航道变化分析预警方法、系统、计算机设备、及存储介质与流程

1.本发明涉及包装设备技术领域，更具体地说，它涉及航道变化分析预警方法、系统、计算机设备、及存储介质。


背景技术：

2.航道水下地形变化分析在航道养护、航道整治、航道疏浚等工程领域具有重要作用。动态跟踪航道水下地形的变化规律，是航道养护、航标配布的基础手段；深入分析多年来航道水下地形的演变趋势，是评价航道整治工程效果的重要依据；定量计算航道疏浚前后水下泥沙的冲刷量和淤积量，是考察航道疏浚工程的重要指标。
3.传统的航道水下地形变化分析方法通常需要手动对原始数据进行预处理，并手动构建模型，多为单次航道演变分析，没有考虑处理过程中间结果的复用，实时性低，因此还有待改进的空间。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供航道变化分析预警方法、系统、计算机设备、及存储介质，具有数据复用性高、实时性强的优点。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：航道变化分析预警方法，包括：
6.获取预设区域的原始水下数据；
7.每间隔预设时间采集预设区域内的航道水下地形，得到多个航道水下地形信息；
8.根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图；
9.根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况；
10.根据各预设时间内航道变化情况进行分析，得到异常变化位置和异常变化时间；
11.获取预设区域内所述异常变化位置和异常变化时间的船舶通航信息；
12.根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警。
13.可选的，所述根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图，包括：
14.对所述原始水下数据进行数据处理，得到原始地形坐标；
15.对多个航道水下地形信息进行数据处理，得到多个历史地形坐标；
16.根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图。
17.可选的，所述对所述原始水下数据进行数据处理，得到原始地形坐标，包括：
18.对所述原始水下数据进行插值处理和格网化处理，得到原始地形坐标。
19.可选的，所述根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图，包括：
20.建立以水平面为基准面的三维基准坐标系；
21.将所述原始地形坐标导入三维基准坐标系中，生成航道原始地形图；
22.根据多个历史地形坐标以不同的色块生成对应的多个航道历史地形图；
23.将多个所述航道历史地形图按照时间排序，并堆叠显示在所述航道原始地形图中，得到航道地形变化图。
24.可选的，所述根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况，包括：
25.对所述航道地形变化图上垂直于航道方向进行剖面处理，得到若干航道剖面图；
26.对各个航道剖面图进行计算，得到按照时间排序的航道变化面积；
27.将所有航道变化面积按照对应的时间进行堆垒，得到各预设时间内的航道变化情况。
28.可选的，所述根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警，包括：
29.根据所述船舶通航信息获取在异常变化时间出没在异常变化位置的所有船舶信息；
30.对所有船舶信息进行分析，得到各个船舶的船舶类型和航行时间；
31.根据船舶类型和航行时间进行判断，若该船舶的船舶类型为散货船，且航行时间大于其他同类船舶航行时间，则判定该船舶为异常船舶，并发出该船舶存在破坏航道的预警信息。
32.航道变化分析预警系统，包括：原始数据采集模块，用于获取预设区域的原始水下数据；
33.定时数据采集模块，用于每间隔预设时间采集预设区域内的航道水下地形，得到多个航道水下地形信息；
34.图像绘制模块，用于根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图；
35.变化计算模块，用于根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况；
36.异常分析模块，用于根据各预设时间内航道变化情况进行分析，得到异常变化位置和异常变化时间；
37.船舶信息获取模块，用于获取预设区域内所述异常变化位置和异常变化时间的船舶通航信息；
38.异常预警模块，用于根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警。
39.可选的，所述图像绘制模块包括：
40.原始数据处理单元，用于对所述原始水下数据进行数据处理，得到原始地形坐标；
41.历史数据处理单元，用于对多个航道水下地形信息进行数据处理，得到多个历史地形坐标；
42.地图绘制单元，用于根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图。
43.一种计算机设备,包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理
器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
44.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
45.综上所述，本发明具有以下有益效果：将航道划分为若干区域，并分别进行采样分析，能够有效的减少数据处理量，原始水下数据可为最接近航道水下地形信息采集时间的数据，也可为最初始所采集的航道水下地形信息，并分别根据原始水下数据和航道水下地形信息绘制航道地形图，并对多个航道地形图按照时间顺序处理即可得到航道地形变化图，并通过航道地形变化图计算每间隔预设时间航道的变化情况，并加以分析是否存在突变状况，若存在突变状况，则判断存在异常，并定位异常变化的时间段及异常变化的位置，随后可根据该区域内在对应时间段经过对应位置的船舶通航信息进行查询，并结合船舶通航信息进行分析，若有船舶在此时间段此位置发生异常情况，则发出预警；若没有，则结合天气信息、水文信息判断是否存在新的支流冲刷，上游水闸是否开启、是否存在洪涝冲刷等。
