智慧港航信息化平台解决方案V1.0.doc

智慧港航信息化平台智慧港航信息化平台 解决方案解决方案 电话 020 87508300 传真 020 87561442 目目 录录 1 总体方案设计总体方案设计 1 1 1设计目标 1 1 2设计思路 2 1 3设计原则 2 1 4平台整体架构 5 2 各业务子系统设计各业务子系统设计 6 2 1一张图 即 GIS 地理信息服务平台 6 2 1 1概述 6 2 1 1 1一张图建设需求 6 2 1 1 2建设目标 9 2 1 2系统设计原则 10 2 1 2 1科学性原则 10 2 1 2 2可靠性原则 10 2 1 2 3合理性原则 10 2 1 2 4可扩展性原则 11 2 1 2 5易用性原则 11 2 1 2 6安全性原则 11 2 1 2 7功能性原则 11 2 1 3建设方案 12 2 1 3 1建设思路 12 2 1 3 2技术路线 12 2 1 3 3总体结构设计 13 2 1 3 4数据结构设计 14 2 1 3 5电子地图设计 17 2 1 3 6系统解决方案设计 20 2 1 4功能设计 22 2 1 4 1空间数据采集 转换 入库 22 2 1 4 2属性数据与空间数据的关联 24 2 1 4 3基础功能 25 2 1 4 4基础数据图层展示 34 2 1 4 5业务数据图层展示 37 2 1 4 6动态感知数据图层展示 42 2 1 4 7统计数据图层展示 44 2 1 4 8系统管理模块 44 2 2现场执法监管系统 46 2 2 1概述 46 2 2 2系统设计原则 47 2 2 2 1科学性原则 47 2 2 2 2可靠性原则 47 2 2 2 3合理性原则 48 2 2 2 4可扩展性原则 48 2 2 2 5易用性原则 48 2 2 2 6安全性原则 49 2 2 2 7功能性原则 49 2 2 3建设方案 50 2 2 4功能设计 50 2 2 4 1执法人员管理 50 2 2 4 2执法基地管理 52 2 2 4 3锚地监控管理 52 2 2 4 4码头监控管理 53 2 2 4 5预警通告 54 2 2 4 6行政执法管理 54 2 2 4 7法规管理 55 2 2 4 8统计分析 56 2 2 4 9移动式现场执法监管系统 56 2 3运行监测和辅助决策系统 58 2 3 1概述 58 2 3 2系统设计原则 59 2 3 2 1科学性原则 59 2 3 2 2可靠性原则 60 2 3 2 3合理性原则 60 2 3 2 4可扩展性原则 60 2 3 2 5易用性原则 60 2 3 2 6安全性原则 61 2 3 2 7功能性原则 61 2 3 3建设方案 61 2 3 4功能设计 62 2 3 4 1日常监测和决策辅助 62 2 3 4 2重点主题的监测分析功能 63 2 4综合指挥调度系统 65 2 4 1系统设计原则 65 2 4 1 1科学性原则 65 2 4 1 2稳定性原则 65 2 4 1 3合理性原则 66 2 4 1 4前瞻性原则 66 2 4 1 5易用性原则 66 2 4 1 6安全性原则 66 2 4 1 7功能性原则 67 2 4 1 8易维护性原则 67 2 4 1 9系统设计目标 67 2 4 2综合指挥调度系统总体设计 68 2 4 3综合指挥调度系统接入功能 69 2 4 3 1语音接入功能 69 2 4 3 2视频监控接入功能 71 2 4 3 3单兵终端接入管理功能 71 2 4 3 4数据业务接入说明 72 2 4 4业务功能介绍 72 2 4 4 1语音调度模块 72 2 4 4 2语音会议功能模块 74 2 4 4 3回音消除功能 76 2 4 4 4多业务的融合功能 76 2 4 4 5通讯录管理模块 76 2 4 4 6数字录音模块 77 2 4 4 7视频上墙功能 77 2 4 4 8短信调度模块 78 2 4 4 9多业务联动功能 79 2 4 4 10视频调度模块 80 2 4 4 11手机可视对讲调度模块 81 1 总体方案设计总体方案设计 1 1 设计目标设计目标 在现有省 市港口信息化系统进行有效整合基础上 借鉴新一代的感知 传 输 应用技术体系 实现对码头 船舶 货物 重大危险源 危险货物装卸过程 航管航运等管理要素的全面感知 有效传输和按需定制服务 为行政管理人员 和相关单位及人员提供高效的管理辅助 并为公众提供便捷 实时的水运信息 服务 建立信息整合 交换和共享机制 建立健全信息化管理支撑体系 以及相 关标准规范和安全保障体系 按照 绿色循环低碳 交通的要求 搭建高效 弹性 高可扩展性的基于虚拟技术的信息基础设施 支撑信息平台低成本运行 实现电子政务建设和服务模式的转变 实现以感知港口 感知船舶 感知货物为手段 以港航智能分析 科学决 策 高效服务为目的和核心理念 构建 智慧港航 的发展体系 结合 智慧港航 相关业务工作特点及信息化现状的实际情况 本项目具 体建设目标为 一张图 即一张图 即 GIS 地理信息服务平台 地理信息服务平台 在建设岸线 港口 港区 码头 泊位等港口主要基础资源图层上 建设 GIS 地理信息服务平台 在此基础上依次接入和叠加规划建设 经营 安全 航管等相关业务应用专题数据 并叠加动态数据 如 AIS GPS 移动平台数据 逐步建成航运管理处 