CN115830261A - 2d地图与3d孪生实景结合的航运监控方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法及设备，具体涉及航运监控技术领域，方法包括：获取航运监控数据，根据航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图。将2D监控图中被选定的船舶作为待监控船舶，根据航运监控数据实时生成并渲染待监控船舶所处位置的3D实景，产生对应的3D实景监控图，将展示主体从2D监控图切换为3D实景监控图。本申请中的技术方案不仅包括现有的基于2D地图的全部待监控船舶的宏观航运监控，还可以在选定2D监控图中的待监控船舶时，实时生成并渲染该待监控船舶对应的3D实景，然后切换到该待监控船舶对应的3D实景监控图，通过虚实结合可以更全面细致的展示船舶与周围环境和周围船只的相对位置关系、船舶安全域等的航运信息，展示效果更加直观准确。

Description

2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法及设备

技术领域

本申请涉及航运监控技术领域，尤其涉及一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法及设备。

背景技术

随着船载AIS（Automatic Identification System，船舶自动识别***）设备的普及，基于AIS的航运大数据的监测***也得到快速的发展。现有的AIS监测***，通过接入卫星收集到的船舶的AIS信息，包括船舶的信息、速度、位置等，可以在2D地图上实时的显示船舶的位置、方向，并可以通过历史数据查询等手段，查询船舶的历史轨迹，进行数据分析与统计，与预测等功能。但是2D航运监控地图的展示方式并不理想，无法全面细致的展示船舶的航运信息。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中2D航运监控地图的展示方式并不理想，无法全面细致的展示船舶的航运信息的问题，本申请提供一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法及设备。

本申请的方案如下：

根据本申请实施例的第一方面，提供一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法，包括：

获取航运监控数据；

根据所述航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图；

将所述2D监控图中被选定的船舶作为待监控船舶，根据所述航运监控数据实时生成并渲染所述待监控船舶对应的3D实景监控图；

将展示主体从所述2D监控图切换为所述3D实景监控图。

优选地，所述航运监控数据至少包括：

AIS卫星实时数据、电子海图、电子地图、碍航物分布图、3D地形图、待监控船舶3D结构图和气象数据。

优选地，根据所述航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图，包括：

对所述AIS卫星实时数据进行解析；

根据解析后的AIS卫星实时数据、所述电子海图、所述电子地图和所述碍航物分布图，基于网络地理信息***建立所述2D监控图。

优选地，所述2D监控图中展示有多个待监控船舶和航运全景；并基于预设刷新率，刷新各待监控船舶的航行信息，以及展示航运信息统计分析。

优选地，所述2D监控图提供多个航行信息查询服务窗口。

优选地，所述信息查询服务窗口至少包括：航线查询窗口、轨迹查询窗口、历史风险点查询窗口、流量查询窗口和航线规划服务窗口。

优选地，根据所述航运监控数据实时生成并渲染所述待监控船舶对应的3D实景监控图，包括：

根据所述AIS卫星实时数据确定待监控船舶的位置信息；

以所述待监控船舶的位置信息为索引，查询所述电子海图、所述电子地图、所述碍航物分布图、所述3D地形图和所述气象数据中所述待监控船舶对应的实时局部3D信息；

根据所述实时局部3D信息和所述待监控船舶3D结构图，基于数字孪生***，建立所述待监控船舶对应的3D实景监控图；所述3D实景监控图中展示有以所述待监控船舶为中心的范围内实时3D场景；

