2015年开发组二等奖海上航行安全保障系统说明

1、目录系统分析3编写目的3项目背景3研究背景3开发团队3目标用户3需求分析3任务概述3需求目的4运行环境4开发环境4系统总体设计5设计原则52.2. 5组件式 GIS 开发技术5溢油模拟与应急管理相关技术52.2. 第控件使用：DevExpress52.2.4 版本控制技术：SVN6系统功能设计及展示8总体功能设计8系统功能展示9基本操作9编辑查询12溢油处理17救援管理23信息统计28系统设置303.2.7 其他32系统数据组织34数据库总体设计34空间数据库34非空间数据库34数据来源34数据表具体信息34救助船信息表：34救助飞机信息表：35清污船信息表：35用户信息表：361 系统分析1

2、.1 编写目的本系统详细说明海上航行安全保障系统的开发设计，达到指导开发的目的，同时实现与测试以及最终用户的沟通，读者需具备本文档面向设计、海事领域及 GIS 领域相关知识。、开发、测试以及最终用户而编写，是了解海上航行安全保障系统的导航。1.2 项目背景1.2.1 研究背景航为世界贸易的主要方式，承担着全球 90%以上的货运任务，是我国贸易的主要通道，作为国家的基础性产业，有着广阔的发展空间。而近年来，海上交通事故频发，每年由于海上交通事故造成的生命、损失巨大，而最为重要的是由于事故处理的不及时、不科学而造成的环境损害已逐渐成为海洋环境污染的主要途径之一。如何更好的海上交通安全以及及时、高效

3、地处理海上事故已经成为促使航运业健康发展的问题。海上航行安全保障系统旨在海上船舶动态，并对利用地理信息系统强大的数据库和综合分析功能，确定事故范围，有效控制并降低事故所造成的损失。实现海上交通规范化管理、分析并辅助决策，为海上交通安全隐患提供现代化管理。1.2.2 开发团队1.2.3 目标用户海事局1.3 需求分析1.3.1 任务概述为了保障海上安全航行，实现海上船舶动态管理，并达到对海上事故及时、高效的处理，以及溢油监测等目的，本系统需要日常管理和应急管理两种模式。主要功能包括文档管理，地图浏览和编辑，地图查询，数据专业学院任务分工（组长）航海学院 地理信息系统专业任务分配、代码编写航海学院

4、 地理信息系统专业代码编写、算法研究刘星河航海学院 地理信息系统专业文档编写、代码编写管理，环境监测站管理，溢油状态模拟，救助船舶调配，模拟事故、分析救援方案、给出各方案结果、动态演示，系统设置，帮助等功能。系统通过日常管理和应急管理达到保障海上交通安全的目的，值班管理通过日常管理实现对海上环境监测站的管理，通过接受船舶或海上环境监测站，进行海上救援指挥并快速生成解决方案，可以通过溢油扩散模拟和溢油消散模拟生成救援物资调配方案，实现对海事事故处理的高效性。海上航行安全保障系统通过实时的动态监控以及对海上事故科学、及时、高效地处理来降低海事的生命、影响，进而达到保护环境的目的。损失，最大程度的减

5、少海事事故对海洋环境的1.3.2 需求目的海上安航行安全保障系统的应用目的：实现海图文档管理实现基本GIS 功能如海图浏览、编辑、查询等对海上溢油进行监测、分析、模拟应急海上救援分析及模拟信息统计、生成报表、查询系统实现：系统通过日常管理和应急管理达到保障海上交通安全的目的，值班管理通过日常管理实现对海上环境监测站的管理，通过接受船舶，进行海上救援指挥并快速生成解决方案，并可以通过溢油扩散模拟和溢油消散模拟生成救援物资调配方案，实现对海事事故处理的高效性。海上安航行安全保障系统通过实时的动态以及对海上事故科学、及时、高效地处理来降低海事的生命、到保护环境的目的。损失，最大程度的较少海事事故对海

6、洋环境的影响，进而达1.3.3 运行环境1）：操作系统：支持框架：支持：2）硬件：Windows XP/7/8/8.1.NET Framework 4MapGIS K9 SP3、Office 2013;512M 以上内存、 2G 以上剩余硬盘空间。1.3.4 开发环境操作系统：开发语言：C#IDE：Windows XP / Windows 7/ Windows 8/Windows 8.1Visual Studio 20104）SDK：MapGIS K9 SP3 技能大赛版2 系统总体设计2.1 设计原则1） 兼容性原则： 数据具有可交换性，选择标准的数据格式和设计合适的数据格式，实现与不同部门