一张图 系统支持扩展框架 方便未来更多应用资源的 逐步整合 现场执法监管系统现场执法监管系统 基于港口 航管 执法基地建设规划 依托统一的执法区域管理和数字化 监控平台 通过加强对辖区内的监控 结合移动平台 形成完整的多维路径和 信息追踪 真正做到问题能发现 事态能控制 突发问题能解决 运行监测和辅助决策系统运行监测和辅助决策系统 对区域港口与航运业务日常所需填报及监测的数据经过科学归纳及分析 采用统一平台 消除重复的填报数据 进行企业输入和自动录入 并进行系统 智能判断 避免填入错误的数据 输入的数据经过智能组合 自动生成各业务 部门所需的数据报表 包括字段 格式 都可以根据需要进行定制 同时满足 扩展性需要 当有新的业务监测数据表需要产生时 系统将分析新的需求 将 所需字段融合进入日常监测和决策辅助平台的统一平台中 并生成新的所需业 务数据监测及决策表 综合指挥调度系统综合指挥调度系统 建设以港航应急指挥中心为枢纽 以各级管理部门和经营港口企业为节点 快速调度 信息共享的通信网络 满足应急处置中所需要的信息采集 指挥调 度和过程监控等通信保障任务 1 2 设计思路设计思路 根据项目的建设目标和 智慧港航 信息化平台的总体框架 设计思路 建设内容及保障措施 围绕业务协同 信息共享 充分考虑各航运 港政 管 理处内部管理的需求 平台采用 全面整合 重点补充 突出共享 逐步完善 策略 加强重点区域或运输通道交通基础设施 运载装备 运行环境的监测监 控 完善运行协调 应急处置通信手段 促进跨区域 跨部门信息共享和业务 协同 以 统筹协调 综合监管 为目标 以提供综合 动态 实时 准确 实 用的安全畅通和应急数据共享为核心 围绕 保畅通 抓安全 促应急 等实 际需求来建设智慧港航信息化平台 系统充分整合和利用航运管理处现有相关信息资源 以地理信息技术 网 络视频技术 互联网技术 移动通信技术 云计算技术为支撑 结合航运管理 处专网与行业数据交换平台 构建航运管理处与各部门之间智慧 畅通 安全 高效 绿色低碳的智慧港航信息化平台 系统充分考虑航运管理处安全法规及安全职责今后的变化与发展趋势 应 用目前主流的 成熟的应用技术 内联外引 优势互补 使系统建设具备良好 的开放性 扩展性 可维护性 1 3 设计原则设计原则 结合本系统建设要求 需要保证各系统的完整性和功能的实用性 在保证 平台运行稳定运行和数据提供准确迅速的同时 界面简单实用 系统可扩展性 可维护性强 在平台的开发 部署与实施中 严格遵循如下指导原则 实用性原则实用性原则 在本次智慧港航的建设过程中 系统实施和业务模型的建立严格贴合业务 管理实际 且充分考虑航运 港政 管理处内部管理的需求特点 本系统将有 力的辅助完成局内公文流转和事务管理 有效实现与其相关联系统的数据共享 与数据交互 增强系统可实施性 同时系统操作简单 快捷 具有良好的人机 交互界面 易于使用推广 且维护方便 此外系统良好的人机接口与灵活多样 的展现方式 还能提高用户的查询效率 并做到快速响应 可扩展性可扩展性 在系统功能划分模块化设计 预留了发展余地 系统结构设计 系统配置 系统管理方式等方面采用国际上先进同时又是成熟 实用的技术 系统设计所 采用的技术和设备符合国际标准 国家标准和业界标准 在系统架构设计上充 分考虑到各接口的开放性和可扩展性 满足用户根据信息技术的发展对应用系 统进行扩展 维护及系统升级 可靠性可靠性 系统采用先进的系统结构和技术措施 采用成熟的开发手段 具有良好的 可靠性 能有效的避免单点失败 关键设备和部件采用冗余配置 能建立各种 故障的快速恢复机制 确保系统 7 24 小时地正常运转 在技术服务和维护响应 上同用户积极配合 确保系统的可靠 保证数据指标完整性和准确性 安全性安全性 系统在系统级 应用级 网络级提供各自的安全手段和措施 为系统提供 全方位 立体化的安全实施方案 以便合法用户能够随时得到所需要的数据支 持 系统提供高安全度防护手段 防止内部用户的非法入侵以及操作人员的越 级操作 非法用户则无法接触有权限的数据 保护信息的机密 所有应用项目 和软硬件都遵守国家保密条例 符合国家有关电子政务系统安全要求 具备较 强的自我保护机制 以便能有效抵御各种恶意攻击 确保内部信息的安全 大数据量的扩展大数据量的扩展 港航管理业务及其管理模式将随着社会的发展而不断的变化 与此相对应 的是 水路安全畅通与应急处置的需求也将不断拓展 管理部门将不断产生新 的需求 在此情况下 本次工程建设不可能一步到位 这就需要在发展过程中 不断完善 因此系统软件体系结构设计上支持大数据量的扩展 以能够适应业 务的不断发展和用户规模的扩大 具体设计方式如下 1 定时清理数据 可以通过使用触发器或者带存储过程的作业来实现定 时清理数据业务 2 利用数据的转换与提取 定期用程序或用事务复制导入原始 汇总数 据 把数据复制到一台专门做统计的服务器上 专门做查询所用 查询的时候 做相应的优化 例如索引 视图等这样查询的时候压力就会小很多 同时考虑 负载平衡 在空隙时利用其 CPU 和内存 3 各业务系统和外部数据源传送的数据为维系挽留系统输入 这些数据 分别经过数据格式检查 源数据清洗抽取转换 装载数据到收集层 对收集层 中数据抽取 转换 装载到数据仓库 数据仓库中数据进行抽取 转换并结合 