Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Integrated presentation of navigational data in a mobile navigation system for inland waters with the use of HUD

Kazimierski W., Zaniewicz G., Bodus-Olkowska I.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie

|

2017

|

nr 49 (121)

84—92

EN

Mobile devices are increasingly popular among recreational water users and for navigational purposes. Making full use of the possibilities they offer requires a navigational system to be designed and built for mobile devices which make use of mobile cartography. A dynamically adaptive mobile presentation model offering various display possibilities may be an appropriate example of such a system. The navigational purpose of the system, however, requires that the main navigational data presented are integrated in one place, in a so-called conning display. These data should be easily accessible to the user, which is not always the case with mobile devices. The idea of using a Head-Up Display (HUD) as a conning display in a mobile navigation system arose from these considerations. The current paper presents research on implementing a HUD into a mobile system. First, the idea of mobile cartographic presentation is discussed, then the navigational data available in the system are presented. Finally, the concept of using a HUD is explained, a HUD presentation model is shown and technical aspects of HUD integration are described.

2

Weryfikacja funkcjonalności demonstratora technologii systemu mobilnej nawigacji śródlądowej

Kazimierski W., Wawrzyniak N., Zaniewicz G., Marek M.

Roczniki Geomatyki

|

2017

|

T. 15, z. 2(77)

201--216

PL

System Mobilnej nawigacji śródlądowej MOBINAV powstał w ramach projektu badawczego finansowanego przez NCBiR w programie LIDER IV. W swoich założeniach jest on produktem dedykowanym turystycznym użytkownikom śródlądowych dróg wodnych, w którym wykorzystano nowoczesne metody przetwarzania i prezentacji informacji przestrzennej. Wymiernym efektem projektu, oprócz wypracowanych metod i modeli, jest demonstrator technologii MOBINAV. Główna część demonstratora została opracowana w postaci aplikacji na urządzenie mobilne, która obejmuje wybrany zakres funkcjonalności systemu. Wśród nich przede wszystkim obsługę modelu danych opracowanego w systemie oraz jego wizualizację, zgodnie z przyjętym modelem prezentacji kartograficznej, a także zestaw wybranych analiz przestrzennych. Analizy obejmują przede wszystkim pomiary zależności przestrzennych oraz asystenta nawigacji. Końcowym etapem projektu było przeprowadzenie testów opracowanej technologii na bazie zbudowanego demonstratora. Testy zostały przeprowadzone w następujących grupach: testy prezentacji kartograficznej, testy funkcjonalności związanych z obsługą mapy, testy analiz przestrzennych, testy funkcjonalności nawigacyjnych na podstawie sensorów symulowanych, kompleksowe testy w warunkach rzeczywistych. W artykule przedstawiono koncepcję procesu testowania oraz sprawozdanie z jego realizacji. Wyniki badań zilustrowano przykładowymi zdjęciami. Wnioski obejmują analizę realizacji zakładanych funkcjonalności oraz szereg potencjalnych kierunków rozwoju systemu, które wyniknęły w czasie testów. Przeprowadzone badania pozwoliły na weryfikację postawionych założeń oraz poprawność implementacji poszczególnych funkcji. W tym sensie noszą one znamiona zarówno weryfikacji, jak i walidacji.

EN

The mobile inland navigation system – MOBINAV – was created within the research project financed by the National Centre for Research and Development under the LIDER IV programme. The system, according to its assumptions, is a product designed for recreational users of inland shipping waters, in which modern methods of spatial data processing and information visualisation are used. Apart from the developed methods and models, the results of the project include the MOBINAV technology demonstrator. Its main part is a mobile application in which selected functionalities are implemented. The most important of them are data handling model, designed in the project and its visualization with the use of a specialised cartographic model, also designed in the project, as well as a set of dedicated spatial analyses. The analyses include measurements of spatial relationships as well as the assistant of navigation. The last phase of the project included technology testing. It was performed with the use of the developed demonstrator. The tests were performed in the following stages: cartographic presentation tests, map handling functionalities tests, spatial analyses tests, navigational functionalities tests based on simulated sensors, complex tests in real conditions. The paper presents the concept of the tests and the reports of this stage of the project. The results have been enhanced with suitable screenshots of the application. The conclusions cover analysis of functionalities implementation, as well as the set of possible future improvements of the system. The research presented in the paper allowed for verification of the system assumptions stated in the specification and for proper implementation of them in the demonstrator. Thus, the performed research may be considered both, as validation and verification.

3

Redukcja konfliktów graficznych dla obiektów punktowych w systemie mobilnej nawigacji śródlądowej

Włodarczyk-Sielicka M., Kazimierski W., Bodus-Olkowska I.