附图说明
46.图1为本发明的流程示意图；
47.图2为本发明组装时的结构框图；
48.图3为本发明实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
49.为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
51.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
53.本发明提供了航道变化分析预警方法,如图1所示，包括：
54.步骤100、获取预设区域的原始水下数据；
55.步骤200、每间隔预设时间采集预设区域内的航道水下地形，得到多个航道水下地形信息；
56.步骤300、根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图；
57.步骤400、根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况；
58.步骤500、根据各预设时间内航道变化情况进行分析，得到异常变化位置和异常变化时间；
59.步骤600、获取预设区域内所述异常变化位置和异常变化时间的船舶通航信息；
60.步骤700、根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警。
61.在实际应用中，将航道划分为若干区域，并分别进行采样分析，能够有效的减少数据处理量，原始水下数据可为最接近航道水下地形信息采集时间的数据，也可为最初始所采集的航道水下地形信息，并分别根据原始水下数据和航道水下地形信息绘制航道地形图，并对多个航道地形图按照时间顺序处理即可得到航道地形变化图，并通过航道地形变化图计算每间隔预设时间航道的变化情况，并加以分析是否存在突变状况，若存在突变状况，则判断存在异常，并定位异常变化的时间段及异常变化的位置，随后可根据该区域内在对应时间段经过对应位置的船舶通航信息进行查询，并结合船舶通航信息进行分析，若有船舶在此时间段此位置发生异常情况，则发出预警；若没有，则结合天气信息、水文信息判断是否存在新的支流冲刷，上游水闸是否开启、是否存在洪涝冲刷等。其中，预设时间可根据实际情况进行设计，本实施例中以10天为例；预设区域为设置为沿航道每公里为一预设区域。
62.进一步地，所述根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图，包括：
63.对所述原始水下数据进行数据处理，得到原始地形坐标；
64.对多个航道水下地形信息进行数据处理，得到多个历史地形坐标；
65.根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图。
66.在实际应用中，对所述原始水下数据和多个航道水下地形信息进行插值处理和格网化处理，分别得到原始地形坐标和多个历史地形坐标；然后以原始地形坐标构建航道原始地形图，以历史地形坐标构建航道历史地形图，再将多个航道历史地形图按照时间排序后叠加显示带航道原始地形图中，即可观察航道地形变化情况。
67.可选地，所述根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图，包括：
68.建立以水平面为基准面的三维基准坐标系；
69.将所述原始地形坐标导入三维基准坐标系中，生成航道原始地形图；
70.根据多个历史地形坐标以不同的色块生成对应的多个航道历史地形图；
71.将多个所述航道历史地形图按照时间排序，并堆叠显示在所述航道原始地形图中，得到航道地形变化图。
72.在实际应用中，以原始水下数据的水平面为基准面，构建三维基站坐标系，然后将
航道历史地形图以不同的色块显示，且设置为半透明状，以便了解各个时间段水下地形变化情况。
73.进一步地，所述根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况，包括：
74.对所述航道地形变化图上垂直于航道方向进行剖面处理，得到若干航道剖面图；
75.对各个航道剖面图进行计算，得到按照时间排序的航道变化面积；
76.将所有航道变化面积按照对应的时间进行堆垒，得到各预设时间内的航道变化情况。
77.在实际应用中，将航道地形变化图进行剖面处理，能够更为直观的观测每一位置的水下地形随时间的变化，并方便计算水下地形随时间的变化量。
78.进一步地，所述根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警，包括：
79.根据所述船舶通航信息获取在异常变化时间出没在异常变化位置的所有船舶信息；
80.对所有船舶信息进行分析，得到各个船舶的船舶类型和航行时间；
81.根据船舶类型和航行时间进行判断，若该船舶的船舶类型为散货船，且航行时间大于其他同类船舶航行时间，则判定该船舶为异常船舶，并发出该船舶存在破坏航道的预警信息。
82.在实际应用中，水下地形的改变可能为自然因素，例如产生新的支流并入、汛期水流过大、上游水闸放水等；也可能为船舶因素，例如船舶沉船、散货船偷倒泥沙或污水等，因此对在该异常变化时间出没异常变化位置的船舶进行调查，根据各个船舶类型的平均航行时间对所有船舶进行筛查，若存在散货船在该异常变化位置停留较长时间，即可判断该船舶为异常船舶，并向对应的监管部门发出预警，以对异常船舶进行调查处罚。
83.如图2所示，本发明还提供了航道变化分析预警系统，包括：
84.原始数据采集模块10，用于获取预设区域的原始水下数据；
85.定时数据采集模块20，用于每间隔预设时间采集预设区域内的航道水下地形，得到多个航道水下地形信息；
86.图像绘制模块30，用于根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图；
87.变化计算模块40，用于根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况；