模型算法库中的算法生成维系结果集以供输出 同时通过数据仓库接口 可将 数据提供给应用系统的本地化查询使用 4 划分存储硬盘把数据 日志 索引分盘存放 这样可以提高 IO 吞吐 率用优化器 优化查询 开放性和标准化原则开放性和标准化原则 系统的各种接口满足开放和标准化原则 所有系统设备不但满足当前需要 并在扩充模块后满足可预见将来需求 保证建设完成后的系统在向新的技术升 级时 能保护现有的投资 1 4 平台整体架构平台整体架构 智慧港航信息化平台总体架构严格遵循安全性 共享性 扩充性 可维护 性 可兼容性的开发原则 平台建成后 将会有大量的工作人员同时在线使用 因此在整个平台建设时 将进行良好的规划及架构设计 同时 为了适应未来 项目的新增和变更 平台将具有足够的柔性 可通过简单配置和二次开发适应 新的需求 本项目总体架构如下图所示 2 各业务子系统设计各业务子系统设计 2 1 一张图 即一张图 即 GIS 地理信息服务平台 地理信息服务平台 2 1 1概述概述 2 1 1 1一张图建设需求一张图建设需求 依托港岸线 港口 港区 码头 泊位等港口主要基础资源图层建设一张 图 即 GIS 地理信息服务平台 在此基础之上依次接入和叠加经营 安全 航线 规划建设等专题数据 并接入港航船舶识别系统 AIS 卫星定位系统 GPS 视频监控系统 CCTV 移动平台等数据 最终实现在一张图上呈现 港航基础数据信息和动态实时数据信息 逐步建成航运管理处 一张图 功能性需求分析功能性需求分析 本系统重点需要显示港航概况信息 包含以下几种 1 基础数据图层展示 基于高清影像图或数据矢量图 进行岸线 港区 港口经营人 重大危险源 码头 泊位 堆场 仓库 储罐信息 海事管理专 题数据 航行参考数据 集疏运体系 公路 铁路 管道 物流园区展示 2 业务数据图层展示 基于高清影像图或数据矢量图 进行船舶信息 危货作业数据 海事签证数据 执法监管信息展示 3 动态感知数据图层展示 基于高清影像图或数据矢量图 进行基于 GIS 的 AIS CCTV GPS 移动通信 四位一体 的感知港口 感知船舶 感 知货物的全面感知网络体系展示 4 统计数据图层展示 展示水上运输船舶 水路运力结构 港口装备 水路运量 港口吞吐量及其他业主关心的数据指标 指标在数据支持的情况下 应可动态调整 具体内容如下 内容项内容项需要展示和管理内容需要展示和管理内容 港航 基础信息 1 岸线 港区 港口经营人 重大危险源 码头 泊位 堆场 仓库 储罐信息展示 2 港区运输管线展示 3 海事管理专题数据 航行参考数据展示 4 集疏运体系 公路 铁路 管道 物流园区展示 港口经营许可状态 港口经营许可的详细业务信息 港口经营 数据专题港口企业分布 港口企业的详细数据信息 港口规划情况描述展示 对港口原始规划图按规划类别 规划年代 包 含修编年代 进行备案管理 可以查看已有的港口规划图 港区规划情况描述展示 根据总体规划书在电子地图上标注港口沿线所 有港区的每个作业区范围和基本说明信息 岸线规划情况描述展示 根据总体规划书将港口沿线所有港区的规划岸 线分段分类在电子地图上标注 港口规划 数据专题 锚地规划情况描述展示 根据 江苏省沿江港口锚地总体规划 修编内 容将沿江锚地的规划内容在电子地图上标注 港口危险源分布 在地图上浏览辖区港口危险源的具体位置和相应分类 信息 属于系统本次需要实现的功能 港口安全管理状态 在地图上浏览辖区 危险货物港口作业资质 和 港口 危险货物作业场所建设项目许可 信息 港口安全设施设备 在地图上浏览辖区港口安全设施设备相关信息 港口视频监控点分布 在地图上浏览辖区港口视频监控点位置信息 港口安全 数据专题 港口应急资源分布 周边医院 消防的位置 电话以及搜救力量单位名 称 部门 联系人 联系方式 力量种类 具有功能 备注 属于系统 本次需要部分实现的功能 港口建设 数据专题 1 项目信息包括 设计单位 施工单位 监理单位 质量监督单位 检测单位 泊位性质 靠泊等级 泊位数量 通过能力 建设起至年限 总投资 资金来源 2 建设过程包括以下节点 前期准备 岸线利用审批 项目审批核准 备案 初步设计审批 施工图设计审批 招投标备案 工程质量监督手 续办理 开工备案 过程控制 交工验收 试运行备案 单项验收 竣 工验收 每个节点内可以上传下载查看各类审核文件 批文 包括文件 名称 来源单位 文号 批文时间 3 用户可以对建设项目按节点等条件进行查询汇总 港口统计 数据专题 1 水上运输船舶艘数 同比增减幅度 集装箱船舶艘数 同比增减幅 度 2 水路运力结构 按运输区域划分 按用途划分 3 港口装备 港务船舶艘数 港区铁路线长度 港区输油管线长度 生产用装卸机械数量 4 水路运量 客运量 货运量 周转量 平均运距 水运集装箱运量 同比环比 远洋运输量 5 港口吞吐量 货物吞吐量 集装箱吞吐量 危货吞吐量 同比环比 6 航道交通量 日平均交通量 同比环比等 非功能性需求分析非功能性需求分析 该系统需要满足大量的港口基础业务数据和空间数据的信息存储需求 并 且满足港口管理部门的信息共享需求 系统还需要满足用户地图交互响应的及 时性 是一个综合性 操作性要求都很高的系统 所以系统建设时主要从下面 几个方面来考虑系统的非功能性要求 1 系统需要满足大量的数据存储需求 系统不仅需要存储各级港口管理 