长江航道通航状况的实时可视化展示系统研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在大数据的背景下，数据的爆炸性增长急需我们用可视化的方式更加直观地展现数据所包含的有用信息。例如对交通数据的可视化^[1]对于交通的监控、管理等有十分重要的意义。因此，针对不同数据类型的各种可视化技术应运而生^[2,3]。本次毕业设计的课题为“长江航道通航状况的实时可视化展示系统研究”。本课题基于国家应急二期项目和交通运输部建设科技项目，针对航道通航管理部门、船务公司、港务公司等通航相关部门安全生产的管理需求，基于数据可视化理论、长江航道船舶ais实时数据以及html5和javascript等技术，开发一个长江航道通航状况的实时可视化展示系统。由于本次的毕业设计对于系统的实时性要求较高，服务器端和客户端之间的实时通信也是本次毕业设计需要注意的地方。

1.1 研究目的

本次毕业设计旨在开发一个以可视化的方式，快速展示长江航道中船舶的实时动态的实时可视化展示系统。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 基于web的实时通信现状

随着人们对信息的实时性要求不断提高，实时的web技术^[4]越来越受到人们的关注，本次的毕业设计对于系统的实时性要求较高。传统的web应用的信息交互采用http协议^[5]，即浏览器发出请求，服务器处理请求并做出应答，然后断开连接，而且服务器无法主动向客户端浏览器推送消息。所以要实现实时的web应用就需要客户端浏览器以一定的时间间隔不断地向服务器发出请求，即轮询方式。但是当服务器端的数据并没有更新时，这就造成无谓的网络传输，属于较为低效的实时方式。另一种使用较多的web实时通信技术是comet技术^[6]。该技术以ajax技术为基础，客户端用javascript调用xmlhttprequest对象发出http请求，若服务器端没有更新的数据要传递（请求还未超时），服务器会阻塞该请求。一旦有数据更新，服务器会立即把数据发送到客户端，客户端处理完后再次发出请求，重新建立连接。以上两种方式都是基于http的web技术，对于服务器端数据更新较慢的应用，其性能很好。但是若服务器端数据更新很快的话，浏览器端刚显示服务器端发来的数据时，服务器端的数据可能已经更新。这样就不能满足系统的实时性要求。

2011年，html5提出了一种新的协议——websocket协议^[7]，它实现了浏览器与服务器的全双工通信。客户端浏览器通过80或433端口向服务器发送http请求，服务器收到请求后判别是否为websocket请求，识别成功后将请求升级为websocket连接。服务器端和客户端浏览器之间就可以直接相互传输数据，直到明确表示断开连接。websocket的出现很好地解决了服务器和客户端浏览器之间的实时通信问题^[8-14]。

2. 研究的基本内容与方案

研究基于采集的长江航道船舶ais数据对长江航道船舶的通航状况进行实时的可视化展示。

2.1基本内容与研究目标

为了实时展示长江航道通航状况，进行基于长江航道船舶ais实时数据的可视化展示系统的技术研究。为满足航道通航管理部门、船务公司、港务公司等通航相关部门安全生产的管理需求。系统需基于相关数据接口实时获取和采集船舶ais数据，并基于所采集的数据进行航道通航状况数据分析，最终使用可视化技术对所分析的长江航道通航状况进行实时的动态可视化展示。系统还需具备较好地可扩展性，支持外挂模块和自定义模块，以便将来可支持其它电子地图和航道图。

2.2拟采用的技术方案及措施

本次毕业设计旨在开发一个长江航道通航状况实时可视化展示系统，系统的整体架构如图1所示：

3. 研究计划与安排

1）2.22-3.20：完成关于“长江航道通航状况的实时可视化展示系统研究”的课题研究文献阅读和外文翻译，收集相关资料，确定方案，完成开题报告，进行小组内选题答辩，修改定稿开题报告，并上传开题报告到教务网。

2）3.21-4.20：熟悉html5、javascript、node.js以及echarts的理论知识。完成系统初步设计，完成程序主要模块、算法的设计、编程和相关设计图纸的绘制。

3）4.20-5.10：完成系统编程设计及调试、性能分析。

4）5.11-5.30：着手毕业设计论文的撰写，根据导师意见进行修改，完成最终论文；同时上传论文到教务网，准备答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] wei chen,fangzhou guo,fei-yue wang．a survey of traffic data visualization [j]ieee transactions on intelligent transportation systems,2015,16(6)：2970-2984．

[2] 刘芳．信息可视化技术及应用研究[d]．浙江大学，2013．

[3] 邱德清．基于web的多维数据可视化工具的研究与实现[d]．北京邮电大学，2015．