Roczniki Geomatyki

|

2017

|

T. 15, z. 2(77)

249--264

PL

Mobilna nawigacja MOBINAV jest przykładem systemu informacji przestrzennej dedykowanego dla rekreacyjnych użytkowników śródlądowych dróg wodnych, realizowanego w ramach projektu badawczego pt. „Mobilna nawigacja śródlądowa”. Do głównych założeń projektu można zaliczyć opracowanie nowego modelu mobilnej prezentacji kartograficznej. W trakcie pracy nad modelem systemu, skupiono się na potrzebach użytkownika końcowego oraz możliwościach technicznych urządzeń mobilnych, których użycie wiąże się z ograniczeniami w wizualizacji danych na stosunkowo małych ekranach. Tak zdefiniowany model zakładał opracowanie niezależnych zestawów danych wykorzystywanych w poszczególnych geokompozycjach składowych, które powstały w wyniku generalizacji podstawowego zestawu danych. Dla obiektów o geometrii liniowej oraz powierzchniowej zastosowano klasyczne algorytmy upraszczania przy poszczególnych skalach wyświetlania map wynikowych. W trakcie wyświetlania obiektów punktowych, zwłaszcza punktów głębokości oraz znaków nawigacyjnych, które mają kluczowe znaczenie w trakcie prowadzenia nawigacji na ekranie urządzenia widoczna była zbyt duża ilość informacji, a przede wszystkim w niektórych miejscach symbole nakładały się na siebie. Konieczna jest, zatem korekta, polegająca na rozsunięciu sygnatur oraz ich dopasowaniu do skali wyświetlania. W artykule przedstawiono propozycję algorytmu wykrywania oraz usuwania konfliktów graficznych dla obiektów o geometrii punktowej dedykowanego budowanemu systemowi mobilnej nawigacji śródlądowej. Zawarto przykładowe wyniki dla poszczególnych skal wyświetlania mapy wynikowej na danych rzeczywistych zaimportowanych z dostępnych źródeł. Przeprowadzone testy pozwalają sądzić, iż zastosowanie przedstawionego w artykule algorytmu w znacznym stopniu ulepsza poprawną interpretację mapy na urządzeniu mobilnym.

EN

The mobile navigation MOBINAV is an example of a spatial information system dedicated for recreational users of inland waters. \MOBINAV is implemented within the research project “Mobile Navigation for Inland Waters”. The main objectives of the project include developing a novel model of mobile cartographic presentation. During the model system development the authors focused on the users’ needs and technical capabilities of mobile devices. Visualisation of spatial data in mobile devices is limited due to small displays. The defined model was to develop independent sets of data used in particular geocompositions, which resulted from generalization of the basic dataset. For polyline and polygon features classical simplification algorithms were used. When point features were displayed too much information was visible and, above all, in some places the symbols were overlapping. This was particularly evident for the depth points and information marks, which are very important during navigation. Therefore, it is necessary to correct a location of signatures and their matching to the scale display. The paper presents a proposed algorithm of detection and removal of graphic conflicts for point features in a mobile navigation system for inland waters. The exemplary results for individual map scales using real data imported from available sources were also included. The conducted tests suggest that the use of the algorithm presented in the paper greatly improves the correct interpretation of maps on mobile devices.

4

Analiza możliwości integracji danych rastrowych w śródlądowym mobilnym systemie nawigacji nawodnej

Wawrzyniak N., Kazimierski W.

Roczniki Geomatyki

|

2016

|

T. 14, z. 2(72)

241--252

PL

W powszechnie stosowanych statkowych systemach nawigacyjnych prezentujących informację przestrzenną, kluczową rolę pełnią dane wektorowe. Profesjonalne systemy typu ECDIS (Electronic Chart Display and Information System), czy też jego śródlądowy odpowiednik InlandECDIS wykorzystują do prezentacji danych geograficznych elektroniczne mapy nawigacyjne w standardach ENC oraz InlandENC, które są całkowicie wektorowymi bazami danych. Z drugiej strony lądowi użytkownicy rekreacyjni przyzwyczajeni są do różnego rodzaju geoportali, czy serwisów przedstawiających informacje przestrzenne w postaci ortofotomap lub podkładów rastrowych. W aspekcie wykorzystania nowoczesnych systemów mobilnych dla śródlądowych użytkowników rekreacyjnych, szczególnie istotne jest więc zapewnienie możliwości integracji danych rastrowych na ekranie. Wyświetlenie ortofotomapy jako danych podkładowych i nałożenie na nią warstw wektorowych wraz z IENC przy zachowaniu odpowiedniej przezroczystości może zaowocować czytelnym dla każdego, nawet niedoświadczonego użytkownika, obrazem zawierającym wiele elementów treści. Problematyczne kwestie w procesie zarządzania danymi rastrowymi w systemie, to zapewnienie dostępu do danych, a więc łączności i możliwości pozyskania ich z poszczególnych usług sieciowych typu WMS lub WCS. Alternatywnym podejściem jest pozyskanie warstw rastrowych (głównie zdjęć lotniczych) z ośrodka geodezyjnego i przechowywanie na dysku urządzenia/karcie. Termin „zarządzanie” oznacza w tym wypadku pozyskiwanie, transformację, konwersję, integrację oraz przygotowanie danych do wizualizacji zgodnej z przyjętym modelem kartograficznym. Artykuł przedstawia wyniki badań nad możliwością integracji danych rastrowych w systemie Mobilnej nawigacji śródlądowej. Badaniami zostały objęte oba warianty. W pierwszym, po szczegółowym przeanalizowaniu architektury usługi wraz z jej dostępnymi interfejsami, zaproponowano algorytm podłączania i obsługi WMS w formie warstwy rastrowej dla dwóch trybów działania aplikacji – trybu przeglądania mapy oraz trybu nawigacyjnego. W drugim skupiono się na analizie możliwości wykorzystania własnych mapowych danych rastrowych i sposobach ich zarządzania oraz udostępniania użytkownikom. Analizowano przechowywanie ortofotomap w oryginalnych rozmiarach i rozdzielczości, po przekształceniu w podziale na sekcje pokrywające określony obszar (np. obszar komórki mapy – ang. chart cell) oraz jako małe wycinki wizualizujące jedynie obszary o interesującej infrastrukturze lub treści. Ostatecznie przyjęto rozwiązanie polegające na przechowywaniu i udostępnianiu mapowych obrazów rastrowych jedynie dla ograniczonych przestrzennie obszarów reprezentujących ciekawe lub ważne ( z punktu widzenia użytkownika) regiony, które z jakichś powodów nie są wystarczająco reprezentowane za pomocą danych wektorowych. Artykuł przedstawia wyniki analiz oraz szczegóły przyjętego rozwiązania.