部门的业务属性数据 而且需要存储大量的港口专题空间数据 空间数据的存 储达到 TB 级别 需要可靠的存储方法来满足数据存储的需求 2 系统需要满足高并发的访问需求 系统需要提供各级港口管理部门用 户的查询访问需求 同时满足用户对地图交互操作的及时性响应要求 通过数 据组织 图层拆分规划 图层加载控制 地图服务优化 容量规划等方式 解 决地图加载慢 执行操作响应慢等性能问题 3 系统的易用性需求 系统首先需要是一个实用的系统 其目标是通过 高效的计算机操作来提高港口管理的水平和工作效率 因此在系统的分析 设 计 数据的采集 整理和功能实现上 都将面向业务管理的实际应用 同时 应保证系统运行稳定 反应迅速 数据准确 设计风格统一 界面友好 操作 简便 学习成本低 4 系统的可扩展性需求 整个系统的建设应遵循统一化 标准化的原则 严格按照国家和行业标准要求进行建设实施 整个系统采用开放式的模块化设 计 可以在以后的应用中不断地扩充各种新的功能模块 从而能适应新技术和 业务发展所带来的变化 系统必须具备统一的接口和合理的数据编码规则 以 便为后续的应用系统开发和数据库建设中提供必要的支持 2 1 1 2建设目标建设目标 依据港口航运资源分布的特点 建立港口航运一张图 即 GIS 地理信息服 务平台 建立港航各类专题属性数据 包括港航基础信息数据 港口经营专题 数据 港口规划专题数据 港口安全专题数据 港口建设专题数据 港口统计 专题等数据信息 实现静态数据和动态数据的掌握 加强与纵向单位以及横向 关联单位的数据互联互通 实现与相关单位 深度互联 业务协同 的目标 系 统实现目标如下 港航基础信息数据 港航基础信息数据 通过图形化 数字化 可视化的方式呈现港航基础设施数据 包含岸线 港区 码头 泊位 公共基础等设施 的直观展示和集约化 动态化管理 港口专题数据 港口专题数据 将港口经营专题数据 港口规划专题数据 港口安全专题数据 港口建设 等专题数据进行基于地图的动态关联展示和管理 动态感知数据 动态感知数据 构筑基于 GIS 地图的 AIS CCTV GPS 移动通信 四位一体 的感知港 口 感知船舶 感知货物的全面感知网络体系 统计数据 统计数据 通过对港航水上运输船舶艘数 水路运力结构 水路运量 港口吞吐量 航道交通量等数据信息进行收集 整理和分析 最终形成各种统计报表 辅助 港航管理人员开展相关工作 2 1 2系统设计原则系统设计原则 2 1 2 1科学性原则科学性原则 系统设计严格按照行业软件开发科学标准 在原有系统上进行创新性的应 用开发 系统能进行数据录入和维护 具有查询和检索以及港航基础信息数据 港口专题数据 动态感知数据 统计等数据输出功能的一张图是实现港航管理 现代化 信息化 可视化的管理目标 系统可以利用港口地形地貌 建筑物分布以及集疏运配套资源为底图 能 够实现空间和属性数据的叠加和统一管理 并可以为进一步开发具有高级功能 的系统奠定基础 系统可依托多种数据库 港口仓库容积 航标数据库等 实现二维与三维 2 5 维相结合的展示效果 二维系统基于电子地图实现港航区静态信息监控及 应用功能 三维 2 5 维系统在港区部分码头 港区 作业场所建立三维 2 5 维模 型 以及几种典型类型的船舶模型 管道模型 储罐模型 真实展现港区部分 场景和船舶动态 为港区的展示和管理提供强大的分析和决策支持功能 2 1 2 2可靠性原则可靠性原则 港口建设一张图 即 GIS 地理信息服务平台 严格遵循国家及港航有关港 口规划 建设与管理的法规 数据的分类 分层 编码应该严格遵循现有的国 家标准 行业标准 港口建设标准并根据港航的地方特色 定制适合于本系统 的分类 分层 编码方案 2 1 2 3合理性原则合理性原则 在充分考虑系统先进性和用户需求的前提下 同时考虑了系统的设计的合 理性 在系统功能上并不一味的求高 追求技术上的先进性 而是以实用为原 则 采用成熟的技术 降低系统设计的费用和后期系统运行附加费用 设计满 足客户需求 运用方便的系统 2 1 2 4可扩展性原则可扩展性原则 系统的要素 编码 功能和数据库结构设计之处充分考虑到日后的可扩充 性 以满足系统进一步的发展和港口一张图建设的需要 2 1 2 5易用性原则易用性原则 系统设计按标准化 规范化 分层设计 组件化实现 从界面和功能设计 上充分考虑系统操作方便 易操作 易维护性 提供 GUI 图形界面 提供丰富 的维护方式 在客户使用和体验反面充分考虑使用者素质参差不齐 设计上手 快 易学易懂的系统 2 1 2 6安全性原则安全性原则 系统采取全面的安全保护措施 具有防病毒感染 防黑客攻击措施 同具 有数据库备份 数据读写权限管理等高度的安全性和保密性手段进行管控 对 接入系统的设备和用户 进行严格的接入认证 以保证接入的安全性 系统支 持对关键设备 关键数据 关键程序模块采取备份 冗余措施 有较强的容错 和系统恢复能力 确保系统长期正常运行 同时 考虑港航局及相关数据的安全性 企业通过 ISO27001 信息安全体 系认证 为客户提供更安全的信息服务 2 1 2 7功能性原则功能性原则 本次系统设计严格按照本次招标文件的要求响应的各项功能 在满足一张 图应用的基础之上可实现基础数据图层展示 业务数据图层展示 动态感知数 据图层展示 统计数据图层展示等功能 