88.异常分析模块50，用于根据各预设时间内航道变化情况进行分析，得到异常变化位置和异常变化时间；
89.船舶信息获取模块60，用于获取预设区域内所述异常变化位置和异常变化时间的船舶通航信息；
90.异常预警模块70，用于根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警。
91.进一步地，所述图像绘制模块30包括：
92.原始数据处理单元，用于对所述原始水下数据进行数据处理，得到原始地形坐标；
93.历史数据处理单元，用于对多个航道水下地形信息进行数据处理，得到多个历史地形坐标；
94.地图绘制单元，用于根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图。
95.进一步地，所述地图绘制单元，包括：
96.坐标系建立单元，用于建立以水平面为基准面的三维基准坐标系；
97.原始地形生成单元，用于将所述原始地形坐标导入三维基准坐标系中，生成航道原始地形图；
98.历史地形生成单元，用于根据多个历史地形坐标以不同的色块生成对应的多个航道历史地形图；
99.堆叠显示单元，用于将多个所述航道历史地形图按照时间排序，并堆叠显示在所述航道原始地形图中，得到航道地形变化图。
100.进一步地，所述变化计算模块40包括：
101.剖面处理单元，用于对所述航道地形变化图上垂直于航道方向进行剖面处理，得到若干航道剖面图；
102.面积计算单元，用于对各个航道剖面图进行计算，得到按照时间排序的航道变化面积；
103.堆垒显示单元，用于将所有航道变化面积按照对应的时间进行堆垒，得到各预设时间内的航道变化情况。
104.进一步地，所述异常预警模块70包括：
105.信息获取单元，用于根据所述船舶通航信息获取在异常变化时间出没在异常变化位置的所有船舶信息；
106.信息分析单元，用于对所有船舶信息进行分析，得到各个船舶的船舶类型和航行时间；
107.异常判断单元，用于根据船舶类型和航行时间进行判断，若该船舶的船舶类型为散货船，且航行时间大于其他同类船舶航行时间，则判定该船舶为异常船舶，并发出该船舶存在破坏航道的预警信息。
108.关于航道变化分析预警系统的具体限定可以参见上文中对于航道变化分析预警方法的限定，在此不再赘述。上述航道变化分析预警系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
109.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现航道变化分析预警方法。
110.本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结
构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
111.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取预设区域的原始水下数据；
112.每间隔预设时间采集预设区域内的航道水下地形，得到多个航道水下地形信息；
113.根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图；
114.根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况；
115.根据各预设时间内航道变化情况进行分析，得到异常变化位置和异常变化时间；
116.获取预设区域内所述异常变化位置和异常变化时间的船舶通航信息；
117.根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警。
118.在一个实施例中，所述根据原始水下数据和多个航道水下地形信息绘制航道地形变化图，包括：
119.对所述原始水下数据进行数据处理，得到原始地形坐标；
120.对多个航道水下地形信息进行数据处理，得到多个历史地形坐标；
121.根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图。
122.在一个实施例中，所述对所述原始水下数据进行数据处理，得到原始地形坐标，包括：
123.对所述原始水下数据进行插值处理和格网化处理，得到原始地形坐标。
124.在一个实施例中，所述根据所述原始地形坐标生成航道原始地形图；根据多个历史地形坐标在航道原始地形图中叠加显示多个航道历史地形图，得到航道地形变化图，包括：
125.建立以水平面为基准面的三维基准坐标系；
126.将所述原始地形坐标导入三维基准坐标系中，生成航道原始地形图；
127.根据多个历史地形坐标以不同的色块生成对应的多个航道历史地形图；
128.将多个所述航道历史地形图按照时间排序，并堆叠显示在所述航道原始地形图中，得到航道地形变化图。
129.在一个实施例中，所述根据所述航道地形变化图进行计算，得到各预设时间内航道变化情况，包括：
130.对所述航道地形变化图上垂直于航道方向进行剖面处理，得到若干航道剖面图；
131.对各个航道剖面图进行计算，得到按照时间排序的航道变化面积；
132.将所有航道变化面积按照对应的时间进行堆垒，得到各预设时间内的航道变化情况。
133.在一个实施例中，所述根据所述船舶通航信息进行分析，得到异常船舶信息，并发出预警，包括：
134.根据所述船舶通航信息获取在异常变化时间出没在异常变化位置的所有船舶信息；
135.对所有船舶信息进行分析，得到各个船舶的船舶类型和航行时间；
136.根据船舶类型和航行时间进行判断，若该船舶的船舶类型为散货船，且航行时间
大于其他同类船舶航行时间，则判定该船舶为异常船舶，并发出该船舶存在破坏航道的预警信息。
137.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
138.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
139.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。