[发明专利]一种数字孪生航道构建方法及系统

说明书

本发明公开了一种数字孪生航道构建方法及系统，包括如下步骤：S1、通过商业或开源引擎建立数字孪生场景，用于实现环境场景仿真；S2、接入感知数据，用于对场景条件变化进行监测；S3、应用场景构建，能够用于航道管理；其中航道基础平台和航道应用平台的引擎可以是开源的也可以是商业的；将航道场景进行数字孪生建模，接入航道泛在感知数据，并结合航道管理研发专业应用，形成数字孪生航道系统，在数字孪生的场景下对航道运行状态对加强航道运行管理，提升航道运行效率具有重要意义。

技术领域

本发明涉及航道运行管理领域，尤其涉及一种数字孪生航道构建方法及系统。

背景技术

航道是为船舶航行所规定、设置、建设的船舶航行通道。航道管理主要是针对航道本身、涉航设施等的运行状态，及由船舶在航道上航行构成的水上交通状况进行管理，从而保护航道及设施正常运行，保证船舶在航道上的航行安全。航道场景具有水下、水下特征，水上场景主要包括航道、涉航设施及沿线地形地貌，水下场景主要是航道水下地形。航道场景又具有静态和动态特征，静态要素主要有航道、涉航设施及沿线地形地貌，动态要素主要有船舶、水流等。将航道场景进行数字孪生建模，接入航道泛在感知数据，并结合航道管理研发专业应用，形成数字孪生航道系统，在数字孪生的场景下对航道运行状态对加强航道运行管理，提升航道运行效率具有重要意义。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种内河航道数字孪生场景的构建方法及装置”，其公告号：CN113223162A，公开了通过三维构建航道进行管理执法，但是没有考虑到航道拥堵的情况管理。

发明内容

为此，本发明提供一种数字孪生航道构建方法及系统，提升航道运行管理效率，保障船舶航行安全。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种数字孪生航道构建方法，包括如下步骤：

S1、通过商业或开源引擎建立数字孪生场景，用于实现环境场景仿真；

S2、接入感知数据，用于对场景条件变化进行监测；

S3、应用场景构建，能够用于航道管理。

作为优选的，S1包括S11、建立沿线地形模型；S12、水下地形模型建模；S13、场景底板模型建模；S14、涉航建筑模型建模；S15、船舶体模型建模；S2包括S21、水文气象数据收集；S22、视频监控数据收集；S23、船舶AIS数据收集、S24、电子卡口数据收集；S25、相控阵雷达数据收集；S3包括基础平台搭建和应用平台搭建。

基础平台搭建；其中包括，S31、三维仿真模块搭建；S32、场景漫游模块搭建；S33、数据驱动模块搭建，其中包括，船舶AIS数据驱动数字孪生场景状态主要通过接入船舶AIS数据中经纬度数据，在数字孪生航道场景中对船舶进行定位，而AIS定位数据仅有经纬度二维数据，无法确定船舶的高程位置。基于AIS的船舶三维数据驱动算法及系统，主要融合了船舶AIS数据库、内河电子航道图和GIS系统，分布提供了船舶经纬度数据，船舶航行数据和水位，地形等地理信息。

应用平台搭建；其中包括，S41、拥堵指数模型搭建，应用数字孪生航道基础平台接入的电子卡口实时数据、船舶AIS实时数据、相控阵雷达实时数据，计算航道拥堵指数，并在数字孪生航道整体集成环境中通过红、黄、绿三种颜色进行显示，拥堵指数模型负责计算航道阻塞密度和实际密度。

一种数字孪生航道系统，包括：整体集成场景，用于显示航道整体场景；感知数据接入端，用于航道泛在感知数据接入；航道基础平台，用于提供航道基础功能；航道应用平台，用于提供航道管理和服务场景的专业化应用功能。其中航道基础平台和航道应用平台的引擎可以是开源的也可以是商业的。能够将现实场景实时转换为三维模拟场景，使得管理集中高效便捷。

作为优选的，整体集成场景包括沿线地形模型、水下地形模型、场景底板模型、涉航建筑模型、船舶体模型。能够显示航道整体场景，全方位监控航道。