在接收缩放、拖拽指令时，对所述3D实景监控图进行缩放、拖拽。

优选地，所述方法还包括：

根据所述2D监控图和所述待监控船舶对应的3D实景监控图，确定所述待监控船舶到其他船舶、碍航物和陆地的距离信息；

根据所述待监控船舶到其他船舶、碍航物和陆地的距离信息，确定所述待监控船舶的安全域；

根据所述2D监控图和所述待监控船舶对应的3D实景监控图，计算所述待监控船舶与其他船舶之间的预期互动信息；

根据所述2D监控图和所述待监控船舶对应的3D实景监控图，计算所述待监控船舶的航行风险。

优选地，所述3D实景监控图中还展示有所述待监控船舶的安全域、所述待监控船舶与其他船舶之间的预期互动信息、所述待监控船舶的航行风险、所述待监控船舶的航行参数和所述气象数据，且提供所述2D监控图的切换窗口。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控设备，包括：

处理器和存储器；

所述处理器与存储器通过通信总线相连接：

其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；

所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于执行如以上任一项所述的一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请中的2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法，包括：获取航运监控数据，根据航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图。将2D监控图中被选定的船舶作为待监控船舶，根据航运监控数据实时生成并渲染待监控船舶所处位置的3D实景，产生对应的3D实景监控图，将展示主体从2D监控图切换为3D实景监控图。本申请中的技术方案不仅包括现有的基于2D地图的全部待监控船舶的宏观航运监控，还可以在选定2D监控图中的待监控船舶时，实时生成并渲染该待监控船舶对应的3D实景，然后切换到该待监控船舶对应的3D实景监控图，通过虚实结合可以更全面细致的展示船舶与周围环境和周围船只的相对位置关系、船舶安全域等的航运信息，展示效果更加直观准确。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法的流程示意图；

图2是本申请一个实施例提供的另一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法的流程示意图；

图3是本申请一个实施例提供的一种根据航运监控数据实时生成并渲染待监控船舶对应的3D实景监控图的流程示意图；

图4是本申请一个实施例提供的一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控设备的结构示意图。

附图标记：处理器-21；存储器-22。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例一

图1是本申请一个实施例提供的一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法的流程示意图，参照图1-图2，一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法包括：

S11：获取航运监控数据；

S12：根据航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图；

S13：将2D监控图中被选定的船舶作为待监控船舶，根据航运监控数据实时生成并渲染待监控船舶对应的3D实景监控图；

S14：将展示主体从2D监控图切换为3D实景监控图。

需要说明的是，航运监控数据至少包括：

AIS卫星实时数据、电子海图、电子地图、碍航物分布图、3D地形图、待监控船舶3D结构图和气象数据。

需要说明的是，随着船载AIS设备的普及，基于AIS的航运大数据的监测***也得到快速的发展。现有的AIS监测***，通过接入卫星收集到的船只的AIS卫星实时数据，包括船舶的信息、速度、位置等。

电子海图、电子地图、碍航物分布图、3D地形图、待监控船舶3D结构图和气象数据均可直接获取。

需要说明的是，根据航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图包括：

对AIS卫星实时数据进行解析；

根据解析后的AIS卫星实时数据、电子海图、电子地图和碍航物分布图，基于网络地理信息***建立2D监控图。

本实施例中，在建立用于航运监控的2D监控图时，需要先对AIS数据进行解析，然后根据解析后的AIS卫星实时数据，结合电子海图、电子地图和碍航物分布图，基于网络地理信息***建立2D监控图。

在具体实践中，网络地理信息***可以选择任意webgis***实现。

进一步的，建立的2D监控图中展示有多个待监控船舶和航运全景；并基于预设刷新率，刷新各待监控船舶的航行信息，以及展示航运信息统计分析。

由于2D监控图中展示有多个待监控船舶和航运全景，通过2D监控图可以宏观上看到大规模水域的全景信息。且2D监控图基于预设刷新率，刷新各待监控船舶的航行信息，以及展示航运信息统计分析，通过2D监控图可以对多个待监控船舶进行宏观航运监控。