7、之间或不同格式数据库之间的数据进行交互共享。2） 完备性原则： 系统功能齐全、完备，具备项功能。、管理、处理、编辑、显示、绘制、转换、分析、输出等各3）4）5）安全性原则：可靠性原则：稳定性原则：系统数据不会给无关用户，系统运行时不丢失和篡改数据。系统在规定的条件下和规定的时间内能够完成规定的功能并确保准确度与精确度。系统在长时间内持续运行、计算不出错、不。6） 可扩展性原则： 系统可以扩充模块，系统设备不仅满足当前需求，并在扩充模块后可以满足可预见将来需求。7） 标准化原则： 系统设计符合 GIS 基本要求和标准，数据类型、编码、图示符号符合范。以及行业相关规 组件式 GIS

8、 开发技术系统采用 GIS 开发领域较为流行的组件式二次开发，快速集成多种功能，避开复杂的底层设计，使初学者能快速进入 GIS 的开发中。MapGIS 以“控件+对象”的形式，支持多种开发和开发语言，为开发提供多样化的选择，开发简单，实现“一行代码，一个功能”，为初学者进一步学习提供了基础。2.2.2 溢油模拟与应急管理相关技术系统采用“油粒子”模型，构建出溢油行为归宿模型，用户只要按照时间步长给出海上的环境参数，系统就能模拟出溢油区域，并获得相关区域内的油量信息和分析得到溢油区的影响范围。系统为海上应急救援最主要的航线选取问题提供了较好的解决方案，通过合理的网络图层，快速分析得出最优救援航线

9、，同时提供的航线管理功能，能让用户手动设计航线，系统自动分析得出航线的航向、航程等信息，帮助救援救援行动的快速开展。2.2. 第控件使用：DevExpressDevExpress 控件库是一套基于.NET 的 UI 控件库，也是目前.NET 下最为强大的完整的一套 UI 控件库。它主要集成了 WinForm 和 WebForm 下的一些常用的控件和UI 元素。它的项目为 XtraData 和 XtraUtils，基本上其他所有的项目都对这两个项目有。而 XtraUtils 有了 XtraData。其次是 XtraEditor，它是界面库，基本上所有的 UI 工程也都它了，再就是 XtraBar

10、s 和 XtraNavBar。 XtraPring 是比较的项目，但其它项目对它的不多，就一个XtraReport 对它有。DevExpress 开发的数据库控件有很强的实力，不仅功能丰富，应用简便，而且见面美观，更可以方便的定制，大大的减轻了编程为美化界面的负担。2.2.4 版本控制技术：SVN本程序在开发过程中，由于是三个人共同开发，所以遇到了代码整合和版本控制问题。所以采用了 SVN 版本控制技术。SVN 是 Subver的简称，是一个开放源代码的版本控制系统，相较于 RCS、CVS，它采用了分支管理系统，它的设计目标就是取代 CVS。互联网上很多版本控立服务器和借助 apache 运行

11、。务已从 CVS 迁移到 Subver。svn 服务器有 2 种运行方式：独本项目采用的是独立服务器运行的方式，服务器运行在寝室的树莓派上。电脑端采用的是TortoiseSVN，它是 Subver版本控制系统的一个免费开源 SVN 客户端，可以对文件版本进行管理和控制；文件保存在版本库，您可以将文件恢复到过去的版本，并且可以通过检查历史知道数据做了哪些修改，谁做的修改。3 系统功能设计及展示3.1 总体功能设计3.2 系统功能展示3.2.1 基本操作 文档操作1.打开文档。关闭当前已打开的地图或工作空间没有地图时，点击打开文档，选择要打开的地图文档。2.新建文档。在图层管理窗口新

12、建一个地图文档，会把当前激活的地图文档清除。单击新建文档后，图层会被清空，系统会作出提示，是否保存当前打开的文档。3.保存文档。将当前工作空间的地图直接保存到当前打开的地图文档，不会产生新的地图文档。 地图操作清除状态。当需要停止当前对地图进行的操作（包括对地图的编辑和放大、缩小等基本操作）功能时，点击“清除状态”，停止当前的功能。1.放大、缩小。点击放大或缩小按小操作。，鼠标箭头会变成放大或缩小样式，再点击地图即可对地图进行放大或缩2.刷新。对地图进行编辑或修改后，可以通过更新功能，使地图视图窗口中的地图保持状态。.全图显示。可以把整幅地图放置在地图视图窗口的正。