EN

It is the vector data that plays a key role in the commonly used ship navigation systems that present spatial information. Professional ECDIS (Electronic Chart Display And Information System), or its equivalent InlandECDIS systems, use electronic navigational charts and ENC/InlandENC standards for presenting geographical data. They are both build entirely on vector databases. On the other hand, recreational users are accustomed to all sorts of geoportals or services representing spatial information as ortho or raster image. It seems, therefore, that in terms of use of modern mobile systems for inland recreational users, it is especially important to ensure the ability to integrate raster data on screen. Displaying an orthophotomap as a background and applying IENC vector layers above it while maintaining adequate transparency may result in a readable image containing multiple pieces of content for everyone, even an inexperienced user. The most problematic issue in the process of raster data management is providing access to data, by ensuring proper transfer and ability to obtain it from various WMS or WCS services. An alternative approach is to obtain raster layers (mainly aerial photographs) from the geodetic resources and to store them directly in the memory of the device. In this case the term „management” means the acquisition, transformation, conversion, integration and preparation of data for its visualization according to the accepted model of cartography. The article presents results of research on the possibility of raster data integration in the mobile inland navigation system. The study has covered two separate approaches. In the first one, after a detailed analysis of architecture services, together with its available interfaces, it proposed an algorithm connecting and operating WMS raster layer in the form of two modes of application – the viewing mode and the navigation mode. The second approach focuses on analyzing the possibility to use own raster mapping sources and also managing and providing this data to systems users. The analysis covered different ways of storing maps: in their original size and resolution, after transformation as a series of tiles covering a defined area or as certain sections visualizing only areas of interest. Finally, a solution consisting of storing and sharing raster map images only for limited areas representing regions interesting or important from the users’ perspective, which – for some reasons – are not sufficiently represented by vector data. The article presents the results of the analysis and details of the adopted solution.

5

Technology of spatial data geometrical simplification in maritime mobile information system for coastal waters

Kazimierski W., Włodarczyk-Sielicka M.

Polish Maritime Research

|

2016

|

nr 3

3--12

EN

The paper undertakes the subject of spatial data pre-processing for marine mobile information systems. Short review of maritime information systems is given and the focus is laid on mobile systems. The need of spatial data generalization is underlined and the concept of technology for such generalization in mobile system is presented. The research part of the paper presents the results of analyzes on selected parameters of simplification in the process of creating mobile navigation system for inland waters. In the study authors focused on selected layers of system. Models of simplification for layers with line features and with polygons were tested. The parameters of tested models were modified for the purposes of study. The article contains tabular results with statistics and spatial visualization of selected layers for individual scales.

6

Analysis of Graph Searching Algorithms for Route Planning in Inland Navigation

Kazimierski W., Sawczak A., Wawrzyniak N.

TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation

|

2015

|

Vol. 9, no. 2

281--286

EN

Route planning is one of the core functionalities of modern navigational systems also in inland waters. There is a possibility of at least partial automation of this process with the use of graph searching algorithms. Main problem here is to create a graph based on nautical spatial data. The paper presents research on examining dif-ferent graph searching methods for inland waters. The concept of using combined approach for vector and ras-ter data is given, followed by research results for raster data.

7

Założenia rozszerzenia modelu prezentacji kartograficznej na potrzeby systemu mobilnej nawigacji śródlądowej

Kazimierski W., Bodus-Olkowska I., Włodarczyk-Sielicka M., Zaniewicz G.

Roczniki Geomatyki

|

2015

|

T. 13, z. 4(70)

335--348

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z projektowaniem prezentacji kartograficznej w mobilnym systemie nawigacji śródlądowej. Jednym z kluczowych aspektów projektowanego systemu jest model mobilnej prezentacji kartograficznej. Jako punkt wyjścia przyjęto metodologię znaną z literatury definiującą ów model, jako zestaw dynamicznie zmieniających się geokompozycji. W wyniku przeprowadzonych badań i analiz zdecydowano się zaproponować modyfikację modelu bazowego dla potrzeb wodnej nawigacji śródlądowej. Zrealizowane analizy obejmowały swoim zakresem przede wszystkim wymagania funkcjonalne stawiane systemowi, ale także wstępny projekt interfejsu graficznego, opracowany model wymiany danych w systemie, bazę danych oraz techniczne możliwości docelowych urządzeń. W artykule przedstawiono wyniki wszystkich analiz oraz zdefiniowano opracowany model mobilnej prezentacji kartograficznej. Uwypuklono przy tym przede wszystkim nowe elementy modelu, które w istotny sposób modyfikują model dostosowując do otrzymanych wyników analiz, podając argumentację przemawiającą za ich wprowadzeniem. W dalszej części artykułu ujęto także aspekty technologiczne wdrożenia modelu, które będzie realizowane w kolejnych zadaniach projektu.

EN

The paper presents issues related to designing cartographic presentation in a mobile navigational system for inland waters. One of the key aspects of the designed system is a model of mobile cartographic presentation. The assumed base for deliberations was a methodology known from literature (Gotlib, 2011), which defines a mobile cartographic model as a set of dynamically changing geocompositions. As a result of research works it was proposed to modify the base model for the needs of the particular inland waters navigational system. The analysis covered, first of all, functional requirements for the system, but also initial design of the interface, the data exchange model in the system, the database, as well as technical aspects of final solutions. The paper presents the analysis results, as well as the new model designed for mobile cartographic presentation. Those elements of the model, which are essentially modifying the base model, adjusting it to the required solution, were emphasized, giving the justification for its introduction. In the latter part of the paper, technological aspects of the model implementation are presented, as it is planned for the next tasks of the project.

