水上交通宏观模拟软件需求规格说明要点

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1、1. 引言1.1. 编写目的此文档是为开发 水上交通宏观模拟软件开发系统编写的需求规格说明 书，编制的目的是为了把系统的业务定位、业务流程、功能描述、运行环境和系 统接口进行准确定义。1.2. 适用范围本系统的需求规格说明书总稿适用于业务部门、技术部门和开发单位共同使 用，同时，此文档作为详细设计及软件开发工作的依据之一。2. 系统概述2.1. 系统背景交通一直被视为国家的经济命脉，一国的交通发展水平直接反映出该国的经 济发展水平。而在水路、陆路、铁路、航空、管道等多种运输方式中，水路运输 又以其运量大、运价低等特点被广大旅客和货主普遍认可和接受。值得一提的是， 水上交通事故率其实远远低于道路

2、交通事故率，是一种相对比较安全的运输方 式。但是船舶本身由于其体积庞大而引起的操纵性能的不灵活性以及船员队伍素 质的参差不齐而造成的水上交通秩序混乱的局面仍旧是难以杜绝。最近几十年来 由于上述原因引起的船舶碰撞、搁浅或者溢油等严重的海难事故仍旧屡屡发生。 随着水路运输的快速发展和海洋开发利用力度的加大，水上交通安全事故的风险 和威胁也随之大大增加。据推算，未来15 年，船舶大型化趋势将进一步加大、 交通流量和交通密度将进一步增加，特别是原油进口量和液体化工品运量将有较 大幅度增长，而这类装有特殊货物的船舶，一旦发生重大海事事故，将直接引发 群死群伤的灾难性后果和带来重大溢油污染的风险，无论是安

3、全航运还好还是保 护海洋环境来说，这都不是大家所希望的。按照我国目前的水上交通的发展势头 来看，我国将长期面临水上交通安全的巨大压力和风险。同时因为我国水路资源 非常丰富，所以水上交通安全形势更加复杂同时带有很多不确定因素，水上交通 安全已经成为我国水路交通运输方面的重要研究课题。但是与其他学科不同，因 为研究的对象是船舶交通流，所以不可能都采用真实的对象进行研究，所以我们 借助强有力的数学工具，制定科学合理同时能尽量与实际交通流状况相符的数学 模型来模拟水上交通安全问题，这种方式相对来说高效、安全且成本较低，因此 开发水上交通宏观模拟软件系统对研究中国水上交通安全问题带来巨大的便利 和较强的

4、现实意义。2.2. 现状分析2.2.1.业务现状描述传统意义上的水上交通安全模拟仿真绝大多数是通过对某水域过去几年内 的观测统计数据（主要通过VTS站或者人工统计数据（不具备AIS基站的主要通过 港口相关部门的数据统计结果）等历史数据），这种方式的数据获取往往费时费力 而且要求对数据格式有专门的要求，且所收录的数据不具备通用性，造成重复劳 动及效率低下等问题。这种方式虽然可以准确的得出历史的交通流分布，但当港 口附近水域的通航环境情况发生改变后，航道的通航能力，港口船舶靠泊能力、 交通流会遇局势等方面都会发生相应的变化，原有的功能单一的仿真模拟软件平 台可能已经不能胜任这种高要求的通航环境发生

5、改变后的模拟交通流仿真测试 平台，因此研制和开发一套能根据当前水域范围内实际港口、航道变化和带有预 测数学模型的港口内船舶交通流规模的全功能水上交通安全模拟系统的软件系 统已迫在眉睫。较之传统的交通流仿真平台，新系统抓住一个中心：尽可能的还 原船舶当前所处的周边环境，包括所处海域周边的动态船舶交通情况、所处海域 的水文气象参数（风流浪等气象要素）、所处海域的助航设备或航行安全保证设施 以及实时动态计算船舶本身的运动解算模型等，尽可能的“再现”当前或者过去 或者将来的船舶交通流分布情况。该系统本着“还原”或者实现较高精准度的交 通路模拟仿真。较之以往船舶交通流中运动的船舶种类单一，生成的船舶不考