13、上、下级窗口。地图显示窗口中会显示上一次或下一次窗口中的地图画面。查看属性表。下拉框中选择要查看的图层，即可在下侧属性表中看到结果，若查看的图层处于可编辑状态，就可以直接在属性表中修改数据。而且当在属性表中选中一项时，选中的这个地物将会出现在地图显示窗口的并闪烁。7.缩放至图层。下拉框中选中某一图层，就可以将这一图层的所有内容尽可能大的缩放至地图显示窗口显示。 鹰眼用来查看当前地图显示窗口所显示的内容在全图中所处的位置，通过点击鹰眼图中某一位置可以直接在地图显示窗口中跳转到这一位置。 图层管理通过图层管理窗口可管理海图下的图层，进行地图和图层的管理。3.2.2 编辑

14、查询 地图编辑1.绘制图形（绘制点、线、面，添加注记）。只有当图层管理窗口中有图层处于当前编辑状态时，对应图层类型的绘制按钮才可用，比一点图层处于当前编辑状态，则绘制点按钮可用，而其他绘制按钮不可用。点击绘制按，再在地图显示窗口点击要加入要素的位置，即可添加成功。2.删除图形（删除点、线、面、注记）。只有当图层管理窗口中有图层处于当前编辑或编辑状态时，对应图层类型的删除按钮才可用，比一点图层处于编辑状态，则删除点按钮可用，而其他删除按钮不可用。点击删除按，在地图上拉框选择要删除的要素就可完成删除。3.修改绘制参数（点、线、面、注记绘制参数）。对绘制图形的大小、颜色、笔宽、出不一样

15、的图形，是在绘制操作前设置。等进行设置，从而绘制4.修改图形参数（点、线、面、注记图形参数）。修改已有图形要素的大小、颜色、等，但必须在要修改的图层处于编辑状态时才可使用这能。5.按坐标添加地物。下拉框中选择好图层后，输入要添加地物的添加地物。坐标，点击按坐标添加地物按钮即可成功 地图查询1.属性查询。点击属性查询按钮会弹出属性查询窗口，选择好要查询的图层后，可以选择地图选点和关键字查询两种方式进行查找。2.高级查询。点击高级查询按会弹出高级查询窗口，选择图层后，会显示该图层的属性结构。点击浏览类属性按钮就可在属性表中查看属性点击设置查询条件按钮可以设置 SQL 查询语句，之后点

16、击查询即可查出结果3.测量工具（距离、面积、角度测量）。用来计算地图上任意位置的距离、面积或角度。3.2.3 溢油处理 清污设备管理1.清污船舶管理。对渤海湾所有清污船舶的船名、吨位、吃水、航速、拖力、侧推、主机功率、当前位置进行查看、修改、添加、删除。2.清污飞机管理。对渤海湾所有清污飞机的飞机、飞机类型、主旋翼半径、最大绞车吊载、标准油箱燃油、最大航程、最大航速、最大续航、最大载客人数、当前位置进行查看、修改、添加、删除。3.清污物资管理。在下方属性表中对沿岸城市名、消油剂、吸油毡、围油栏的储备数量进行修改。 溢油监测1.环境监测站管理。在下方属性表中对环境监测

17、站名、所属、监测范围等进行修改。2.监测范围查看。该功能可根据不同参数生成环境监测站的监测范围。点击按弹出监测范围参数设置窗口，可设置缓冲区样式、输出图层名称、选择根据半径或属性或多重缓存区进行生成。在地图中可以查看生成后的缓冲区范围。（图中彩色圆点） 事故模拟溢油扩散参数输入。主程序常驻了一个接收的线程，实时信息。接到后弹窗。1.在弹窗中点击是则进行事故模拟的参数输入，并将接收到的参数直接传递给参数输入窗口；若点击否则仅保存数据不进行模拟。同时，系统在“事故点”图层中写入一个点，并显示在地图上。若未接到直接进行参数输入，所有的输入框和下拉框都是空白的，若接到后由窗口转跳至本窗口