优选地，2D监控图可以进行任意尺度的缩放显示，并可以进行拖拽，还以图标的形式展示船舶的位置和速度。

需要说明的是，2D监控图提供多个航行信息查询服务窗口。

信息查询服务窗口至少包括：航线查询窗口、轨迹查询窗口、历史风险点查询窗口、流量查询窗口和航线规划服务窗口。

在2D航运信息显示中，可以进行航线、历史轨迹、历史风险点、流量查询等功能，还可以进行航线规划服务。

需要说明的是，根据航运监控数据实时生成并渲染待监控船舶对应的3D实景监控图，参照图3，包括：

S131：根据AIS卫星实时数据确定待监控船舶的位置信息；

S132：以待监控船舶的位置信息为索引，查询电子海图、电子地图、碍航物分布图、3D地形图和气象数据中待监控船舶对应的实时局部3D信息；

S133：根据实时局部3D信息和待监控船舶3D结构图，基于数字孪生***，建立待监控船舶对应的3D实景监控图；3D实景监控图中展示有以待监控船舶为中心的范围内实时3D场景；

S134：在接收缩放、拖拽指令时，对3D实景监控图进行缩放、拖拽。

需要说明的是，本实施例中根据AIS卫星实时数据确定待监控船舶的位置信息，再以待监控船舶的位置信息为索引，在电子海图、电子地图、碍航物分布图、3D地形图和气象数据中进行查询，获得待监控船舶局部的实时3D地形、航运信息、浮标信息、海图信息、水深、碍航物、周边船舶、局部气象等局部实景信息，实现虚实结合的物理信息的获取。

根据获取的实时局部3D信息，基于数字孪生***和3D虚幻引擎，产生各种实景的3D模型，并进行3D渲染和呈现，以得到用于航运监控的待监控船舶对应的3D实景监控图，通过3D实景监控图展示以待监控船舶为中心的范围内实时3D场景。

需要说明的是，数字孪生，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。简单来说，数字孪生就是在一个设备或***的基础上，创造一个数字版的“克隆体”。本实施例中将数字孪生技术与航运信息检测相结合，可以更好的建立待监控船舶对应的3D实景监控图。

需要说明的是，本实施例中的3D实景监控图可以进行任意尺度的缩放显示，并可以进行拖拽。

需要说明的是，方法还包括：

根据2D监控图和待监控船舶对应的3D实景监控图，确定待监控船舶到其他船舶、碍航物和陆地的距离信息；

根据待监控船舶到其他船舶、碍航物和陆地的距离信息，确定待监控船舶的安全域；

根据2D监控图和待监控船舶对应的3D实景监控图，计算待监控船舶与其他船舶之间的预期互动信息；

根据2D监控图和待监控船舶对应的3D实景监控图，计算待监控船舶的航行风险。

需要说明的是，待监控船舶与其他船舶之间的预期互动信息至少包括：待监控船舶与其他船舶之间的相互行驶关系，预期相遇时间等信息。

需要说明的是，根据航运监控数据计算待监控船舶的航行风险，可以利用传统的速度障碍物模型，人工势场模型等，计算待监控船舶的驾驶风险、碰撞风险、搁浅风险等航行风险。

基于此，3D实景监控图中还展示有待监控船舶的安全域、待监控船舶与其他船舶之间的预期互动信息、待监控船舶的航行风险、待监控船舶的航行参数和气象数据。

在具体实践中，3D实景监控图为当前展示界面时，2D监控图以Webgis的网页终端小视窗形式嵌入在3D 界面的右上角，当用户点击2D监控图的小视窗时，2D监控图整个展开，此时显示界面从3D实景监控图切换到2D监控图。在2D监控图为当前展示界面时，由于2D监控图可以进行任意尺度的缩放显示，并以图标的形式展示船舶的位置和速度，当用户点击2D监控图中的某一艘船时，界面进行弹窗询问用户是否显示3D实景监控图，当用户选择是时，将2D监控图缩小为小视窗形态，并将述2D监控图中被选定的船舶作为待监控船舶，根据航运监控数据实时生成并渲染待监控船舶对应的3D实景监控图，再将展示主体从所述2D监控图切换为所述3D实景监控图。