8

Propozycja algorytmów integracji różnych danych przestrzennych w systemie mobilnej nawigacji śródlądowej

Włodarczyk-Sielicka M., Kazimierski W., Marek M.

Roczniki Geomatyki

|

2014

|

T. 12, z. 4(66)

445--457

PL

W artykule przedstawiono propozycję opracowania własnego formatu wymiany danych przestrzennych dla żeglugowej mobilnej nawigacji śródlądowej (ang. MObinav Data Exchange Format -MODEF) oraz jego specyfikacji w postaci schematu aplikacyjnego XML. Zakłada się, że dane w tym formacie, będą generowane w sposób możliwie zautomatyzowany z danych wejściowych. Jako źródła danych wykorzystane zostaną: śródlądowa elektroniczna mapa nawigacyjna (IENC), topograficzna baza danych BDOT10k, baza mapy Vmap poziomu drugiego oraz powszechnie dostępne dane zgromadzone w ramach projektu Open Street Map. Poszczególne klasy map będą przygotowywane na serwerze, a następnie udostępniane urządzeniom mobilnym. Implementacja zintegrowanego modelu danych przestrzennych oznacza przede wszystkim dokładną specyfikację pożądanego formatu danych MODEF, a także precyzyjne określenie reguł importu obiektów z poszczególnych źródeł. Postawione zostaną reguły przestrzenne i atrybutowe definiujące, które obiekty z poszczególnych klas będą importowane. Dodatkowo przeprowadzone zostanie odpowiednie mapowanie atrybutów oraz walidacja uzyskanych danych. Można zatem powiedzieć, że generowanie danych w formacie MODEF obejmuje import danych źródłowych do bazy PostgreSQL/PostGIS, przetwarzanie i walidację danych, rzutowanie tabel źródłowych do standardu MODEF oraz eksport finalnych danych do formatu GML. W artykule zawarto opis wszystkich czterech kroków w ujęciu teoretycznym i praktycznym, z uwzględnieniem rzeczywistych przykładów. W ten sposób, po przedstawieniu koncepcji integracji danych w systemie oraz metodyki pozyskiwania danych (w postaci algorytmów pozyskiwania), uwzględniono także implementację opracowanego modelu danych w praktyce.

EN

In the paper, it is proposed to develop a spatial data exchange format for inland shipping mobile navigation - MObinav Data Exchange Format (MODEF). It’s specification will be given in the form of application scheme in XML. It is assumed that data in this format will be created automatically from input data. Main sources for the system will be Inland electronic navigational chart (IENC), topographic data base BDOT10k, database of Vmap level 2 and publicly available data covered by open source project Open Street Map. The maps will be prepared on server and then sent to mobile devices. Implementation of integrated spatial data model means exact specification of required data format MODEF and precise description of import algorithms from sources. The rules will be defined covering spatial and attributes aspects, describing which objects from particular layers will be imported. Additionally, attribute mapping and resulting data validation will be provided. Thus, preparing data in MODEF format covers four steps, namely importing source data to PostgreSQL/PostGIS database, processing and validation of data, projection of source tables to MODEF standard and export of final data to GML format. The description of all four steps is given both in theoretical and practical depiction including real examples. Thus, after presenting the concept of data integration in the system and the methodology of data gathering (as import algorithms), implementation of elaborated model in practice is also given.

9

Problematyka integracji danych przestrzennych z różnych źródeł w systemie mobilnej nawigacji śródlądowej

Zaniewicz G., Kazimierski W., Włodarczyk-Sielicka M.

Roczniki Geomatyki

|

2014

|

T. 12, z. 3(65)

337--346

PL

Artykuł przedstawia problematykę integracji danych przestrzennych w systemie mobilnej nawigacji śródlądowej. W tym przypadku źródłami wejściowymi danych są: śródlądowa elektroniczna mapa nawigacyjna (IENC), topograficzna baza danych BDOT10k, baza mapy Vmap poziomu drugiego oraz powszechnie dostępne dane zgromadzone w ramach projektu OpenStreetMap. Efektem finalnym ma być wielorozdzielcza i wieloreprezentacyjna baza danych przestrzennych oraz odpowiedni schemat aplikacyjny XML. Problemy integracji danych wynikają przede wszystkim z ich niespójności geometrycznej i atrybutowej. Na pierwszą największy wpływ ma różna skala kompilacji poszczególnych baz źródłowych. Dodatkowo różne sposoby pozyskiwania danych, zastosowane w różnych zbiorach również wpłynęły na to, że w wielu miejscach dane nie pokrywają się ze sobą. Niespójność atrybutowa jest w zasadzie oczywistym problemem przy różnego rodzaju zbiorach, jednak warto o niej wspomnieć szczególnie w przypadku OSM. O ile w pozostałych, standaryzowanych zbiorach niespójność atrybutową można stosunkowo łatwo wyeliminować, o tyle dane OSM charakteryzują się swoją specyfiką i w wielu przypadkach wymagają ręcznej korekty. W artykule dokonano identyfikacji problemów integracji danych przestrzennych dla potrzeb systemu mobilnej nawigacji źródłowej, a także przedstawiono wybrane zagadnienia w ujęciu praktycznym na rzeczywistych przykładach.