6、虑 船舶操纵性，因而尽管系统中体现了风流浪等因素，但实际并没有影响船舶的运 动，这些数据也只能作为一种摆设。由于不考虑船模解算，当然也没有考虑船舶 所处水域的水深变化情况，这种完全不考虑外界干扰的非智能型船舶在模拟仿真 交通流存在很多的缺陷，一般的交通流仿真系统亦不考虑某水域内所有船舶的会 遇态势，这样简单化的处理方式带来的后果是只能粗略的统计分析得到船舶交通 流的一些基本参数，这些统计结果由于建立在无船模的交通流，其统计结果又带 有较明显的数学概率运算的痕迹，缺乏随机性而不能体现实际交通流的特性，采 用这种方式进行统计分析的结果和实际情况偏差往往较大或者统计的数据指标 不够完善。带有船模特征

7、的交通流不仅仿真度高，同时个性化了的不同船舶种类 更能体现生成的船舶群体的个体差异性，因而更加增加了生成的模拟船舶交通流的逼真度。2.2.2. 现有业务系统分析（如果已有业务系统）现有的水上安全交通模拟软件绝大多数采用某种数学预测模型在某个特定 水域或者特定时间段内，随机生成一定规模的模拟交通流的形式，然后对该仿真 的交通流数据进行相应的统计和分析，该类系统功能相对比较单一、平台不具备 通用性及可拓展性，最致命的是对所处水域内的船舶单一化和简单化处理，仿真 度与实际水域的真实情况或者期望生成的交通流在逼真度上大打折扣，偏差较 大。船舶运动模拟、所考察区域内交通特征分析以及水上交通安全和航道的通

8、过 能力的综合评判等都要以生成的交通流为基础，所以交通流生成模型的科学与否 决定着所有子模块的精确度。2.3. 系统功能概述根据客户对水上交通安全宏观模拟软件的总体需求，可以简单的勾勒出以下 的模块化框图（图 1）。海图显示海图计算系统启动海图标绘海图改正电子海图显示平台VTS/AIS实测数据选定海区1 11 111设置船舶种类| |船舶生成时间1 1 设计航线1 11 111设置船舶尺度111111船舶生成位置设置宽度1 11 11 11 1操纵性能参数111111船舶速度分布设置转向点1 1i水文气象编辑-丨船舶消亡时间设定泊位锚地-风、流、能见度船舶生成间隔Lj1” 航路编辑模块船舶编辑

9、模块交通流管理生成船舶交通流选择避碰模型选择模拟局面航迹回放计算实时水深航行模拟I航 记录时间间隔1录操船危险度分析图 2-1 系统模块框图从设计的系统模块框图（图2-1）中可以看出，整个系统以电子海图显示平 台为依托，在满足电子海图显示和操作标准的基础上实现船舶交通流模拟即划分 为水上交通宏观模拟子系统，船舶航行模拟记录子系统和统计分析与综合评价子 系统等几部分。I记录字段选择记录文件格式空间统计分析通过能力计算统计分析综合评价3.系统需求说明3.1. 总体需求水上交通宏观模拟软件以宏观模拟水上交通为主要目的，为水上交通规划、 通航安全评估提供决策支持，同时为交通部门和公众提供数据、规划成果

10、等方面 服务，因此系统的总体需求如下：(1) 建立船舶交通宏观模拟平台，主要表现为电子海图显示系统，同时能加 入风、流、能见度等外部环境模型，并能对所显示的岸线、水深、泊位、锚地、 航道、碍航物等通航环境因素进行修改和编辑。另外，该模拟平台应为通用平台， 可根据需要任意载入各水域、港口、水道的数据。(2) 对特定水域，通过输入 VTS 记录、实态观测以及 AIS 等数据，可自动 生成该水域的船舶交通宏观态势模型，并可手动对该模型进行修正，同时可对该 水域的船舶航行安全因素进行统计和分析，如碰撞次数、水域风险值、危险水域 区域等，同时可对水域某一时间段的船舶交通密度、航迹密度进行计算和显示。(3