在满足功能的基础上对系统使用功能 进行优化和设计 以客户使用灵活便捷的角度出发设计各功能项 2 1 3建设方案建设方案 2 1 3 1建设思路建设思路 建议 GIS 地理信息服务平台充分利用省厅 一张图 全省资源管理信息 系统的基础来建设 针对港航的定制化需求 增强 GIS 地图中相关的信息展示 根据港口布局数据 港口规划图纸数据以及目前统计数据等现有资料 以港口 地形地貌 建筑物分布以及集疏运配套资源为底图 先行建设岸线 港区 码 头 泊位 锚地等港口基础设施资源图层 在此基础上依次接入和叠加港口安 全监管 规划建设以及日常生产经营等相关业务应用专题数据 逐步建成港航 一张图 2 1 3 2技术路线技术路线 1 在系统学和系统工程 软件工程的思想和方法指导下 采用已 GIS 为主要技术手段 建立港航地理信息平台 2 使用超图 GIS 平台以及 Tomcat Oracle 等中间件的支撑平台 并以 此为基础组织应用系统的开发 3 采用虚拟机与服务器联网的硬件平台 数据的贮存和管理主要采用服 务器 既可以提高系统的性能 运算速度 又可节省投资 实现较高的性价比 4 严格制定信息系统的标准和规范 包括数据共享和管理工作流程的标 准和规范 以及信息系统数据的标准和规范 以保证信息系统工作过程的规范 化和信息系统数据的标准化和规范化 5 在系统设计和开发过程中 除遵守信息系统标准化与规范化研究报告 之外 还严格遵守国家 行业的有关信息系统建设与管理方面的法律法规 保 证信息系统的规范性和实用性 6 整个系统的建设严格按工程化方法来进行组织和管理 从系统需求调 研 系统设计 软件开发 数据库建立到系统测试 系统运行 人员培训等整 个过程都建立控制和检验标准 并且每个步骤都严格把关 以保证系统的准确 性 可靠性 安全性和实用性 2 1 3 3总体结构设计总体结构设计 港航 GIS 地理信息服务平台涵盖港口资源展示和用户全方位的管理应用 系统的建设充分考虑信息集成 数据共享和业务应用的融合 实现 GIS AIS CCTV GPS 移动通信等技术的融合 实现系统简的无缝集成 提供港务基础设施管理 港口资源信息管控 空间数据处理与表现 事务处理 等多项功能 根据港口航运资源分布的特点 利用先进的 WebGIS 技术 数据库技术 网络技术 实现业务数据 动态数据信息与相关地理信息空间数据的关联 使 调用的业务数据和动态数据可以快速的在地图上定位及匹配显示 港航 GIS 地理信息服务平台的结构与功能应从总体结构和功能分配方面统 一考虑 系统的数据库及软件模块将可以在其它子系统中进行重用 利用 COM 技术将通用的模块封装成二次开发平台 将丰富多彩的系统应用构件在该二次 开发平台之上 方便系统功能的拓展 减少今后系统开发和维护的工作量 其结构如下图所示 本系统主要包括应用功能层 应用支撑层 数据存储层 数据采集层 应用功能层 港口的管理部门可根据实际需要及时 准确 真实 图文并 茂地获取所需的港口地理信息和业务信息 并且借助于 GIS 系统特有的空间分 析和可视化表达手段 进行各种辅助决策支撑 实现对港口资源信息的查询共 享 分析和更新维护 主要包含港务基础设施管理 港口资源信息管控 空间 数据处理与表现 事务处理 查询统计以及数据维护等功能 应用支撑层 支持对空间数据管理 处理 分析 建模和显示等 GIS 基础 功能以及平台的基本框架 主要由超图 GIS 平台以及 Tomcat Oracle 等中间件 实现 数据存储层 实现港口图形数据 设施数据 基础数据和业务数据的分类 存储和有机结合 建设港口专题地理库和主题业务库 数据采集层 将所需的岸线 港区 企业 码头 泊位 锚地等各种港口 布局数据和港口规划图纸数据 结合港口数字资源普查等工作成果 输入和分 类存储到计算机中 实现港口资源的数字化 主要通过数据 ETL 处理 空间拓 扑 数据关联等手工采集方式以及地图的自动矢量化方式实现该部分功能 2 1 3 4数据结构设计数据结构设计 地形图数据地形图数据 港航 GIS 地理信息服务平台的应用离不开数据库的支持 基础地形图的支 持 基础地形图不仅可以作为所有地理信息系统的背景图 而且还可以为港口 其它应用提供地形参考 因此在基础地理信息数据库建设时 应建立基础地形 图数据库 基础地形图数据库含有地形图 图形信息和属性信息 电子地图空间数据库主要包括矢量数据和栅格数据两种 空间数据用于表 现港口空间实体的位置 形状及其分布特征等方面信息的数据 空间数据主要 应用点 线 面以及实体等基本的空间数据结构表现港口地貌的数据 港口空 间数据库就是将 GIS 中的图层 数据集 拓扑关系等空间数据存储到关系数据 库中 如 ORACLE SQLSERVER 等 就构成了空间数据库 1 矢量数据 基础地理数据是由测绘局提供及进行维护的基础地理信息 包括数字线 划图 DLG 数字高程模型 DEM 数字正射影像图 DOM 等 可由基本地形图信息提取的部分专题现状信息 专题数据包括交通公路 航道 港口 场站 铁路 机场 公路动态信息 港口动态信息以及 其他交通相关业务数据等 此处主要关注港口专题数据 2 栅格数据 栅格数据结构是基于像素的点阵 代表地球表面的一部分 点阵依照一个 地理坐标系统来定位 在此坐标系统中 点阵中的每个像素表示在相应的 X 和 Y 方向上的一个具体的距离 