EN

Mobile navigation for inland shipping is an example of a GIS system dedicated to selected group of users. The system concept includes elaboration of dedicated model of mobile cartographic presentation as well as a suitable set of spatial analysis. The basis for both is spatial data derived from publicly available resources. Thus, there is a need of integrating these data. For this particular reason a conceptual data model for the system was created together with suitable importing rules. The paper presents problems of spatial data integration. The input sources are Inland Electronic Navigational Chart (IENC), topographic data base BDOT10k, database of Vmap level 2 and publicly available data covered by open source project Open Street Map. The final effect to be achieved is multiresolution and multirepresentation database and suitable XML application scheme. Integration problems are caused mostly by inconsistence of geometry and attributes. The first one is mostly influenced by various compilation scales. Additionally, different methods of gathering data used caused that in many places data are not overlaying correctly. Inconsistence of attributes is in fact obvious, when using various data sources, however it is worth mentioning especially in case of OSM. In other sources attribute problems can be easily solved, as they are standardized, but OSM data have their own characteristics and they require manual correction. The paper gives identification of problems with spatial data integration, but also includes practical approach to selected problems, based on real examples

10

Modification of ECDIS interface for the purposes of Geoinformatic System for Port Security

Kazimierski W., Wawrzyniak N.

Annual of Navigation

|

2013

|

No. 20

59--70

EN

The paper presents a functional concept of an interface for one of the users in Geoinformatic System for Port Security. The system goal is to support port security by providing a selected groups of information and displaying them on precise charts. The complex system assumes simultaneous employing of various users including port management and port authorities. One of the planned users is patrol boat crew, which role is to be a mobile tool for waterways monitoring and should perform as on-scene sensor. The interface concept presented in the paper is based on ECDIS, as it was assumed, that the user on patrol boat is usually familiar with thus system. The goal of the research was to create interface project with the principles of UCD (User Centered Design) based on CHI (Computer-Human Interaction) approach. In the article the short functional analysis of standard ECDIS interface is presented. It is followed by comparison between its common users and the future users of GEO system with the emphasis on their requirements, expectations and demands. As a result a group of dedicated, user-orientated functions were agreed. A modification of ECDIS user interface is proposed in order to implement mentioned features.

PL

Artykuł przedstawia koncepcję funkcjonalną interfejsu dla jednego z użytkowników geoinformatycznego systemu bezpieczeństwa w porcie. Celem systemu jest wspomaganie bezpieczeństwa w porcie przez dostarczenie wybranych grup informacji i pokazywanie ich na tle dokładnych map. Cały system zakłada równoczesne wykorzystanie różnych użytkowników, włącznie z kierownictwem portu i kapitanatem. Jednym z przewidywanych użytkowników jest załoga łodzi patrolowej, która ma pełnić funkcję ruchomego patrolu na drogach wodnych. Koncepcja interfejsu przedstawiona w artykule jest oparta na ECDIS, tak więc założono, że użytkownik na łodzi patrolowej jest obeznany z takim systemem. Celem badań było stworzenie projektu interfejsu na zasadach skupienia się na użytkowniku z uwzględnieniem zasad interakcji człowieka z komputerem. W artykule przedstawiono krótką analizę funkcjonalną standardowego systemu ECDIS, która została uzupełniona porównaniem obecnych i przyszłych użytkowników takich systemów, z naciskiem na ich wymagania, oczekiwania oraz popyt na tego rodzaju usługę. Jako rezultat zaproponowano zespół dedykowanych, zorientowanych na użytkownika funkcji systemu. Zaproponowano modyfikację interfejsu użytkownika ECDIS z myślą o implementacji wspomnianych własności systemu.

11

The analysis of methods of interaction between elementary filters in multiple model tracking filter in marine radars

Kazimierski W.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2012

|

nr 32 (104) z. 2

81-87

EN

Radar target tracking on a sea-going ship is a basic source of information about movement of other vessels, influencing directly safety of navigation. The research on improving of tracking methods has led to a new concept of multiple model neural filtration, which is a combination of multiple model approach with the use of artificial neural networks for the needs of estimation of movement vector. One of the key issue during designing of filter id to establish rules of interaction between elementary filters. The paper presents the most popular methods of manoeuvre detection and interaction of elementary filters in the numerical filtration. The modifications of them for the needs of neural tracking are proposed. Additionally, a concept of use of probabilistic neural network for this purpose is described. The idea was checked in the experimental research with the use of simulation. The result of the research confirmed usefulness of using PNN in multiple model filtration, showing however simultaneously the directions of future research in this. The research was financed by Polish National Centre of Science under the research project “Development of radar target tracking methods of floating targets with the use of multiple model neural filtering”.

12

Software implementation of multiple model neural filter for radar target tracking

Kazimierski W., Wawrzyniak N.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2012

|

nr 32 (104) z. 2

88-93

EN

The paper presents a software implementation of multiple model neural filter for radar target tracking. Such a filter may be proposed as an interesting alternative for numerical filters. The main purpose of software implementation is to provide a tool for complex research of the filter possibilities and adjusting options. A concept of a filter is briefly mentioned, however the main body of paper is focused on user-approach detailed description of application with UML use-case diagrams. Examples of detailed presentation of usecases are given and the general use-case diagram for application is included. The application itself is to be an advanced tool for researchers interested in analyzing target tracking process, providing different tracking methods and the possibility of adjusting their parameters. The possibility of simulating any scenario, as well as working with real data (also on-line) was ensured. The research was financed by Polish National Centre of Science under the research project “Development of radar target tracking methods of floating targets with the use of multiple model neural filtering”.

