本发明涉及港口管理，特别涉及一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法及系统。
背景技术：
1、传统的港口泊位管理主要依赖于人工调度和简单的电子信息系统，然而这种方式存在信息获取不及时、数据准确性不足、监控盲区等诸多问题，无法满足现代港口高效管理的需求。
2、近年来，随着视频监控技术和地理信息系统（gis）技术的快速发展，将这两种技术融合应用于港口泊位管理中成为一个新的研究方向。gis技术能够精确地提供港口泊位区域的空间位置、设施布局等信息，而视频监控技术可以实时获取港口泊位的动态影像数据。这两者结合，可以有效实现对港口泊位的实时监控和管理。
3、然而，现有的港口泊位管理系统在多源数据的融合处理、事件的自动识别及预警等方面仍然存在较大的改进空间。例如，如何准确融合视频数据与gis数据，以提高系统对船舶动态的监控精度；如何利用视频识别算法快速检测船舶停泊、抛锚等事件；如何在船舶实际行为与预设的港口管理策略发生偏差时，及时提供有效的预警措施，都是当前研究的重点与难点。
4、因此，针对现有技术的不足，提出一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法及系统，以提高港口泊位管理的智能化、精确化和实时化水平，具有重要的研究价值和应用前景。
技术实现思路
1、为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法及系统。
2、本发明第一方面提供了一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法，包括：
3、获取港口的gis数据和港口泊位区域可视监控需求数据，根据所述gis数据和可视监控需求数据确定港口泊位区域的摄像头布设位置，构建港口泊位监控系统；
4、根据所述港口泊位监控系统获取港口泊位区域的视频图像数据，根据所述视频图像数据和gis数据确定港口泊位区域的事件监控区域；
5、实时获取港口船舶进出港数据，根据所述港口船舶进出港数据确定港口船舶管理策略；
6、基于视频识别算法确定事件监控区域中的泊锚船舶事件；
7、将所述泊锚船舶事件与港口船舶管理策略进行比对，判断泊锚船舶事件与港口船舶管理策略的船舶动态偏差，根据所述船舶动态偏差进行预警操作，得到港口泊位预警方案。
8、本方案中，所述获取港口的gis数据和港口泊位区域可视监控需求数据，根据所述gis数据和可视监控需求数据确定港口泊位区域的摄像头布设位置，构建港口泊位监控系统，具体为：
9、获取港口的gis数据，所述gis数据包括港口建筑物和设施的位置与高度信息，根据所述gis数据构建港口的空间三维模型；
10、在所述空间三维模型中进行港口泊位区域框选，确定空间三维模型中的港口泊位区域；
11、在所述空间三维模型中的港口泊位区域进行灯光模拟投射，将港口中能够接收到从港口泊位区域所发出灯光的区域标定为预选摄像头可安装位置，不能接收到灯光的区域标定为摄像头安装局限区域；
12、获取港口监控清晰度需求阈值信息和摄像头对不同距离物体的监控清晰度数据，根据所述港口监控清晰度需求阈值信息和摄像头对不同距离物体的监控清晰度数据对所述预选摄像头可安装区域进行二次选择，得到摄像头可安装位置；
13、获取港口泊位区域可视监控需求数据，所述港口泊位区域可视监控需求数据包括港口泊位区域的视频监控覆盖范围需求、视频监控盲区占比限制；
14、引入粒子群优化算法，将所述港口泊位区域可视监控需求数据作为粒子群优化算法的优化目标，根据粒子群优化算法在所述摄像头可安装位置中进行空间搜索，确定港口泊位区域的摄像头布设数量和摄像头布设位置，根据所述摄像头布设数量和摄像头布设位置进行港口泊位区域的摄像头布设，构建港口泊位监控系统。
15、本方案中，所述根据所述港口泊位监控系统获取港口泊位区域的视频图像数据，根据所述视频图像数据和gis数据确定港口泊位区域的事件监控区域，具体为：