11、) 依据上述建立的模拟平台和宏观模型，通过改变该水域码头泊位布局、 航道、船舶交通组织方式，模拟分析通航环境改变后的船舶交通态势，统计和分 析各类通航安全因素，并与通航环境改变前的通航安全因素进行比较，分析和评 价通航环境改变对该水域通航安全和通过能力的影响。(4) 宏观交通流和其他设定的参数按指定格式输出为文件，供船舶操纵模拟 器使用。3.1.1.主要技术指标水上交通宏观模拟软件的总体框架由电子海图显示子系统、水上交通宏观模 拟子系统、航行模拟记录子系统、统计分析与综合评价子系统四部分组成。3.1.1.1.1. 电子海图显示子系统(1)根据IHO性能标准，设计能够快速显示和查找的树形海图数据

12、结构;(2) 根据 IHO 颜色规范，编制电子海图显示的日、夜及朦影调色板；(3) 根据 IHO S-52 规范，编制电子海图显示的海图要素符号库；(4) 根据IHO相关规定，将标准S-57海图数据转换为用户数据；(5) 根据 IHOS-57 规定和海图投影理论，编写坐标转换模型；(6) 根据航海学理论，编写海图上恒向线航程、航向、方位等计算模型；(7) 根据计算机图形学理论，编写电子海图放大、缩小、平移等显示模型； 3.1.1.1.2. 水上交通宏观模拟子系统在电子海图显示平台上设定模拟水域，生成符合要求的 OD 网，利用船舶交 通流模型对指定水域进行水上交通宏观模拟，计算指定水域的某一时间

13、段内的船 舶交通密度、航迹密度。船舶交通流模型可以通过设定的参数模拟生成，也可以根据 VTS 记录、实 态观测以及AIS等数据自动生成实际的船舶交通流信息。3.1.1.1.3. 航行模拟记录子系统按指定格式输出宏观交通流和其他设定的参数，供水上交通安全综合评价使 用，或供船舶操纵模拟器使用。3.1.1.1.4. 统计分析与综合评价子系统依据建立的模拟平台和宏观模型，模拟船舶的交通态势，统计和分析各类通 航安全因素，评价该水域的交通安全和通过能力；与通航环境改变前的通航安全 因素进行比较，分析和评价通航环境改变对该水域通航安全和通过能力的影响。3.1.2.总体组织结构客户端&云端启动避碰模型解算

14、智能避碰解算自动航行子模块计算实时水深航行模拟记录字段选择记录时间间隔记录文件格式航行记录空间统计分析交通态势分析操船危险度分析通过能力计算统计分析综合评价云端计算图5-2总体框架图 3-1 系统的总体框架3.1.3.总体功能结构系统启动海图显示海图计算海图标绘海图改正电子海图显示平台VTS/AIS实测数据航路编辑模块船舶编辑模块交通流管理” _选定海区I!设置船舶种类| 11船舶生成时间 11 11 | ；设计航线! !设置船舶尺度”船舶生成位置11 | | 11 =” 设置宽度I ! |操纵性能参数| 1 ；船舶速度分布 !设置转向点水文气象编辑I船舶消亡时间 11设定泊位锚地红风、流、能

15、见度11船舶生成间隔 I I I i I I I-1J生成船舶交通流选择避碰模型选择模拟局面航迹回放计算实时水深航行模拟一! 航记录字段选择记录时间间隔记录文件格式i行行1录空间统计分析交通态势分析操船危险度分析通过能力计算统计分析综合评价图 3-2 系统的功能结构划分3.2. 功能需求水上交通宏观模拟软件的总体框架由电子海图显示子系统、水上交通宏观模拟子系统、航行模拟记录子系统、统计分析与综合评价子系统四部分组成。3.2.1. 电子海图显示子系统电子海图显示子系统是系统的重要组成部分，是整个交通流仿真软件的显示 基础，实现功能包括：海图显示、海图缩放、海图标绘、海图拾取、海图改正、 海图打印