像素代表的距离越短 则栅格文件的分辨率越高 且文件容量越大 每个像素都被分配一个值以描述所表示的具体表面的一个特 性 栅格数据也可用于表现影像 影像主要是卫星影像等 GIS 数据库中的影 像具有直观 信息量丰富 可读性强和可判释性强等诸多优点 数字正射影像图是数字化测绘生产中的重要产品 具有直观 信息量丰富 可读性和可判释性等诸多优点 随着数字摄影测量技术的发展 数字正射影像 图的制作变得更加简单容易 数字正射影像图也愈加为城市许多部门所青睐 由于 GIS 技术的应用 数字正射影像图作为重要的基础信息 已在城市规划部 门得到应用 并产生良好的应用效果 基础信息内容丰富 繁多 使用面广 如何将它们有机地进行组织 有效 地进行存储 管理和检索应用 是一件十分重要的工作 它直接影响数据库及 GIS 系统应用效率 只有将它们按一定规律进行分类和编码 有序地入库 才 能对它们分类存储 检索 以满足各种应用分析要求 针对基础信息采集 处理的不同阶段和目的 分类编码的方法将有一定区 别 甚至不同 但是紧密相关 码头基础设施数据库码头基础设施数据库 包括泊位 揽桩 岸线 堆场 建筑物 道路等 将已有的电子格式的基 础设施数据 经过加工处理后 生产满足 GIS 要求的基础设施数据库 属性数据库属性数据库 属性数据库用于存储港航的各项设备设施等有关数据 系统釆用关系数据 库 Oracle 11g 数据库管理系统 利用 SQL 语言对系统数据进行操作 提供存储 维护 检索数据的功能 数据模型是对系统实体类关系的映射 本系统的数据模型包含两部分 一 部分是对业务对象本身的模型设计 主要包括港口 港区 港口经营人 码头 泊位等业务实体 另外一部分是对系统权限管理的模型设计 包括用户 菜单 权限等基础表单 1 业务数据模型 系统的业务数据实体主要包括港口 港区 港口经营人 码头泊位等 港 口是具有水陆联运设备和条件 供船舶安全进出和停泊的运输枢纽 港区划分 是为了提高装卸效率 防止污染及管理方便等 综合性港口根据货物种类和装 卸特点 划分成不同专业的作业区 一个港口按功能集中情况会划分为若干个 港区 所以港口与港区的关系是一对多 一个港区区域里布局有多个港口经营 人企业 所以港区与港口经营人的关系也是一对多 一个码头可以是属于港口 经营人所有 称为私有码头 也可以是属于港区公共基础设施 不属于任何一 个港口经营人所有 称为公有码头 码头上有靠船的泊位 一个码头有一个或 者多个泊位 2 权限管理模型 该模型的设计满足用户的权限管理要求 管理员根据需求 创建不同角色 并为角色配置相应的权限 再根据不同用户的需求配置相应角色 用户登陆系 统后 根据其角色信息 获得相应权限 系统支持从资源查看区域 也即范围 和类型 也即图层 进行分别授权 也即需要建立图层菜单 图层区域与角色 的关联关系 这区别于一般的信息系统的权限管理模型 数据表数据表主要字段主要字段 岸线 岸段编号 自动编号 类别 深水岸线 非深水岸线 状态 规划 已建设 建设中 岸段名称 岸线总长 岸线起止点 锚地 锚地编号 自动编号 锚地名称 位置 尺度 用途 底质 类型 锚界坐标 界点坐标 航道 航道编号 自动编号 航道名称 航道水深 航道段位置描 述 航道边线 航道中心线 航道通航等级 航道尺度 水深 航宽 航向和航程 最大通过船舶吨位 航道平面图 港区 港区编号 自动编号 名称 码头岸线 陆域面积 泊位数 通过能力 含集装箱 主要装卸货种 港界控制点坐标 企业 企业编号 自动编号 企业名称 所在港区 组织机构代码 联系方式 通信地址 邮政编码 联系电话 传真电话 法定 代表人 经济类型 注册资本 万元 投产 开业 年份 从业 人数 自然资源使用情况 陆域土地面积 水域面积 自然岸 线长度 主营范围 码头 码头编号 自动编号 码头名称 码头类型 散货 件杂货 集 装箱 码头平面图 文件连接 码头照片 文件连接 码头 立面图文件连接 码头水深 码头修建时间 码头维修记录 码头使用年限 泊位 泊位编号 自动编号 泊位名称 所在功能区名称 码头 所属港口企业 泊位代码 泊位所在水系 长江干流 内河 沿海 设计前沿水深 实际前沿水深 码头面高程 泊位长度 设计靠泊能力 吨级 集装箱 TEU 设计年通过能力 万 吨 仓库 仓库编号 自动编号 仓库名称 仓库面积 仓库平面图 仓库照片 仓库材质 钢架 混凝土 仓库修建时间 仓库维 修记录 仓库使用年限 堆场 堆场编号 自动编号 堆场名称 堆场面积 堆场平面图 堆场照片 堆场材质 砂土 混凝土 堆场修建时间 堆场维 修记录 堆场使用年限 储罐 储罐编号 自动编号 储罐名称 储罐直径 储罐材料 储 罐容量 储罐建成时间 储罐使用年限 2 1 3 5电子地图设计电子地图设计 电子地图方案比选电子地图方案比选 系统需要能够对港口重点区域的地形地貌进行较丰富 逼真的空间展现 提高系统的表现效果 对于监控摄像头不能全面覆盖的重点监管区域 也需要 能够了解周边环境的实际情况 但同时必须保证对港口基础资源空间信息维护 方式的简单性 便捷性 行业内电子地图的呈现方式有以下几种 1 二维电子地图虽然实现了数据的展示和分析功能 但是始终是对现实 世界的一种高度抽象表示 并不能真实完整地反映现实世界 2 三维电子地图是按照一定的比例对现实世界的某个方面进行三维抽象 和描述 它的形象性 