16、从港口泊位区域中选择具有固定位置的预设数量设备设施作为港口泊位区域的点位参照物，获取所述点位参照物的gis平面定位信息和港口泊位区域边界顶点的gis平面定位信息；
17、根据所述港口泊位监控系统获取港口泊位区域的视频图像数据，根据所述视频图像数据识别港口泊位区域的点位参照物，对所述点位参照物在视频图像数据中进行标记，得到视频中的点位参照物；
18、获取视频中的点位参照物在视频图像中的视频位置，将每个点位参照物的gis平面定位信息与视频位置进行对比，计算每个点位参照物的视频位置与gis平面定位信息的相对偏差，得到视频画面偏差信息；
19、根据所述视频画面位置偏差信息对所述港口泊位区域边界顶点的gis平面定位信息进行偏差分析，确定港口泊位区域边界顶点在视频图像中的实际位置，根据所述实际位置在视频图像数据中对港口泊位区域进行边界绘制；
20、将视频中绘制的港口泊位区域标定为港口泊位区域的事件监控区域。
21、本方案中，所述实时获取港口船舶进出港数据，根据所述港口船舶进出港数据确定港口船舶管理策略，具体为：
22、实时获取港口预设范围内船舶的ais数据，所述ais数据包括船舶实时位置、船舶名称、船舶类型、吃水深度；
23、根据所述ais数据确定船舶的进出港状态、到港预计时间或出港预计时间，得到港口船舶进出港数据；
24、根据所述港口船舶进出港数据，若为出港船舶，根据出港船舶泊位位置确定出港船舶的出港路线；
25、若船舶为进港船舶，获取每个港口泊位的基本信息，所述基本信息包括泊位当前使用状态、泊位水位深度、泊位可停靠船舶类型；
26、获取进港船舶的优先级数据，根据所述优先级数据确定进港船舶的停靠优先级，根据所述停靠优先级确定船舶停靠顺序；
27、根据所述港口船舶进出港数据和港口泊位的基本信息对进港船舶进行泊位匹配，确定船舶的停靠泊位，根据所述停靠泊位确定进港船舶的进港路线；
28、若进港船舶无法匹配泊位，将该进港船舶标记为等待停泊船舶，获取等待停泊船舶类型和可停靠所述等待停泊船舶类型的泊位编号，根据每个泊位编号中的船舶出港预计时间计算等待停泊船舶的可停靠时间；
29、根据等待停泊船舶的实时位置，若等待停泊船舶的实时位置距离港口大于预设距离，根据等待停泊船舶的实时位置和可停靠时间对等待停泊船舶进行推荐航行速度；
30、若等待停泊船舶的实时位置距离港口小于预设距离，获取未来预设时间段内港口船舶的航行路线信息，根据所述航行路线信息搜索非航行路线区域，根据非航行路线区域对等待停泊船舶的等待停泊位置进行推荐，得到推荐等待停泊位置；
31、将出港船舶的出港路线、进港船舶的进港路线、若进港船舶无法匹配泊位的等待停泊船舶的推荐航行速度或推荐等待停泊位置进行整合，构建港口船舶管理策略。
32、本方案中，所述基于视频识别算法确定事件监控区域中的泊锚船舶事件，具体为：
33、获取进出港船舶的图像特征数据，所述图像特征数据包括船舶名称特征、船舶编号特征、船舶边缘特征、大小特征、形状特征，将所述特征数据构建船舶特征数据库；
34、根据港口泊位监控系统实时获取港口泊位区域的实时视频图像数据，提取所述实时视频图像数据的视频帧数据；
35、根据canny边缘检测算法对所述视频帧数据中事件监控区域的船舶进行特征提取，得到船舶特征数据；
36、将所述船舶特征数据与船舶特征数据库进行对比匹配，识别事件监控区域中的泊锚船舶；
37、基于harris角点检测算法对所述船舶特征数据进行船舶特征点选择，应用lucas-kanade光流法计算每张视频帧中事件监控区域的船舶特征点光流向量；
38、对于每个船舶特征点，通过对所有视频帧数据中事件监控区域的船舶特征点光流向量进行平均，确定事件监控区域中泊锚船舶在视频帧数据中的整体位移；
39、根据所述整体位移绘制泊锚船舶的运动轨迹，根据所述运动轨迹确定事件监控区域中的泊锚船舶事件，所述泊锚船舶事件包括停泊、移泊、离泊、抛锚，还包括泊锚船舶事件发生时间。