16、等。3.2.1.1. 海图数据库处理模块该模块主要实现海图交换数据 S57 数据或者是 S63 加密数据的导入和转换 功能。3.2.1.2. 海图显示模块加载IHO的S52符号库编写算法实现电子海图符合IHO规范的显示。3.2.1.3. 海图操作模块功能描述业务全图显示各海图按正确比例进行无缝拼接，在屏幕中显示拼接后的总图海图缩放1、放大：点击放大按钮、键盘Z键或向上滚动滚 轮放大海图的特定区域2、缩小：点击缩小按钮、键盘X键或向下滚动滚 轮缩小海图的特定区域海图平移点击菜单栏或工具栏漫游键或通过按下键盘键移动海图海图测量计算两点之间的距离和方位，以及已在海图上点击 的所有目标点的累计距离，在

17、电子海图左上角以半 透明方式显示距离和方位海图旋转1、顺时针旋转：在屏幕上显示顺时针旋转后海图2、逆时针旋转：在屏幕上显示逆时针旋转后海图海图符号1、传统符号：海图符号以传统符号方式显示2、简单符号：海图符号以简单符号方式显示视觉模式1、日间：按S52的标准要求按日间模式显示电子 海图及相关信息2、朦影：按S52的标准要求按朦影模式显示电子 海图及相关信息3、夜间：按S52的标准要求按夜间模式显示电子 海图及相关信息显示模式1、基本显示：按S52的标准显示电子海图的基本 信息2、标准显示：按S52的标准显示电子海图的标准 信息3、全部显示：在屏幕中显示全部海图信息4、分层显示：用户选择显示的层

18、，在电子海图上 显示该层所有的要素信息5、单要素显示：用户可以选择一个或多个要素， 在电子海图上显示所选要素的信息比例尺选择用于海图比例尺的选择，至少提供1:500、1:1000、1:2500、1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000、1:250000等9组比例尺的选择安全等深至少提供5m、10m、20m的安全等深线选择，可线选择以控制一定区域的海图水深颜色，在海图数据中选 择安全水深点，并将这些点连接成一条安全等深 线，显示安全等深线，并在大于安全水深 侧区域 用浅色显示，在小于安全水深一侧区域用深色显示内容3.2.1.4. 标绘功能模块功能描述业务区域

19、标注利用软件提供的画笔在海图上做标记或利用文本 标记功能在标注区域旁边做文字注释，显示标记结 果海图标绘在海图上标绘点、线、面等几何图形，并能够保存在文件中海图拾取通过鼠标点击获取电子海图上的要素信息内容3.2.1.5. 海图改正功能海图改正包括手动小改动，也可以通过官方网站或者官方发布的光盘实现更新3.2.1.6. 海图打印模块该模块融入模拟系统的打印功能。即用户可以单独打印海图也可以打印以海图为背景的交通流仿真结果。3.2.2. 水上交通宏观模拟子系统水上交通宏观模拟子系统包括船舶基本参数编辑管理模块、航路编辑管理模块、交通流管理模块、航行模拟模块、避碰模拟模块和水文气象信息编辑管理模 块

20、。3.2.2.1. 船舶基本参数编辑管理模块该模块完成对模拟船舶的种类、尺度、操纵特性等基本参数进行设置、编辑与保存的功能。本模块包含船种及船型编辑子模块。1、船种编辑子模块功能描述业务增加船种增加船舶种类删除船种删除某类船种编辑船种编辑各类船舶的名称、编号保存船种将船舶种类信息保存至数据库表内容船舶编号、船舶种类、船舶领域（长半轴、短半轴、船舶中心 首向距长轴端点距离）2、船型编辑子模块功能描述业务增加船型增加交通模拟的船型种类删除船型删除某类船型编辑船型修改某类船型的名称、编号、长度参 数、长度与船舶吃水/宽度的关系保存船型将船型信息保存至数据库表内容船型编号、船型吨级、最大长度、最小长度

21、、K、T、长度与吃 水关系、长度与宽度关系3.2.2.2. 航路编辑管理模块航路编辑管理模块包括模拟区域编辑管理子模块、泊位编辑管理子模块、锚 地编辑管理子模块、航线编辑管理子模块、航路编辑管理子模块。1、模拟区域编辑管理子模块功能描述业务选择模拟区域通过海图操作选定交通模拟水域范围显示模拟区域图形方式显示模拟区域编辑模拟区域编辑、绘制模拟区域边界；以文本方 式编辑模拟区域边界保存模拟区域模拟区域边界保至存文本文件内容模拟区域名称、边界点经纬度坐标2、泊位编辑管理子模块功能描述业务泊位添加添加泊位，并为之编号泊位删除选定某一泊位，删除之泊位编辑通过图形界面操作实现泊位位置的设 置与修改；通过对