功能性要远强于二维电子地图 但三维地图在数据处理 发布效率以及网络传输等方面具有较大的技术难度 而且成本较高 3 2 5 维电子地图除继承二维电子地图在数据采集 分析处理等方面的 强大功能之外 其直观可视和真实的空间表现能力 弥补了二维电子地图表现 的局限性 2 5 维地图相对于三维电子地图来说 数据量小 网上传输速度快 满足了在一般网络环境下对三维电子地图的快速访问需求 既解决了三维地图 网络发布的技术难题 同时又满足了三维仿真的高真实感 比选方案设计比选方案设计 通过对现有主要地图技术比选 本系统综合采用多种地图技术 实现对港 区内码头设施设备 厂房 储罐 堆场等地形地貌进行管控 港口港区底图采 用平面矢量地图或者正射影像地图 使用标绘矢量图方式管理港口资源 方便 更新 部分重点港区 沿岸线 2 公里区域范围内使用 2 5 维电子地图 重要危 险源经营企业 在 2 5 维电子地图上 基于实景技术 制作 360 度实景影像 能够了解重要场所的实际情况 身临其境 对于重点港口区域 基于影像地图 获取位置信息 和实景照片 获取地 物渲染外貌 对港区内码头 设施设备 厂房 储罐 堆场等地形地貌进行模 型制作 在模型拼接后进行整图色彩渲染 最终形成港区的 2 5 维电子地图 对于监控摄像头不能全面覆盖的重点监管区域 研究和应用 360 度全景技 术 全方位展示重点区域在 360 度球型范围内的所有周边情况 用户在使用系 统时 点击这些 360 度热点区域 即可以对该位置区域进行 360 度旋转以及拉 近拉远查看 身临其境 主要地图技术比选过程如下表所示 名称名称图例图例主要说明主要说明 标绘标绘 地图地图 1 基本的点 线 面 2 适合对经常变化对象的描述 程序 可以动态控制 灵活性好 港区设施可 矢量化成各类图层 3 成本低 带宽要求低 平面平面 矢量矢量 地图地图 1 直观 能够显示地点和路径 2 适合一般电子地图展示 如百度 谷歌地图 3 成本低 带宽要求不高 正射正射 影像影像 地图地图 1 形象 能够显示地物要素 2 适合需要展示地物大致特征的场景 3 成本可接受 带宽要求不高 2 5 维维 模型模型 地图地图 1 界面逼真 可将需要强调的设备设 施做特殊着色处理 2 适合需要突出某些地物要素 如危 险储罐分布 狭长区域显示等 3 成本可接受 可切片处理 带宽要 求不高 实景实景 影像影像 地图地图 1 展示现场实际情况 2 可 360 度环绕察看 3 成本比较高 电子地图图例设计电子地图图例设计 为了向用户展示色彩协调 符号形象 图面美观以及与常用资料统一的视 屏显示地图 需要设定地图要素的显示符号 包括要素及注记的样式 规格 颜色等 下表对系统的图例进行了设计 要素大类要素大类要素名称要素名称符号颜色符号颜色符号示例符号示例 RGB 港区港区2036383 作业区作业区2115274 码头码头255680 泊位泊位0163255 港口经营人港口经营人255189115 规划岸线220120 已利用岸线25519680港口岸线 未利用岸线11317275 临港工业发展区204188255 通用泊位区255191127 散货泊位区255216101 物流园区200255171 港口规划图 集装箱泊位区255133211 非危险品333 是否危险品 船 危险品252110 航行中的船 舶 航行中的船舶255255255 2 1 3 6系统解决方案设计系统解决方案设计 港航 GIS 地理信息服务平台的建立 采用行业内最先进的地理信息技术 保障系统的先进性 使系统能够在较长的时期内为航运管理处服务 系统的建设规模和功能要求与系统开发目标紧密相关 系统的具体目标应 是在科学合理的用户需求分析基础上确定的 港航 GIS 地理信息服务平台具备 如下基本功能 数据采集入库 数据采集入库 系统具备高效的数据采集 转换 输入功能 针对不同的信息源 采用不 同的数据获取方法和处理手段 如扫描矢量化 CAD 数据 正摄影像数据 其 它数据转换接口等 编辑修改功能编辑修改功能 港口面貌不断改变 基础数据的更新维护工作每天都在进行 系统具备有 高效的图形信息的增改功能 提供方便实用的图形工具和用户界面 完成港口 基础设施和地形信息的修改 存储管理功能存储管理功能 建立科学 合理的地形图要素分类和编码标准 这是数据采集 组织 转 换输出的依据 港航 GIS 地理信息服务平台具有较广的服务面 因此基础港口 地理信息数据库应该是全要素的 建立科学的存放结构 具有详细的信息分层 以满足港航信息化平台的应用需要 1 查询统计功能 数据库的内容可按用户要求方便地以多种方式 包括 图名 图号 坐标 名称等 对港口基础信息就行空间查询 可完成分层 分要素提取 转换和输 出 2 地图输出功能 可以在强大的地图显示环境下生成高质量的地图输出 可以将地图按行政 区域的范围或指定需要的范围导出成 shp jpg 等通用的矢量 栅格数据格式 也可以将图形打印输出 包括标准图幅出图 不规则范围出图等 并提供文本 编辑 元素添加 如图片 指北针等 保存等功能 3 分析功能 系统可满足港口应用的各种分析功能 提供空间分析工具 分析港口地理 要素 为交通提供决策支持 包括缓冲区分析 路径分析等 4 动态数据监控与调度 结合江苏海事局的数据交换 并将海事专题的地理信息数据 AIS 