基于iOS平台的科考船航线数据处理及监控系统的设计与实现

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近年来,随着科技的不断进步,越来越多的国家和地区加入了开发极地资源、海洋资源的行列,特别是极地科学考察及研究方面已经成为研究热点。在极地科学考察及研究方面,我国科学考察船软硬件设备也不断升级改善,实现了科学考察的网络信息化,如雪龙在线网络信息平台。高效的科学考察引发了人们对了解实时科学考察船运行状态、环境变化及前方预报等信息服务的需求,特别是移动互联网的快速发展,移动设备的普及率提升,网络速度的不断提升,网络资费的逐渐下降,用户对通过移动互联网获取信息服务的习惯逐渐养成,因此,需要开发一套展示考察船的历史、当前及可预见的将来状态的移动在线系统平台,满足相关工作人员及关心考察船的公众对考察船的实时在线关注。  本文以雪龙在线网络信息平台为背景,在分析现有网络信息平台优缺点的基础上,提出船上船下局域网内与互联网内的B/S结构与iOS移动平台相结合的解决方案。一方面实现信息资源的多平台展示,另一方面实现桌面系统向移动终端的拓展及飞跃,让人们体验移动智能时代的便利,提高信息的展示时效性和利用率。本文结合中国极地研究中心的“雪龙号”科学考察船的实际需求,对考察船航线数据进行了数据清洗、数据筛选、航线展示优化技术等有针对性的研究,设计和实现了一款支持船上船员、船下社会公众及工作人员使用的iOS平台下的科学考察船监控在线系统软件。  论文首先对国内极地科学考察事业发展中雪龙在线网络信息平台进行分析,并对现代社会人们对雪龙号极地科考关注的需求和现有的基于iOS平台的地图类、天气类应用进行调研,包括国内外的研究现状等。具体对有代表性的应用深入研究,通过充分分析其特点和不足,进行了总结、对比和改进。  其次,在航线数据研究方面,具体针对数据清洗、数据筛选策略、航线展示优化方面,分析了在面向移动端数据处理相关理论基础,包括不确定性数据、数据清洗、贝塞尔曲线、曲线拟合;在本文系统的设计和实现方面,也分析了其中使用的相关技术,并对其进行了介绍,包括Core Data数据库技术、iOS多线程技术、MVC设计模式、高德地图iOS SDK。  再次,在B/S模式下,根据iOS平台及移动设备的特点,对考察船航线数据先进行数据处理,在数据清洗方面提出非T冗余数据清洗方法和对一种新的ID-T异常错位数据的研究处理;进一步对面向 iOS移动端的海量航线数据筛选方法研究,提出Steering-P夹角筛选法、特征点选取法和Time-D间隔筛选法;对经过数据清洗和筛选方法的航线数据在移动端展示方面,进行考察船航线数据分析和插值拟合算法研究,包括与展示效果相关的数据粗细粒度因子和地图缩放比例因子的分析和提出基于贝塞尔曲线控制点思想的雪龙航线插值拟合算法。通过以上考察船航线数据处理,该航线数据直接在考察船监控系统的实现中使用。  最后,根据考察船网络信息平台的特点、移动互联网信息展示的可行性等,对系统进行总体设计,包括系统架构、系统详细设计模式、系统数据层分析及构建;在系统总体设计的基础上,对系统的功能展示进行分析和设计;通过面向iOS移动端的考察船航线数据处理,进一步实现基于总体设计、相关基础知识和考察船航线数据处理的系统主要模块功能,如网络模块、航线绘制功能模块等,实现高效的考察船在线数据展示,并真实的再现当前航次航迹,实时推送最新状态信息等。另外,此应用还实现了多种辅助功能,包括好友分享、个性设置等。最后通过系统测试,验证系统达到预期目标。  本文系统已成功研发和使用,本系统搭建起了一个连接雪龙号和船上船员与船下社会公众及相关工作人员的iOS信息共享平台,有效实现考察船运行环境及自身状态监控、间接辅助问题处理、资源共享等功能,为中国第30次和第31次南极科学考察的顺利进行,发挥了积极作用。
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