22、记录文件数据的手 动修改，实现修改该泊位数量、编号 与位置坐标的功能泊位保存将泊位信息保存至记录文件或数据库表泊位显示调用记录文件数据，显示泊位内容泊位名称、是否新建、靠泊位置始点坐标、靠泊位置终点坐标、 适用船种、适用船型、各船型船舶靠泊时间、泊位边界点坐标要点靠泊位置从始点到终点方向的外侧是船舶靠泊位置3、锚地编辑管理子模块功能描述业务锚地添加添加锚地，并为之编号锚地删除选定某一锚地，删除之锚地编辑通过图形界面操作实现锚地编号与位 置的设置与修改；通过对记录文件数 据的手动修改，实现修改锚地编号与位置坐标的功能；锚地保存功能：将锚地信息保存至记录文件或数据库表锚地显示功能：调用记录文件数据

23、，显示锚地内容锚地名称、水深、适用船种、适用船型、边界点坐标4、航线编辑管理子模块功能描述业务航线添加功能：添加一条航线，并为之编号航线删除功能：选定某一航线，删除航线编辑选定某一航线，输入转向点的数量， 输入各转向点编号，输入转向点位置 坐标；通过图形界面操作实现转向点 数量、编号与位置的设置与修改；通 过对航线记录文件数据的手动修改， 实现修改该航线上转向点的数量、编 号与转向点位置坐标航线保存功能：将航线信息保存至记录文件或数据库表航线显示功能：调用航线记录文件数据，显示该航线内容航线名称、航线类型、航线节点编号、航线节点坐标5、警戒区编辑管理子模块功能描述业务选择警戒区通过海图操作选定

24、警戒区显示警戒区图形方式显示警戒区编辑警戒区编辑、绘制警戒区边界；以文本方式 编辑警戒区边界保存警戒区警戒区边界保至存文本文件内容警戒区名称、警戒区边界点经纬度坐标需求要点船舶进入该区域，使用报警声和船舶颜色变化对用户进行提示6、航路编辑管理子模块功能描述业务航路添加添加一条航路，并为之命名航路删除选定某一航路，删除航路编辑“内容”栏中各内容编辑航路保存将航路信息保存至记录文件或数据库表航路显示调用航路记录文件数据，显示该航线内容航路名称、所在航线名称、航路类型、航路走向（去泊位、去 锚地、锚地去泊位）、适用船种、适用船型、各航段属性（宽度、 最高限速、最低限速）需求要点各航段参数计算（走向、

25、航程、获取水深）3.2.2.3. 交通流管理模块1、航路网选择功能描述业务选择航路网选择本次仿真所需要的所有航路显示航路网图形方式（航路、航线、航路+航线） 全部或单独显示航路网保存航路网航路网数据保存至存文本文件内容航路名称集合需求要点2、交通流设置功能描述业务新增交通流设置添加一父通流，并为之命名编辑交通流设置编辑已有的交通流保存交通流设置交通流设置保存到文本文件内容仿真交通流名称、涉及的航路名称、仿真时间长度、交通流量、 生成时间分布类型及特征参数、生成位置分布及特征参数、船种分布参数、船型分布参数、各航段船速分布参数需求要点3、交通流初始信息生成功能描述业务生成船舶初始信息根据各分布类

26、型及特征参数，生成船 舶初始信息保存船舶初始信息船舶初始信息保存到数据库修改船舶初始信息对数据库中的船舶初始信息进行修改内容仿真船舶信息（生成时间、航路、船种、船型、船舶长度、船 舶消亡时间；以及船舶在各航段的生成位置/各转向点位置、航 向、船速及航程）需求要点4、AIS 记录导入：对 AIS 数据解码并生成该水域的船舶宏观交通流功能描述业务导入AIS记录从文件中导入AIS原始电文记录解析AIS记录根据IEC 1371-3解析AIS电文保存AIS船舶数据把解析后的AIS数据保存到文本文件 或数据库内容AIS船舶动态数据（MMSI、航行状态、旋回速率、实际航速、 经度、纬度、实际航向、真艏向）A