13

Analizy przestrzenne dla potrzeb geoinformatycznego systemu ochrony portu morskiego

Kazimierski W.

Roczniki Geomatyki

|

2012

|

T. 10, z. 7

33--43

PL

Geoinformatyczny system ochrony portu morskiego ma na celu zabezpieczenie działań operacyjnych poprzez monitorowanie parametrów życiowych pracowników ochrony, przebywających zarówno na jednostkach pływających, jak również chroniących port od strony lądu oraz wizualizację tych danych w oparciu o precyzyjne elektroniczne mapy dwu i trójwymiarowe. Demonstracyjne wdrożenie będzie miało miejsce w porcie drobnicowym w Szczecinie. Budowany system składa się z modułów, które wzajemnie się uzupełniając, tworzą kompleksowe rozwiązanie do przetwarzania danych geoprzestrzennych. Sercem systemu jest moduł mapowy, który składa się z wysokiej jakości elektronicznych map 2D i 3D. Moduł oprócz danych zawiera także narzędzia informatyczne do analiz przestrzennych. Założenia systemu przewidują, że analizy te będą prowadzone na mapie dwuwymiarowej, a trójwymiarowa będzie służyć głównie do fotorealistyczej wizualizacji. Obiektem analiz będą dane wektorowe, zaś dane rastrowe są obecne w systemie jedynie poglądowo. Celem prowadzonych analiz ma być dostarczenie operatorowi informacji na temat aktualnych zagrożeń oraz sytuacji bezpieczeństwa. Wśród analiz wykorzystywanych w systemie wyróżnić można: buforowanie i analizy odległościowe; selekcja obiektów; analizy widoczności; analizy sieciowe. Buforowanie w systemie oznacza przede wszystkim wykreślanie strefy zagrożenia wokół ładunków niebezpiecznych, a także wokół zdarzeń niebezpiecznych Selekcja obiektów w systemie jest realizowana zarówno jako selekcja atrybutowa, lokalizacyjna, jak też jako złożenie obu. Analiza zasięgu widoczności kamer jest realizowana statycznie na podstawie teoretycznych zasięgów oraz dynamicznie na podstawie aktualnych wskazań sensorów widoczności. Wśród analiz sieciowych wyróżnić należy przede wszystkim planowanie trasy dojazdu patrolu (zwykle odległościowo- optymalnej), jak również analizę czasu dojazdu patrolu do konkretnego miejsca. W części wstępnej artykułu przedstawiono założenia budowy systemu, jego architekturę, a także główne funkcje, które ma spełniać. Następnie opisano poszczególne analizy przestrzenne, pokazując zasadność ich wprowadzenia, założenia realizacji oraz wybrane wyniki w postaci zrzutów ekranu wdrażanego systemu.

EN

The main goal of the system under consideration is to improve port security operations by monitoring security guards, both ashore and on boats and visualising these data on precise two-dimensional and three-dimensional charts. Test implementation of the system will take place in general cargo port of Szczecin. The system consists of a few modules supplementing each other and creating a comprehensive solution for spatial data processing. The heart of the system is the map module, which includes high quality 2D and 3D electronic charts, based on Electronic Navigational Charts. Apart from the data, this module provides also information tools for spatial analysis. The system assumptions indicate that such analysis will be performed only on 2D chart, while 3D remains a tool for effective photorealistic visualisation. The analysis will be performed with the use of vector data; raster data will be used only for background overview. The aim of the provided analysis is to supply operator with information about hazards and security treatment in real time. The major analyses used in the system are: buffering and distance analysis; selection of objects; viewshed analysis; network analysis. Buffering in this case means mostly drawing a safety zone around hazardous cargo and around places of dangers. Selection of objects is implemented both as selection by attributes and selection by location and integration of both of them. Viewshed analysis is in fact determination of visibility range for visual sensors, based on measurements of visibility, taking into account the time of day. Network analyses are mostly for route planning (including time calculation for adjusted speed) for water and land patrols. In the first part of the paper, the concept of the system is presented together with its architecture, major functions and users. Then, individual analyses are presented, showing the need of their introduction, basics of the algorithms and selected results in the form of screenshots of the implemented system.

14

Analysis of tracking errors of multiple model neural filter for marine navigational radar

Kazimierski W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 7

47-50

EN

The paper presents the research focused on verification of multiple model neural filter in real environment. The filter is a result of the works in the research project and is implemented as a software application. The application is then connected to real radar making the off-line verification possible. The filter was checked against IMO requirements and was compared to other commercially used filters. Estimation errors and delay was the basis for the verification. Achieved results show that proposed solution might be an interesting alternative for numerical filters.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań mających na celu weryfikację wielomodelowego neuronowego filtra śledzącego z wykorzystaniem danych rzeczywistych. Filtr jest wynikiem badań prowadzonych w ramach projektu badawczego pt. Rozwinięcie metod radarowego śledzenia jednostek pływających z zastosowaniem wielomodelowej filtracji neuronowej. Został zaimplementowany w dedykowanym oprogramowaniu, które zostało z kolei podłączone do rzeczywistego urządzenia radarowego na statku. Dzięki temu możliwa była rejestracja danych z radaru, jak również weryfikacja opracowanej metody. Była ona prowadzona w trybie off-line. Podstawą weryfikacji była analiza błędów i opóźnień filtracji. Uzyskane rezultaty pokazują, że proponowana metoda może być interesującą alternatywą dla powszechnie stosowanych numerycznych filtrów.