40、本方案中，所述将所述泊锚船舶事件与港口船舶管理策略进行比对，判断泊锚船舶事件与港口船舶管理策略的船舶动态偏差，根据所述船舶动态偏差进行预警操作，得到港口泊位预警方案，具体为：
41、将所述泊锚船舶事件与港口船舶管理策略进行比对，判断泊锚船舶事件与港口船舶管理策略的船舶动态偏差，所述船舶动态偏差包括偏差船舶、偏差类型、偏差程度；
42、根据所述船舶动态偏差对船舶进行预警操作，得到船舶预警方案。
43、本发明第二方面还提供了一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法程序，所述基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法程序被所述处理器执行时，实现如下步骤：
44、获取港口的gis数据和港口泊位区域可视监控需求数据，根据所述gis数据和可视监控需求数据确定港口泊位区域的摄像头布设位置，构建港口泊位监控系统；
45、根据所述港口泊位监控系统获取港口泊位区域的视频图像数据，根据所述视频图像数据和gis数据确定港口泊位区域的事件监控区域；
46、实时获取港口船舶进出港数据，根据所述港口船舶进出港数据确定港口船舶管理策略；
47、基于视频识别算法确定事件监控区域中的泊锚船舶事件；
48、将所述泊锚船舶事件与港口船舶管理策略进行比对，判断泊锚船舶事件与港口船舶管理策略的船舶动态偏差，根据所述船舶动态偏差进行预警操作，得到港口泊位预警方案。
49、本发明公开了一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法及系统。通过获取港口的gis数据和泊位区域的可视监控需求，确定摄像头布设位置，构建港口泊位监控系统。利用该系统采集的视频图像数据和gis数据，确定港口泊位区域的事件监控区域。实时获取港口船舶进出港数据，基于视频识别算法监测泊锚船舶事件，并与港口船舶管理策略比对，判断船舶动态偏差。当偏差发生时，进行预警操作，生成港口泊位预警方案。该方法提高了港口泊位管理的智能化和安全性。
1.一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法，其特征在于，所述获取港口的gis数据和港口泊位区域可视监控需求数据，根据所述gis数据和可视监控需求数据确定港口泊位区域的摄像头布设位置，构建港口泊位监控系统，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法，其特征在于，所述根据所述港口泊位监控系统获取港口泊位区域的视频图像数据，根据所述视频图像数据和gis数据确定港口泊位区域的事件监控区域，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法，其特征在于，所述实时获取港口船舶进出港数据，根据所述港口船舶进出港数据确定港口船舶管理策略，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法，其特征在于，所述基于视频识别算法确定事件监控区域中的泊锚船舶事件，具体为：
6.根据权利要求1所述的一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法，其特征在于，所述将所述泊锚船舶事件与港口船舶管理策略进行比对，判断泊锚船舶事件与港口船舶管理策略的船舶动态偏差，根据所述船舶动态偏差进行预警操作，得到港口泊位预警方案，具体为：
7.一种基于视频gis数据融合的港口泊位管理系统，其特征在于，所述基于视频gis数据融合的港口泊位管理系统包括储存器以及处理器，所述储存器包括基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法程序，所述基于视频gis数据融合的港口泊位管理方法程序被所述处理器执行时，实现如下步骤：
