随着经济社会的快速发展，水路运输需求在过去十几年里快速增长。尤其是近两年，长江经济带国家战略的布局和实施，为内河水运带来了前所未有的发展机遇。同时，内河航运业日益兴旺、船舶运输日渐繁忙，使得长江航道出现日趋拥堵，为水上交通安全带来不少隐患；另外，雷达、AIS等导航助航设备的发展和完善，内河交通数据量迅速增加，相关部门和人员需要处理的数据越来越多。数据数量和复杂度的提高带来了对数据探索、分析、理解和呈现的巨大挑战。

    为了以直观交互的方式实现对数据的观察和浏览，从大量且复杂的数据中挖掘和发现有用信息，及时发现数据中的隐藏特征、异常、关联和规律等，本文以长江武汉段水域为研究对象，针对该水域航行船舶的交通状态信息，深入研究了复杂数据的可视化表达和分析技术方法。提出了基于S57海图的内河船舶交通状态可视化技术和模型，并以此为基础研发了船舶交通可视化系统。具体研究内容如下：

    交通状态可视化技术研究。通过对交通状概念和可视化技术及其系统发展历程进行研究，针对长江武汉段航道、航行船舶，探究系统实现所需的可视化技术，并建立相应的可视化模型。

    内河船舶交通状态可视化系统的设计及其系统实现研究。在可视化技术研究的基础上，对系统可视化要素、功能、数据以及关键技术四个方面的需求进行分析，并对内河船舶交通状态可视化系统进行整体设计，确定其功能模块，以长江水域武汉段船舶为研究对象在VC6.0平台上对系统进行实现。

内河船舶交通状态可视化系统的应用。利用内河船舶交通状态可视化系统对船舶AIS数据进行处理与分析，并与实际情况相对比，对系统有效性进行验证并分析系统优势。

[1]国务院关于加快长江等内河水运发展的意见[J].中国水运（上半月）,2011,(2):6-7

[2]高惠君.长江黄金水道对沿江经济社会贡献研究[J].中国科技成果,2012,(2):16-19

[3]柯愈友,商辉.国家战略带动内河水运跃升[J].珠江水运,2012,(17):68-69.

[4]国务院.国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见[J].中国水运（上半月）,2014,(10):15-20.

[5]宋成果,郭涛,李学祥等.我国内河航道信息化发展现状[J].水运工程,2014,(12):20-25.

[6]吕永祥,何乐,陈琳等.长江数字航道和智能航道的分析与思考[J].交通科技,2013,(2):161-164.

[7]李森.大数据背景下的内河航运信息化建设[J].信息化建设,2013,(8):29-31.

[8]徐武雄,初秀民,刘兴龙等.水上交通信息可视化技术研究进展[J].中国航海,2015,38(1):34-38,67.

[9]岳晋,贾小平,任光等.基于视频通信技术的船舶监管网络[J].大连海事大学学报,2006,32(2):35-38,41.

[10]汤一平,柳圣军,周超等.多视觉信息融合的内河航道智能监控系统[J].中国图象图形学报,2008,13(8):1608-1616.

[11]Eriksen T, H?ye G, Narheim B, et al. Maritime traffic monitoring using a space-based AIS receiver[J]. Acta Astronautica, 2006, 58(58):537-549.

[12]王晨熙,王晓博,朱靖等.雷达与AIS信息融合综述[J].指挥控制与仿真,2009,31(2):1-4.

[13]陈晨,吴青,谢磊等.基于激光传感器的桥区在航船舶交通流检测系统[C].//首届中国航海类院校研究生学术论坛论文集.2009:489-492.

[14]高岚,潘峰,张卉等.合成孔径雷达图像船舶自动检测新方法[J].船海工程,2006,35(4):102-104.

[15]严新平,马枫,初秀民等.长江船舶交通流实时采集关键技术研究[J].中国航海,2010,33(2):40-45.

[16]罗本成,张永光,王世宁等.水上智能交通系统的体系架构研究[C].//2007年海峡两岸智能运输系统学术研讨会论文集.2007:3-7

[17]江长运.基于电子巡航的长江干线海事动态监管模式研究[D].武汉理工大学,2014.

[18]熊振南,程俊康,翁跃宗. 点统计法在船舶交通流分析中的应用[J]. 中国航海,2009,01:64-67.

[19]万辉. 老铁山水道船舶交通流的调查与分析[J]. 天津航海,2010,02:14-15

[20]高岩松.台湾海峡船舶交通流的调查与分析[J].中国航海,2005,(3):37-40,61.

[21]周锋.基于元胞自动机的沿海港口水域船舶交通流演化仿真研究[D].武汉理工大学,2012.

[22]张连东.基于AIS数据的成山头水域船舶交通流研究[D].大连海事大学,2010.

[23]徐鹏.船舶交通量统计系统的设计与实现[D].大连海事大学,2009.

[24]许鹏.基于大数据环境下的船舶交通流特征统计分析系统研究[D].武汉理工大学,2014.