27、IS船舶静态数据（MMSI、IMO号码、呼号、船名、船型、货 物种类、船舶长度、船舶宽度、当前最大吃水）需求要点5、VTS 记录导入：解析 VTS 数据，生成该水域的船舶宏观交通流功能描述业务导入VTS记录从文件中导入VTS原始电文记录解析VTS记录根据相关协议解析VTS电文保存VTS船舶数据把解析后的VTS数据保存到文本文件 或数据库内容船舶动态及静态数据需求要点3.2.2.4. 仿真航行模块1、仿真航行功能描述业务模拟局面选择选择调用模拟所需交通流、航路基本信息设置时间步长保存记录的时间步长交通模拟控制交通模拟的开始、暂停、继续控制功 能船舶航速的计算调用风、流场信息，计算船舶航向、 航速

28、实时水深的计算调用潮汐信息，计算实时水深内容判断船舶是否可以进入航路、是否可以进入泊位、是否需要进 入锚地、是否需要进行等待、是否需要进行正常航行转向、是 否需要进行正常航行变速、是否需要进行避碰操纵；记录锚地中的船舶数、减速次数、会遇次数、避碰次数、多船 会遇次数。需求要点直线运动航迹计算：计算船舶位置；转向运动航迹计算：根据船舶操纵特性，计算运动轨迹；变速运动控制：根据船舶操纵特性，计算变速运动过程中船舶 轨迹；锚位计算：计算抛锚位置；泊位停留时间计算；锚地等待时间计算；2、航迹回放模块功能描述业务仿真航行记录选择选择调用所要回放的仿真航行记录及船路信息航迹回放控制航迹回放的开始、暂停、继

29、续控制功 能内容需求要点3、信息显示模块功能描述业务信息显示选择选择是否显示航路信息、水文信息、船舶信息内容航路信息（名称、宽度等）、水文信息（风、流、能见度）、船 舶信息（大小、位置、速度矢量）需求要点4、交管措施管理模块功能描述业务交管措施显示调用记录文件数据，显示交管措施交管措施添加添加交管措施；交管措施删除选定某父管措施，删除之交管措施编辑通过对记录文件数据的手动修改，实 现修改交管措施功能；交管措施保存将父管措施保存至记录文件或数据库表内容限速、通航时间限制、禁止对遇、禁止追越需求要点3.2.2.5. 避碰模拟模块功能描述业务避碰模型的选择根据需要选择不同的避碰模型内容判断是否进入会

30、遇状态、是否为多船会遇、是否是对遇局面、 是否为交叉局面、是否为追越局面、本船是否为让路船、确定 避碰行动的种类、计算避碰行动的幅度、判断行动能否满足航 路要求、计算避碰操纵过程中的航迹、判断复航时机、计算复 航航迹、记录会遇种类、记录会遇次数需求要点3.2.2.6. 水文气象信息编辑管理模块功能描述业务水文气象编辑风场、流场、能见度参数数据设置与编辑内容风力、风向、流速、流向、能见度需求要点实现与操纵模拟器的衔接3.2.3. 航行模拟记录子系统功能描述业务保存记录按一定的时间间隔保存模拟航行期间 的整个航程的完整航迹记录到文本文 件或数据库内容船舶编号、船舶位置、船舶航向、船舶速度、船舶出现

31、时间、 船舶运动开始时间、船舶运动结束时间需求要点默认记录时间间隔为15秒，用户可自定义3.2.4. 统计分析与综合评价子系统统计分析与综合评价子系统能够统计分析船舶交通流现状和评价水域的安 全性和通过能力。评价系统所需要的信息主要包括航行环境信息和船舶交通流信 息。航行环境信息包括航路信息、水深信息、风流信息等；船舶交通流信息包括 船舶数量、船舶位置、航向、速度、尺度、种类等。3.2.4.1. 船舶交通流的空间统计分析1、航迹点显示：显示瞬间船舶交通流的航迹点。功能描述业务全部显示航迹点显示全部船舶交通流航迹点。按照船舶种类显示航迹 占八、按船舶种类过滤船舶交通流，显示过 滤后的航迹点。按照

