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第1章 绪论1

1.1 舰船航线设计的基本概念1

1.2 舰船航线优化设计的意义1

1.3 舰船航线优化设计的国内外研究现状3

1.4 舰船航线设计的学科隶属关系5

第2章 电子海图7

2.1 电子海图的基本概念7

2.1.1 海图及投影7

2.1.2 电子海图7

2.2 ECDIS的组成9

2.2.1 ECDIS的硬件10

2.2.2 ECDIS的软件12

2.2.3 ECDIS的数据14

2.3 电子海图的发展15

2.3.1 电子海图的发展概况15

2.3.2 电子海图的发展趋势18

2.4 矢量电子海图数据19

2.4.1 矢量海图的空间基准19

2.4.2 VCF数据组织20

2.5 专用电子海图显示系统24

2.5.1 基本数据结构24

2.5.2 专用海图显示系统28

第3章 舰船航线设计理论30

3.1 航线的种类及设计30

3.1.1 航线的种类30

3.1.2 航线设计的要求31

3.1.3 航线设计的作业方式32

3.2 航线可行性判断方法33

3.2.1 航线可行性自动评判依据32

3.2.2 航线可行性自动判断方法33

3.3 航线优化设计的常用方法36

3.3.1 迷宫改进方法36

3.3.2 航线网络方法37

3.3.3 气象定线方法41

3.3.4 动态网格方法44

第4章 基于电子海图的碍航区自动提取50

4.1 基于海图水深的三角网构建50

4.1.1 水深三角网的快速构建算法50

4.1.2 基于采样点限制的三角网构建53

4.2 基于三角形拓扑关系的等深线快速追踪56

4.2.1 传统等值点追踪算法56

4.2.2 基于三角网拓扑关系的等值点追踪算法57

4.2.3 实例分析59

4.3 等深线绘制中的多义性问题处理方法60

4.3.1 等深线绘制中的多义性问题对水深区域表达的影响60

4.3.2 浅点约束方法61

4.3.3 实例分析61

4.4 碍航区的自动提取62

4.4.1 安全等深线追踪62

4.4.2 浅水碍航区提取64

4.4.3 碍航区的确定66

4.4.4 碍航区的合并67

第5章 基于电子海图的航线自动生成方法73

5.1 基于方位相差最小的航线自动生成方法73

5.1.1 可航行航线的测试与自动搜索73

5.1.2 航线的优化与动态调整74

5.1.3 实例分析74

5.2 基于航路二叉树的航线自动生成方法76

5.2.1 航路二叉树77

5.2.2 基于航路二叉树的航线自动生成78

5.2.3 实例分析82

5.3 基于网格点动态规划的航线自动生成方法83

5.3.1 网格点计算84

5.3.2 可行性航段判断85

5.3.3 最短路径搜索85

5.3.4 冗余节点处理86

5.3.5 实例分析86

5.4 最短距离航线自动生成改进方法87

5.4.1 平面线段与碍航区多边形的关系88

5.4.2 关键步骤88

5.4.3 主要改进处理措施93

5.4.4 实例分析97

5.5 基于附加条件约束的航线自动生成98

5.5.1 可操作性限制条件98

5.5.2 推荐航线约束99

5.5.3 军事约束100

5.6 基于可操作性限制条件综合评判的航线自动生成103

5.6.1 可操作性综合评判航线的基本概念103

5.6.2 可操作性限制条件综合评判指标构建104

5.6.3 实例分析108

5.7 电子海图航线的多尺度自动生成109

5.7.1 细节分层技术110

5.7.2 电子海图的多尺度组织111

5.7.3 海图航线多尺度生成的关键技术112

5.7.4 航线的多尺度生成及分析116

第6章 舰船航行相关的海洋动态要素建模119

6.1 基于网格潮汐场模型与海图数据的瞬时水深模型构建方法120

6.1.1 网格潮汐场模型121

6.1.2 高效融合策略124

6.1.3 实例分析126

6.2 大型航路的瞬时水位预报方法129

6.2.1 网格潮汐场模型的构建129

6.2.2 水深点处天文潮位的预报130

6.2.3 基于余水位内插的水位精化131

6.2.4 预报水位的快速生成策略及应用131

6.2.5 实例分析132

6.3 高精度瞬时水深模型的构建133

6.3.1 传统的瞬时水深模型134

6.3.2 高精度瞬时水深模型构建136

6.3.3 比对分析137

6.4 海洋动态环境信息中的风流浪模型141

6.4.1 海流模型构建141

6.4.2 风浪模型构建145

6.5 基于动态信息的碍航区自动提取及表达151

6.5.1 浅水碍航区的动态提取151

6.5.2 复合条件下的碍航区表达152

第7章 基于动态电子海图的舰船航线分析技术157

7.1 基于瞬时水深模型的航行可行性分析判断方法157

7.1.1 航线可行性分析数学模型157

7.1.2 航线可行性分析计算方法158

7.1.3 实例分析160

7.2 基于瞬时水深模型的大型舰船乘潮进港分析方法162

7.2.1 基于多波束数据的瞬时水深模型的构建162

7.2.2 航线可行性测试164

7.2.3 实例分析165

7.3 基于瞬时水深模型的最短时间航线自动生成方法167

7.3.1 基于瞬时水深模型的碍航区提取及航线可行性分析167

7.3.2 最短时间路径搜索及优化168

7.3.3 实例分析170

7.4 多动态要素复合条件下的最短时间航线生成方法174

7.4.1 复合条件下多动态要素对航线的影响机制174

7.4.2 最短时间航线计算方法上的改进策略176

7.4.3 实例分析177

第8章 航线自动生成的发展方向及展望178

8.1 航线自动生成的发展方向178

8.1.1 高安全性的需求178

8.1.2 高经济性的需求178

8.2 航线自动生成面临的挑战178

8.2.1 理论技术上的挑战178

8.2.2 实际应用上的挑战179

8.3 需要进一步突破的关键技术问题179

8.3.1 高精度的静态水深模型179

8.3.2 准确的动态信息179

8.3.3 更有效的航线分析算法180

8.3.4 特殊影响因素的分析180

8.4 结束语180

主要参考文献181