[25]Biles W E, Sasso D, Bilbrey J K. Integration of simulation and geographic information systems: modeling traffic flow in inland waterways[C]//Proceedings of the 36th conference on Winter simulation. Winter Simulation Conference, 2004: 1392-1398.

[26]杨敏. 基于VB和VISSIM的船舶交通流仿真控制分析[J]. 中国水运: 下半月, 2012 (10): 42-43.

[27]Xu W, Chu X, Chen X, et al. Method of Generating Simulation Vessel Traffic Flow in the Bridge Areas Waterway[C]//Computer Sciences and Applications (CSA), 2013 International Conference on. IEEE, 2013: 808-812.

[28]甘浪雄,张磊,邹早建,文元桥,张恒. 基于场方法的船舶交通流分析[J]. 上海交通大学学报,2014,04:551-557.

[29]Chen M, Mao S, Liu Y. Big Data: A Survey[J]. Mobile Networks & Applications, 2014, 19(2):171-209.

[30]Andrienko G, Andrienko N, Wrobel S. Visual analytics tools for analysis of movement data[J]. ACM SIGKDD Explorations Newsletter, 2007, 9(2): 38-46.

[31]Andrienko G, Andrienko N. Spatio-temporal aggregation for visual analysis of movements[J]. Proceedings of IEEE Symposium on Visual Analytics Science & Technology IEEE Comput, 1986, 30(1):51-62.

[32]杨彦波, 刘滨, 祁明月. 信息可视化研究综述[J]. 河北科技大学学报, 2014, (1):91-102.

[33]W. Gilbert E. Pioneer Maps of Health and Disease in England[J]. Geographical Journal, 1958, (2):172-183.

[34]Sindiy O, Litomisky K, Davidoff S, et al. Introduction to Information Visualization (InfoVis) Techniques for Model-Based Systems Engineering[J]. Procedia Computer Science, 2013, 16:49-58.

[35]Schneider J W. Mapping Scientific Frontiers: The Quest for Knowledge Visualization[J]. Proposed for Publication in Dlib Magazine, 2003, 9(4):363-365.

[36]张秀霞,交通网络信息可视化技术方法研究[M],2010.

[37]葛宇, 梁静. 基于GIS的交通监控信息可视化处理[J]. 成都电子机械高等专科学校学报, 2007, (1).

[38]Liu Zhicheng, Stasko John T. Mental models, visual reasoning and interaction in information visualization: a top-down perspective.[J]. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,2010,16(6):999-1008.

[39]苏鹏. 信息可视化在高速公路管理系统中的应用[J]. 公路交通科技, 2003.

[40]韩卫国, 王劲峰, 王海起等. 基于数据可视化的交通流量分析[J]. 武汉理工大学学报：交通科学与工程版, 2004, (5):668-670.

[41]许伦辉, 唐德华, 邹娜等. 基于非线性时间序列分析的短时交通流特性分析[J]. 重庆交通大学学报：自然科学版, 2010, (1):110-113.

[42]王祖超, 郭翰琦, 袁晓如等. 城市交通的可视分析研究[J]. 中国计算机学会通信, 2013, 8(9): 38-43.

[43]Eccles R, Kapler T, Harper R, et al. Stories in GeoTime[J]. Information Visualization, 2007, 7(1):3-17.

[44]Niels W, Huub V D W, Van W J J. Visualization of vessel movements.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104(39):15578-15583.

[45]Scheepens R, Willems N, Huub V D W, et al. Interactive visualization of multivariate trajectory data with density maps[C]// Pacific Visualization Symposium (PacificVis), 2011 IEEE. IEEE, 2011:147-154.

[46]朱文兴, 贾磊, 赵建玉等. 城市交通网络路径优化建模与仿真[J]. 系统仿真学报, 2005, (7):1556-1559.

[47]Zhou Ningyi.(2014) Heatmap- Visualization of case. http://datavlab.org/2014/05/28/3474

[48]Liao Z, Yu Y, Chen B. Anomaly detection in GPS data based on visual analytics[J]. Proceedings of the IEEE Symposium on Visual Analytics Science & Technology Vast, 2010:51 - 58.

[49]Ove Daae Lampe, Johannes Kehrer, Helwig Hauser. Visual Analysis of Multivariate Movement Data using Interactive Difference Views[J]. Vision, Modeling, and Visualization (2010), pp. 1–8.

[50]Tominski C, Schumann H, Andrienko G, et al. Stacking-based visualization of trajectory attribute data[J]. Visualization and Computer Graphics, IEEE Transactions on, 2012, 18(12): 2565-2574.

[51]肖瑞. 融入实时交通信息的城市电子地图研究[D]. 长沙理工大学, 2011.

[52]Liu H, Gao Y, Lu L, et al. Visual analysis of route diversity[C]// Visual Analytics Science and Technology (VAST), 2011 IEEE Conference on. IEEE, 2011:171-180.