本实施例中的2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法包括：获取航运监控数据，根据航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图。将2D监控图中被选定的船舶作为待监控船舶，根据航运监控数据实时生成并渲染待监控船舶所处位置的3D实景，产生对应的3D实景监控图，将展示主体从2D监控图切换为3D实景监控图。本申请中的技术方案不仅包括现有的基于2D地图的全部待监控船舶的宏观航运监控，还可以在选定2D监控图中的待监控船舶时，实时生成并渲染该待监控船舶对应的3D实景，然后切换到该待监控船舶对应的3D实景监控图，通过虚实结合可以更全面细致的展示船舶与周围环境和周围船只的相对位置关系、船舶安全域等的航运信息，展示效果更加直观准确。

实施例二

图4是本申请一个实施例提供的一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控设备的结构示意图，参照图4，一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控设备，包括：

处理器21和存储器22；

处理器21与存储器22通过通信总线相连接：

其中，处理器21，用于调用并执行存储器22中存储的程序；

存储器22，用于存储程序，程序至少用于执行如以上实施例中的一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法，其特征在于，包括：

获取航运监控数据；

根据所述航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图；

将所述2D监控图中被选定的船舶作为待监控船舶，根据所述航运监控数据实时生成并渲染所述待监控船舶对应的3D实景监控图；

将展示主体从所述2D监控图切换为所述3D实景监控图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航运监控数据至少包括：

AIS卫星实时数据、电子海图、电子地图、碍航物分布图、3D地形图、待监控船舶3D结构图和气象数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述航运监控数据建立用于航运监控的2D监控图，包括：

对所述AIS卫星实时数据进行解析；

根据解析后的AIS卫星实时数据、所述电子海图、所述电子地图和所述碍航物分布图，基于网络地理信息***建立所述2D监控图。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述2D监控图中展示有多个待监控船舶和航运全景；并基于预设刷新率，刷新各待监控船舶的航行信息，以及展示航运信息统计分析。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述2D监控图提供多个航行信息查询服务窗口。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述信息查询服务窗口至少包括：航线查询窗口、轨迹查询窗口、历史风险点查询窗口、流量查询窗口和航线规划服务窗口。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述航运监控数据实时生成并渲染所述待监控船舶对应的3D实景监控图，包括：

根据所述AIS卫星实时数据确定待监控船舶的位置信息；

以所述待监控船舶的位置信息为索引，查询所述电子海图、所述电子地图、所述碍航物分布图、所述3D地形图和所述气象数据中所述待监控船舶对应的实时局部3D信息；

根据所述实时局部3D信息和所述待监控船舶3D结构图，基于数字孪生***，建立所述待监控船舶对应的3D实景监控图；所述3D实景监控图中展示有以所述待监控船舶为中心的范围内实时3D场景；

在接收缩放、拖拽指令时，对所述3D实景监控图进行缩放、拖拽。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述2D监控图和所述待监控船舶对应的3D实景监控图，确定所述待监控船舶到其他船舶、碍航物和陆地的距离信息；

根据所述待监控船舶到其他船舶、碍航物和陆地的距离信息，确定所述待监控船舶的安全域；

根据所述2D监控图和所述待监控船舶对应的3D实景监控图，计算所述待监控船舶与其他船舶之间的预期互动信息；

根据所述2D监控图和所述待监控船舶对应的3D实景监控图，计算所述待监控船舶的航行风险。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述3D实景监控图中还展示有所述待监控船舶的安全域、所述待监控船舶与其他船舶之间的预期互动信息、所述待监控船舶的航行风险、所述待监控船舶的航行参数和所述气象数据，且提供所述2D监控图的切换窗口。

10.一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控设备，其特征在于，包括：

处理器和存储器；

所述处理器与存储器通过通信总线相连接：

其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；

所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于执行权利要求1-9任一项所述的一种2D地图与3D孪生实景结合的航运监控方法。

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