D]. 成都： 电子科技大学， 2012.

推荐访问:信息系统 远洋 船舶 设计 GIS