[53]PAN Jiacai, JIANG Qingshan, HU Jinxing, et al. An AIS data Visualization Model for Assessing Maritime Traffic Situation and its Applications. Procedia Engineering 29 (2012) 365 – 369.

[54]王爱红. 城市道路交通信息可视化及其应用研究[D]. 云南大学, 2012.

[55]Zeng W, Zhong C, Anwar A, et al. MetroBuzz: Interactive 3D Visualization of Spatiotemporal Data[C]// Computer & Information Science (ICCIS), 2012 International Conference on. IEEE, 2012:143 - 147.

[56]B Demissie. Geo-Visualization of Movements: Moving Objects in Static Maps, Animation and The Space-Time Cube[M], 2010.

[57]Cashwell J W, Leader T, Gis I T. Display Techniques for Dynamic Network Data[C]// in Transportation GIS, GIS-T '94, PP. 1994.

[58]Dos S S M, Vrancken J, Wang Y. Application of publish-subscribe middleware to road traffic measurements visualization[C]// Networking, Sensing and Control, 2009. ICNSC '09. International Conference on. 2009:329-333.

[59]Donna Peuquet, Menno-Jan Kraak. Geobrowsing: creative thinking and knowledge discovery using geographic visualization.[J]. Information Visualization,2002,1:80-91.

[60]Kapler T, Wright W. Geo time information visualization[J]. Journal of Medical Virology, 2001, 65(4):719-29.

[61]陆锋, 周成虎, 万庆. 基于特征的城市交通网络非平面数据模型[J]. 测绘学报, 2000, (4).

[62]隋东, 任刚, 邵进达. 基于GIS的城市交通网络数据模型研究[J]. 公路交通科技, 2006, (9):94-97.

[63]余志文. 城市交通网络的可视化研究[J]. 测绘通报, 2004, (12):50-52.

[64]左小清. 面向交通网络的三维GIS数据模型与可视化[D]. 武汉大学, 2004.

[65]Steven B C, Edgar P S. An in-depth analysis of the national bridge inventory database utilizing data mining, GIS and advanced statistical methods. TRB Transportation Research Circular 498, 1999-04: C6-1/C6-17.

[66]Shekhar S, Lu C T, Liu R, et al. CubeView: a system for traffic data visualization[C]// Intelligent Transportation Systems, 2002. Proceedings. The IEEE 5th International Conference on. IEEE, 2002.

[67]Malik A, Maciejewski R, Jang Y, et al. A visual analytics process for maritime response, resource allocation and risk assessment[J]. Information Visualization, 2012, 13(2):93-110.

[68]李奔福, 李崇珍, 张再兴等. 应用GIS技术分析云南省2004年疟疾流行状况[J]. 中国病原生物学杂志, 2007, (2):147-149.

[69]李双伟, 范斗, 王康元等. 基于数据分区的负荷密度显示的实现[J]. 电力系统保护与控制, 2008, (3):42-44.

[70]盛梅, 冯志伟. 基于ArcGIS空间分析的闪电密度图绘制方法[J]. 电脑知识与技术, 2009, 5(8). DOI:10.3969/j.issn.1009-3044.2009.08.088.

[71]程红霞, 李永树, 林粤江. 区域间相互作用大小的时空可视化方法[J]. 西南交通大学学报, 2009, (4):585-589.

[72]杨贤栋, 张敏, 郭庆燕. Android环境下台风路径信息在Google地图上的可视化方法[J]. 计算机应用, 2012.

[73]周平, 唐新明, 张晓. 时空数据空间特征的动态可视化模型[J]. 测绘科学, 2013, (5).

[74]彭程, 吴华瑞, 黄锋等. 农产品市场行情信息的网络地图可视化方法[J]. 江苏农业科学, 2014, (5).

[75]刘广, 陈自郁. 基于PCA的高维多目标优化可视化方法[J]. 计算机工程, 2014, (10).

[76]Willems N, Huub V D W, Van Wijk J J. Evaluation of the Visibility of Vessel Movement Features in Trajectory Visualizations[J]. Computer Graphics Forum, 2011, 30(3):801-810.

[77]Willems N, Scheepens R, Wetering H V D, et al. Visualization of Vessel Traffic[M]. Springer New York, 2013.

[78]Chen, C., LEE, C., Chen, C., Tseng, C., 2013. The integration of nautical hazard assessment and harbor GIS models to the Taichung Port area in Taiwan. Nat. Hazards 67 (2), 275–294.

[79]高飞,樊明辉,关玉梅等.基于维约束的平行坐标可视化及其在数据聚类中的应用[J].福州大学学报（自然科学版）,2007,35(2):196-200.

[80]董军凯. 基于平行坐标法的可视化数据挖掘技术研究[D]. 北京工业大学, 2008.

[81]Gabriel T R, Pintilie A S, Berthold M R. Exploring Hierarchical Rule Systems in Parallel Coordinates.[M]// Advances in Intelligent Data Analysis VI. Springer Berlin Heidelberg, 2005:97-108.