15

Wybrane problemy transformacji współrzędnych z układu lokalnego miasta Szczecin do układu 2000 z wykorzystaniem niektórych sieci neuronowych

Kazimierski W., Beczkowski K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

147--158

PL

Artykuł przedstawia zagadnienia związane z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych do transformacji współrzędnych z układu lokalnego Szczecina do układu „2000”. W kolejnych częściach ujęto syntetyczny opis układu lokalnego miasta Szczecin, podstawy teorii sztucznych sieci neuronowych, a następnie koncepcję i wyniki badań. Przyjęto założenie, że zastosowanie tego narzędzia pozwoli na bezpośrednie znalezienie zależności dla układu empirycznego, jakim jest układ lokalny. Transformacji dokonano na podstawie punktów dopasowania, które stały się przypadkami uczącymi dla sieci neuronowych. Punktami dopasowania były punkty osnowy geodezyjnej I i II klasy z obszaru miasta Szczecin. Analizie poddano trzy struktury sieci, a mianowicie sieci liniowe, perceptron wielowarstwowy oraz sieci radialne. Zadowalające wyniki uzyskano zwłaszcza dla sieci liniowej, dla której następnie zbadano znaczenie długości ciągu uczącego I wielkości obszaru transformacji. Wyniki badań pokazują, że istotny wpływ na jakość dopasowania ma liczebność zbioru uczącego, a właściwie zagęszczenie punktów uczących. Wyniki porównano do rezultatów uzyskanych za pomocą transformacji Helmerta.

EN

The paper presents selected issues about using of artificial neural networks for coordinates transformation form local coordinate system of city of Szczecin to system "2000". The description of local system of Szczecin itself and the basics of artificial neural networks are given in the first parts of paper. Then the concept and the results of the research are included. The assumption has been made, that using of neural networks would allow finding of direct relationships for the empirical system like local system. The transformation has been made based on points of adjustment, which has been introduced as a teaching sequence to neural network. These points have been chosen from gravimetric frame of I and II class in the area of Szczecin. The analysis has been made for three structures of neural networks – linear networks, multilayer perception and radial basis network. Especially satisfactory results have been achieved for the linear network and for this network further research on the influence of teaching sequence length and the area has been made. The results shows that the number of teaching points and the density of them has an import ant influence on such a transformation. The results are compared to the values achieved with Helmert transformation.

16

Analiza funkcjonalności geoinformatycznego systemu ochrony portu

Stateczny A., Kazimierski W., Wawrzyniak N.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

397--406

PL

Ochrona portów stanowi jedno z istotniejszych zadań wpływających na poziom bezpieczeństwa usług portowych, a także infrastruktury i pracowników portu. Oparcie kompleksowego systemu wspomagającego działania ochrony na danych przestrzennych pozwala na wykorzystanie funkcji i analiz niedostępnych dla tradycyjnych systemów monitoringu. Wielomodułowość systemu, indywidualne rozwiązania dla zróżnicowanych typów użytkowników i intuicyjna wizualizacja przestrzeni obszaru portu integruje zadania poszczególnych uczestników systemu i pozwala na zharmonizowane zarządzanie ochroną w przypadku wystąpienia zdarzeń niebezpiecznych. W artykule przedstawiono dane, zakres przestrzenny, schemat budowy i architekturę systemu opartego na mapie dwu i trójwymiarowej obszaru objętego systemem geoinformatycznym. Poszczególne moduły systemu realizują funkcje określone przez przyszłych użytkowników będących pracownikami Zarządu Portu Szczecin–Świnoujście, gdzie system zostanie pilotażowo wdrożony. Analizę funkcjonalności przeprowadzono w oparciu o metodykę systemową z wykorzystaniem zunifikowanego języka modelowania UML i diagramów przypadków użycia systemu. Zdefiniowano użytkowników systemu, ich wymagania i potrzeby oraz określono poszczególne role w systemie. Przedstawiono zestawy danych oraz analiz niezbędnych do realizacji przypisanych zadań. Określona funkcjonalność stała się podstawą opracowania projektu ergonomicznego interfejsu systemu ochrony portu opartego o moduł mapowy stanowiący serce systemu.

EN

Port security is one of the most important tasks that affect the safety level of port services, port infrastructure and its staff. Basing the comprehensive system of supportive measures for the port security on spatial data allows using features and analysis not available in traditional monitoring systems. Multi-modularity of the system, individual solutions for different types of users and intuitive visualization of the ports area integrate the tasks of the individual participants in the system and allows managing the harmonized protection in case of hazardous events occurrence. The paper presents the data, spatial extent, structure scheme and system architecture based on two and three-dimensional map of the area covered by the geoinformatic system. The individual modules of the system perform the functions specified by future users who are employees of the Port of Szczecin–Świnoujście, where the system will be implemented on a pilot basis. Functional analysis was carried out using the unified modeling language UML and use case diagrams. System users, their requirements and needs were defined and their different roles identified. The paper presents and analyzes the data sets necessary to perform assigned tasks. A specified functionality was the basis for drafting an ergonomic interface for port security system based on maps module.

17

Statistical Analysis of Simulated Radar Target's Movement for the Needs of Multiple Model Tracking Filter

Kazimierski W.

TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation

|

2011

|

Vol. 5, no. 3

329--334

EN

The quality of radar target tracking has a great impact on navigational safety at sea. There are many tracking filters used in maritime radars. Large group of them are multiple model filters in which differ-ent filter parameters are used for different states (models) of vessel movement. One of possible filter is multi-ple model neural filter based on General Regression Neural Network. Tuning of such filter means to adjust its parameters for a suitable target movement model. This paper shows the results of an experiment aiming at de-termining such models based on statistical analysis of target's movement parameters. The research has been carried out with PC-based simulator in which typical radar measuring errors were implemented. Different manoeuvres of targets have been examined. Based on this, the possibility of movement models description has been stated as conclusion.