32、船舶吨位显示航迹占八、按船舶吨位过滤船舶交通流，显示过 滤后的航迹点。按组合条件显示航迹点根据设定的组合条件过滤船舶交通流，显示过滤后的航迹点。内容仿真船舶数据（编号、经纬度、船种、船型）需求要点2、航迹线显示：显示船舶交通流的航迹线。功能描述业务全部显示航迹线显示全部船舶交通流航迹线按照船舶种类显示航迹线按船舶种类过滤船舶交通流，显示过 滤后的航迹线。按照船舶吨位显示航迹线按船舶吨位过滤船舶交通流，显示过 滤后的航迹线。按组合条件显示航迹线根据设定的组合条件过滤船舶交通流，显示过滤后的航迹线。内容仿真船舶数据（编号、经纬度、船种、船型）需求要点3、船舶密度分布功能描述业务网格大小、颜色设定设

33、定显示网格单位、船舶密度的大小 的表示网格显示在网格内显示船舶密度颜色显示用不同的颜色区分船舶密度的大小。内容仿真船舶数据（编号、经纬度、船种、船型）需求要点4、门线分布：在电子海图上任意设定门线，根据默认分隔或人工设定间隔。 统计通过门线的各类统计。功能描述门线设定根据默认分隔或人工设定间隔业务船舶的位置和方位分布根据流向方向，对不同方位的船舶数 量、比例进行统计、并以海图为背景 做出统计图直方图；将整个航道宽度 按照比例进行分割（比例的大小用户 自定），在不同的航道横向位置的船舶 数量和比例，以海图为背景、做出统 计图直方图。通过速度分布计算所有船舶、不同船舶种类、大小 的船舶通过门线的速

34、度和速度的平均值。通过船舶种类分布计算通过门线的船舶种类的分布。内容仿真船舶数据（编号、经纬度、船种、船型、船速）需求要点3.2.4.2. 船舶交通实态时间统计分析对实测的AIS记录和VTS记录进行时间统计分析。1、船舶交通流的时统计功能描述业务船舶交通量显示按小时统计指定水域的不同吨位、不 冋种类的船舶交通量，按饼图、柱状 图和曲线形式显示内容船舶动态、静态数据（MMSI、时间、船长、船型）需求要点2、船舶交通流的日统计功能描述业务船舶交通量显示按日统计指定水域的不同吨位、不同 种类的船舶交通量，按饼图、柱状图和曲线形式显示内容船舶动态、静态数据（MMSI、时间、船长、船型）需求要点3、船舶

35、交通流的月统计功能描述业务船舶交通量显示按月统计指定水域的不同吨位、不同 种类的船舶交通量，按饼图、柱状图 和曲线形式显示内容船舶动态、静态数据（MMSI、时间、船长、船型）需求要点3.2.4.3. 交通态势分析1、综合会遇密度分布、追越会遇密度分布、交叉会遇密度分布、对遇会遇密度分布、多船会遇密度分布、碰撞密度分布、会遇率分布、碰撞率分布功能描述业务图形方式显示使用网格的形式在电子海图背景上以 图形方式显示综合会遇密度、追越会 遇密度、交叉会遇密度、对遇会遇密 度、多船会遇密度、船舶碰撞密度、分布结果；发生的会遇次数与区域给定时间内的 船舶数目之比，各个态势下的会遇率 使用网格的形式在电子海

36、图背景上以 图形方式显示；发生的碰撞次数与区域给定时间内的 船舶数目之比，碰撞率用网格的形式 在电子海图背景上以图形方式显示输出至文件密度分布结果输出至文件；文件格式 为地理位置、网格大小（单位平方海 里）、综合会遇次数/追越会遇次数/交 叉会遇次数/对遇会遇次数/多船会遇 次数/碰撞次数内容各个态势下的会遇次数、船舶碰撞次数需求要点3244操船危险度分析（ES分析）1、ES 空间分布功能描述业务显示在电子海图背景上显示设定的每一网格内的ES分布输出ES空间分布结果输出至文件内容需求要点计算并显示单位面积的ES最大值和均值2、单船 ES 曲线（航程的函数）功能描述业务显示在电子海图上显示单船E

