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XX市水路基础设施数字化转型升级船岸云协同应用项目建设用户需求书

项目概况

依据《财政部交通运输部关于支持引导公路水路交通基础设施数字化转型升级的通知》、《交通运输部办公厅财政部办公厅关于印发公路水路交通基础设施数字化转型升级工作实施细则的通知》、《XX省公路水路交通基础设施数字化转型升级示范项目和资金管理办法》、《省交通运输厅关于XX市水路交通基础设施数字化转型升级示范项目专项设计文件的审核意见》等文件，本项目为XX省公路水路交通基础设施数字化转型升级范围内、开展XX市水路交通基础设施数字化转型升级的实施项目。

围绕服务保障X北集装箱主通道大型集装箱船舶安全高效航行的建设目标，针对X北水网地区部分桥梁净空不足、弯道转弯半径不足、狭窄航段等通航受限制航段，依托雷达、视频等设备，精准分析监测船舶过桥、过弯等航行态势，强化船舶运行监管，提醒船户纠正船舶航行趋势

项目内容

本应用场景为数据工程和硬件建设类项目，围绕11个船岸协同场景及XX江市区段航道，重点完成航道监测服务及相关数据工程等内容。

序号

服务类别

服务内容

项数

1.1

船岸云协同应用数据服务

船舶特征数据采集处理服务

1项

1.2

重点航段全息航行场景数据模型建设服务

1项

1.3

重点航段数据接入及处理服务

1项

2.1

船岸云协同应用监测服务

重点航段视频监测服务

1项

2.2

XXXX江市区段航道目标物监测服务

1项

2.3

重点航段目标物监测服务

1项

2.4

边缘计算服务

1项

2.5

流速监测服务

1项

船岸云协同应用数据服务

数据资源规划

（1）概述

本场景根据省厅印发的《船岸云协同》项目总体建设方案为基础，开展XX市船舶特征数据采集处理、重点航段全息航行场景数据模型建设，重点航段数据接入及处理。

（2）主要数据资源

本场景涉及的数据资源主要包括感知数据和业务数据。感知数据主要包括桥区全息航行场景数据、船舶识别和预警信息；业务数据主要包括船舶多视角船舶照片及三维激光点云数据、重点航段电子航道图数据等。

表1船岸云协同数据资源

序号

数据项

数据名称

数据内容

更新频度

1

感知数据

桥区全息航行场景数据

桥区三维模型数据、航道地形数据、航道设施数据、航道外场感知动态数据等

实时

2

船舶识别和预警信息

航标位置、状态信息、环境监测数据、灯光状态信息等。

实时

3

业务数据

船舶多视角船舶照片及三维激光点云数据

船舶船首船舱船尾比例、颜色、纹理、三维尺度形态、关键点等特征，并建立各种船型的三维矢量数据模型

按需更新

4

重点航段电子航道图数据

航道基础业务数据、水域测量数据、地理信息数据等

按需更新

数据资源建设

（1）船舶特征数据采集处理

围绕X北水网地区过往船舶，通过智能卡口等航道外场感知设备，获取多视角船舶照片及三维激光点云数据，依托人工数据处理，提取出船舶船首船舱船尾比例、颜色、纹理、三维尺度形态、关键点等特征，并建立各种船型的三维矢量数据模型，关联船舶AIS、船名船号等船舶基础信息，为过往船舶设定标示船舶身份的唯一符号。

需完成数据采集处理，不少于5000艘船舶多视角船舶照片及三维激光点云数据，通过购买数据服务的形式，提取出船舶船首船舱船尾比例、颜色、纹理、三维尺度形态、关键点等特征，建立相应数量的船舶模型。

1）数据采集

依托智能卡口三维激光设备，智能卡口安装时对三维激光测量设备进行安装调试，使其处于最佳的运行状态待船舶航行通过扫描范围，利用三维激光测量设备对通航船舶进行扫描并进行数据采集。确保设备覆盖整个目标航道断面，同时考虑航道宽度、测量角度等因素依托合适场景位置，以俯视角进行工作可以有效减少扫描角度影响，可实现对多船并行情况同时进行三维激光点云数据采集，同时利用视频抓拍设备获取船舶外观及多视角船舶照片。

2）数据预处理

噪声过滤：选择合适的算法去除由于环境因素(如天气、反射等)引起的噪声点。

数据对齐：如果有多次扫描的数据，需要将这些数据进行对齐，消除产生的误差，以形成完整的点云模型。

格式转换：将原始数据转换为标准格式，便于后续处理。

3）特征提取

特征检测：从分类后的点云中提取关键特征，如边缘、角点等，为后续点云数据进一步的数据分割、分类工作提供参考依据。

特征描述：生成描述这些特征的向量，用于后续分析和建模。

4）数据分割与分类

分割：根据几何特征或属性信息将点云分割成不同的部分，如水面、河岸、建筑物、船舶等。在数据分割的工作中特别注意，需要对航道水面和通航船舶进行分割，使得模型后续构建过程中有效区别船舶和水面。

分类：利用机器学习或深度学习算法对分割后的点云进行分类，识别出不同的对象类型。

5）模型构建

表面重建：基于提取的特征，使用表面重建算法生成三维