动态数 据 危险船舶签证信息以及视频监管信息就行动态展示 监控与调度管理 5 系统接口与数据交换 与智慧港航信息化平台其它应用系统进行接口 实现港口信息数据库的全 面共享 提供通用的数据交换格式 与智慧港航信息化平台其它应用系统或未 来的应用进行数据交换 6 其它功能模块 考虑港航 GIS 地理信息服务平台应具备的基本功能和航运管理处对地理信 息平台的功能需求 确定主要功能模块 空间数据采集 转换 入库 属性数据与空间数据的关联 基础功能 基础数据图层展示 业务数据图层展示 系统管理模块 2 1 4功能设计功能设计 2 1 4 1空间数据采集 转换 入库空间数据采集 转换 入库 在系统的建设过程中 数据采集及其更新 维护是信息系统的根基 其工 作量最大 也是最能体现系统价值的部分 因此在建立信息系统时 首先要考 虑到系统的数据采集问题 以保证系统数据库的质量 这也是系统高效和成功 的关键所在 系统设计之初既要根据港口数据的特点设计高效 合理的数据结 构 又要考虑系统能够对不同来源 不同格式的各种数据的采集建库 并且将 图形 属性 文档资料及各种信息通过各种高效的采集手段加入到系统中 同 时还要考虑建立完善的数据更新手段 能够保证系统数据库的及时更新 1 地理数据采集 数据库的采集过程如下图所示 图形数据的采集 由于港口图形数据格式众多 来源不一 因此可以采用己有的数据 利用 算法模型进行数据采集 然后采用专用转换工具导入到自己的数据库中 或者 使用扫描数字化系统 可以用于对己有图件的数字化 对于原有的 DWG 格式 的数据 则可以通过数据转换接口加以转换 转换过程需要保持原来的属性数 据 属性数据的采集 对于属性数据的采集 则根据不同的数据类型和要求采用键盘录入 扫描 输入 计算机识别或从其他数据库转换以及专门的属性录入程序录入等多种方 式实现 2 地理数据转换 考虑到所建的信息系统必须适应不同应用部门的需求 为不同的应用系统 提供不同格式的信息数据 系统设计时 充分考虑与现有的各个主要 GIS 系统 比如厅信息中心和全省港口资源管理信息系统等 之间的数据转换问题 系 统必须适应可能的客户需求 为不同的应用系统提供不同格式的基础地理空间 数据 目前系统解决的数据转换问题主要是 将系统拥有的数据输出到 AutoCAD 超图 ArcGIS 等系统 这个就是主要利用通用的数据转换工具或通 用的数据格式 通过它实现各系统之间的数据转换 3 地理数据入库 经过数据采集子系统或数据转换子系统获得的图形数据和属性数据还需进 一步处理才能最终进入数据库而被系统所使用 其处理以及入库的方案如下图 所示 在建港航图形数据库的时候需要对图纸等进行分层如下 基础底图 港区铁路 公路等集疏运设施以及港口地形地貌 港区建筑 物 水系及其通信 电路 供排水等配套设施 港口设备设施 所有已建港口及其下辖港区 码头 泊位 仓库堆场以 及锚地 公共基础设施设备的分布现状 港口岸线资源 港口岸线利用规划情况 全省所有岸线的使用情况等 安全和应急 港口重大危险源分布情况 港口安全设施设备分布情况 港口保安设施分布情况等 2 1 4 2属性数据与空间数据的关联属性数据与空间数据的关联 港航 GIS 地理信息服务平台的设计中 采用不同的方式去连接数据表的记 录 实现数据协同关联 具体连接方式如下 1 连接数据表的一条记录 在这种连接方式下 一个矢量图形元素连接 的是数据表的一条记录 2 连接整个数据表 在某些情况下 矢量图形元素连接的是一个数据表 整个数据表作为一个连接单元 与一个矢量图形元素建立连接 3 连接一个记录集合 在这种情况下 一个图形元素连接的是一个数据 表中符合某个过滤条件的记录集合 这个经过过滤条件操作的记录集合作为一 个连接单元 与矢量图形建立连接 空间数据库组织方式是这样的图形以一定格式按文件方式存储 而属性数 据存储在关系数据库中 GIS 通过相应的数据库接口程序 ODBC OLEDB 等 来管理属性数据 通过系统内部生成的唯一标识符实现数据与属性数据的关联 比如 在输入图形数据的过程中 每绘制一个泊位 码头 多边形 同时 输入其编号作为该多边形的 ID 号 所以泊位图层的属性数据和图形数据是通过 泊位编号 进行链接 码头层的属性数据和图形数据是通过 码头编号 进 行链接 系统数据库中保存港口的各项基本设备设施和港口岸线的有关数据 各数 据库通过 实体图层联系数据库 与各类图层联系 以便从图层获取有关实体 的属性等信息 或从实体出发 找到该实体的地理位置等详细的空间地理信息 2 1 4 3基础功能基础功能 平台基础功能主要包括地图浏览 快速定位 地图测量 图层管理 空间 分析 信息查询等主要功能 地图浏览地图浏览 对地图进行大小缩放 测量距离 测量面积 坐标定位 地图全屏 可与 卫星图进行切换 并可以对地图上叠加的港区 作业区 锚地资源 码头泊位 港口经营人 安全 经营系统图层进行控制 地图浏览包括基础地图以及专题地图的放大 缩小 漫游 按比例尺缩放 显示全图 前一 后一视图等功能 可方便概览全图 又可观察局部细节 放大 放大用户所点或所选的区域 地图信息随着地图的放大越来越详细 缩小 缩小用户所点或所选的区域 地图信息随着地图的缩小越来越简单 漫游 用户拖动图形区中的地图改变地图在图形区中显示的位置 按比例尺缩放 提供比例尺输入框 让用户输