37、S曲线输出单船ES曲线的值输出至文件内容需求要点计算并显示单船ES曲线3、单船 ES 最大值的地理位置功能描述业务显示在电子海图上使用颜色显示ES最大 值的位置内容需求要点计算并显示单位面积的ES最大值3.2.4.5. 通过能力计算基于船舶领域的概念，推算航道的通过能力，即单位时间内通过的最大船舶 数量。在输入船舶的速度、吨位（标准换算）、水域宽度、船舶领域、潮流等参 数的情况下，计算输出并显示航道的通过能力。计算的水域类型分为以下 3 种：1）内河拥挤水域的通过能力2）相对开阔的狭水道的通过能力3）进出港航道的通过能力针对上述三种情况，计算各种会遇关系下的通过能力，会遇关系有：对遇、 追越、

38、交叉会遇、综合情况；计算输出船舶通过能力并在电子海图背景上以图形 方式显示水域的船舶通过能力。3.2.4.6. 辅助决策支持功能设定 ES 值、通过能力、碰撞率和会遇率作为目标函数，改变预先指定可以变化的参数，系统能够自动计算出满足目标函数要求的参数变化范围。3.2.4.7. 打印输出子模块1）仿真结果打印输出2）仿真综合评价打印输出3）仿真中间环节打印输出4）仿真影像输出3.3. 接口需求3.3.1.与其他软件接口需求数据库接口 ：数据库采用MS ACCESS，利用接口进行数据的存储及提取。3.3.2.与硬件设备接口需求AIS 数据接口通过 RS232 连接 AIS 基站或者接收机。并把接收

39、到的 AIS 信息按照 AIS 信 息相关标准解包并作为交通流宏观仿真子系统的数据源，以此为依据对所研究水 域的交通情况进行综合分析，等处该水域交通流的参数。VTS 数据接口由于各个港口 VTS 系统品牌、型号和版本不尽相同，很难预设可以兼容所 有 VTS 数据的接口。所以需要定义一个数据转换标准。在使用本系统之前，必 须把原始的 VTS 数据转换成这一标准再导入并进行仿真。3.4. 数据需求3.4.1. 输入数据要求AIS数据：包括AIS船舶静态及动态数据；AIS船舶静态数据主要包括本船 船名、呼号、海上移动识别码（简称MMSI）、国际海事组织号码（简称IMO号码）、 AIS天线的位置、船舶

40、种类等；AIS船舶动态数据主要有航行状态、经度、纬度、 实际航速、实际航向、真艏向等。VTS 数据。3.4.2. 输出数据要求按指定格式输出宏观交通流和其他设定的参数，供水上交通安全综合评价使用，或供船舶操纵模拟器使用。3.5. 安装和操作要求3.5.1.依赖安装的数据服务器要进行数据的存储等操作，其操作系统使用 Windows server 2003；仿真运算终端使用的操作系统为 Windows xp。3.5.2.操作要求本软件安装利用安装包进行安装，双击安装程序即可开始安装，按照提示进 行即可完成安装。3.6. 其他需求3.6.1.可靠性需求由于要求水上交通宏观模拟具有普遍适应性，所以对水

41、上交通宏观模拟软件 系统的可用性要求较高。按照一般情况，要求水上交通宏观模拟软件能够模拟日 交通流量至少3000 条船舶的数据。3.6.2.安全性需求系统要有可靠的安全机制，尤其是认证制度；为确保系统的数据安全，系统 应有使用数据的监控机制。3.6.3.保密性需求系统应有数据的保密技术方案，避免数据遭到攻击和破坏。3.6.4.可维护性需求要求系统采用模块化和结构化程序设计思想，并产生结构文档工具，以提高 系统的可维护性。3.6.5.可移植性需求软件设计应具有良好的通用性，支持所有 Windows 平台。系统采用开放分 布的体系结构，模块化设计，便于软件的二次开发。软件开发采用先进的开发工 具，软件版本可升级，同一版本可增减功能设置。能适用国际流行的基于开放系 统结构的技术规范，提供与不同系统信息交换的接口。