18、，则会将已有参数自动传入。点击 “ 从 网 络 获 取 风 速 、 风 向、 海 况 信 息 ” 按 钮 ， 程 序 自 动 联 网 从气 象 台（/publish/marine/offshore.html）的网页源代码中抓取渤海湾未来 24 小时的风力、风向、海况（浪高）信息，并填入相应位置（也可以不从网络获取，进行手动输入）。输入所有参数后点击“进行溢油扩散模拟”，则进入溢油扩散模拟功能。2. 溢油扩散模拟。通过输入的溢油点位置信息、溢油类型、油膜厚度、溢油量、天气状况、海流信息这些参数，利用油粒子扩散模型，在海图上以每秒推进 1 小时的速度模拟油膜扩散过程。 应急分析生成解

19、决方案。点击按环境的影响程度这四个，弹出拦油、消油解决方案窗口，根据控制速度、消油完成速度、经济、消油后对，生成控制速度优先、经济优先、系统这三个解决方案，控制速度优先方案以船舶最快控制住油膜扩散为主要参考进行船舶和物资的分配，而系统进行船舶和物资的分配，经济优先方案则以这个方案完成后的开销为主要参考根据本次溢油量、等，按情况为控制时间和开销赋予不同的权值力求生成一个最符合实际情况解决方案。点击不同的方案，会在地图上进行相应的动态模拟。选好某一方案点击下方进行演示按钮，即可在程序地图显示窗口中每秒推进 10 分钟的速度进行动态演示油膜扩散、清污船舶航线、清污船舶航行、油膜消散。上图为清污船只往

20、清污点位图中，红色为船舶航线，蓝色小点位船舶，蓝色大点为溢油发生的点位，黑色点群为油粒子组成的油膜范围。以上三图为船舶到达点位后开始消油的过程。直到消油结束。确定选择某一方案后，点击下方保存方案按钮即可将方案保存成 PDF 文档。3.2.4 救援管理该功能是本系统的理功能。功能之一，包括清污船舶管理、救援飞机管理、救援模拟、救援方案分析、救援船舶管救援模拟主要分为事故模拟与动态演示两个部分。事故模拟通过获得海上事故的具体发生情况、受难船只情况、天气海况等，可以模拟出海上事故的严重性程度、波及范围等，让决策者能对事故的情况有所，帮助做出救援决策。动态演示实现救援方案在海图上的模拟，使用者可对不同

21、的救援方案进行模拟，显示救援方案的动态实施过程。救援方案分析包括救援航线分析与救援结果分析。救援航线分析根据各的权值的不同，计算出不同方案，也可以根据具体情况，使用者自定义救援方案。例如若要在最短时间内完成救援，可以根据救援速度计算航线，从而得到速度最快的救援方案。结果分析是根据救援方案的不同，得到的不同救援结果，决策者可根据结果做出决策。救援船舶管理与 AIS 信息结合，可以查看事故海域附近的船舶，包括专业救援船与普通船舶。同时数据库中存有专业救援船的信息，可以分析出船舶的救援能力，便于分析救援方案。 救援设施管理在数据库中各种救援设备的数量与各项性能指标，依此确定救援方案救援

22、方案的有效性。1.救援船舶管理。了船名、吨位、吃水、航速、拖力、侧推、主机功率、当前位置；可以添加、删除救援船舶，修改救援船舶的各项性能参数。2.救援飞机管理。了飞机、飞机类型、主旋翼半径、最大绞车吊载、标准油箱燃油、最大航程、最大航速、最大续航时间、最大载客人数、当前位置；可以添加、删除救援飞机，修改救援飞机的各项性能参数。3.查看附近商船。港、下一港、IMO了附近可用于救援的商船的船名、呼号、航速、吨位、吃水、类型、船籍、目的港、上一。 应急分析通过模拟程序传入参数后，弹出窗口。点击“是”进入救援解决方案参数输入，输入全部参数后点击“进行海上救援模拟”。系统将自动根据点的环境

23、与信息，分析生成救援方案，弹出具体救援方案窗体点击确认后，选择PDF的保存路径在海图上自动生成救援路线，以 10 分钟每秒进行救援船舶、飞机点位演示。图中，折线为救援船舶航线，直线为救援飞机航线同时生成 PDF。3.2.5 信息统计该功能包括统计与日常报表信息统计。每当有产生，系统会此次的具体信息，包括时间、录、救援船舶所在位置、内容等，便于日后对船舶航行安全的分析。系统的日常报表包括的船舶事故记，该类信息产生后会被系统，以供事后查看分析。所有的数据会被存入日志中，以供查询。1.溢油日志。了每次的溢油信息，包括时间、地点等。若有模拟解决方案，则会再此次模拟。2.船舶事故日志。拟。了每次的事故信息，包括时间、地点等。若有模拟