18

Mobilny zestaw radarowy jako źródło informacji przestrzennej na potrzeby monitoringu ruchu na śródlądowych drogach wodnych

Kazimierski W.

Roczniki Geomatyki

|

2011

|

T. 9, z. 4

71-84

PL

W artykule przedstawiono mobilny zestaw radarowy, który może być wykorzystany do monitoringu śródlądowych dróg wodnych. Jest on zbudowany z wykorzystaniem radaru na falę ciągłą, dzięki czemu nie stanowi istotnego zagrożenia dla środowiska. Parametry zastosowanego rozwiązania pozwalają na uzyskanie bardzo dobrej rozróżnialności promieniowej na małych zakresach. Rozróżnialność kątowa, ze względu na małe rozmiary anteny, znacznie się pogarsza wraz ze wzrostem odległości, ale na niewielkich zakresach wydaje się być zadowalająca. Obraz radarowy, po odpowiedniej kalibracji, może zostać nałożony na elektroniczną mapę nawigacyjną, dzięki czemu stanowi istotne jej uzupełnienie. W artykule wskazano dwa podstawowe sposoby jego wykorzystania jako informacji przestrzennej. Pierwszy to potraktowanie obrazu radarowego jako danych rastrowych i na drodze odpowiedniej interpretacji uzyskanie żądanych informacji. Drugi to wykorzystanie samych celów radarowych jako danych wektorowych z odpowiednimi atrybutami (meldunek radarowy). Zwykle obie metody są wykorzystywane jednocześnie. Przykłady przedstawione w artykule pokazują jakie informacje przestrzenne, uzupełniające w stosunku do mapy, mogą zostać pozyskane z obrazu radarowego. Przykładów tego typu można by podać znacznie więcej, co świadczy o przydatności opisywanego rozwiązania.

EN

Traffic monitoring systems for ships or more complex Vessel Traffic Systems - TTS, which are in fact specialised geographic information systems, are widely used in the areas difficult for navigation. In case of inland waterways, they are a part of the concept of harmonized River Information Services. This concept has been included in so called RIS Directive of the European Parliament and the Council 2005/44/EC, which has been currently implemented in most of the European countries, including Poland. The Directive shows key services and technologies to be used in RIS. One of them is the service of tracking and tracing vessels, usually based on inland Automatic Identification System - InlandAIS and on radars. Based on these sensors, so called traffic image is created. This image is presented also in shore centres for traffic monitoring. The applications they use can be treated as GIS. Various objects, vital from traffic safety point of view, are presented on a numerical chart. The attributes of the objects can be seen with the use of suitable query to database system. Ships themselves are a very special group of objects, as their position is variable. As it has been already mentioned, the information about ships is gathered from AIS or radar, keeping in mind that radar is an independent sensor and therefore should be treated as more reliable. The paper presents a mobile radar set, which was built during one of the research projects in Maritime University of Szczecin. The set may become the source of spatial information for such a monitoring system. The set may be used both on board of the ship, and as a mobile shore station. While being mobile it can be engaged for intervention purposes in many cases as an additional sensor in the monitoring system if needed or it can be also posted as a traditional shore station. The set can be used for monitoring marine waters, however the technical specification of the antenna used makes it more useful for monitoring traffic in inland waterways. The main body of the paper contains technological background and a concept of mobile radar set, analysis of radar screen as a source of spatial information and examples of using the set for tracking and tracing as a supplementary source for electronic navigational chart. The mobile radar set consists of an antenna, radar interface, multi-function display, power generator and external PC (notebook), which is simulating suitable in-coming signals and receiving out-going signals. The antenna used iworks with frequency modulated continuous wave (FMCW), what makes it safer and more friendly for the user and environment, due to the reduced transmitting peak power. Because of small dimensions, however, not very good bearing discrimination may be expected. For proper interpretation and understanding of radar screen, basic knowledge of radars and its most important clutters and distortions is required. The paper is focused mostly on cartographic distortions and the size of the echo, as they are most important if radar is used as a supplementary source for the chart. There are two ways in which radar system can provide GIS data. Firstly, radar screens are rasters, which can overlay the map and thus supplement it. This requires of course proper raster calibration. Secondly, tracked targets can be introduced to GIS as vector data (usually with point geometry) with suitable attributes - target data. Usually both methods are used simultaneously. The paper presents the examples, which show a few typical cases for both. Among the examples, typical objects like a bridge, a shoreline, fishing nets and tracked targets, are presented.

19

Technologia realizacji usługi komunikatów dla kierowników statków (NtS) w systemach RIS

Kazimierski W., Marek M.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

Artykuł przedstawia w kompleksowy sposób technologię realizacji usługi komunikatów dla kapitanów w systemach usług informacji rzecznej RIS, począwszy od ram prawnych, a zakończywszy na demonstracyjnym wdrożeniu. W kolejnych podrozdziałach pokazano miejsce serwisów komunikatów dla kapitanów (NtS) w koncepcji systemów RIS w Europie, założenia, genezę oraz krótką historię prac nad europejskim standardem NtS. W dalszej część scharakteryzowano standard zarówno samego komunikatu, jak i usług jego rozpowszechniania. Pod koniec artykułu przedstawiono demonstrator serwisu do przygotowywania i rozpowszechniania komunikatów dla kapitanów w polskim systemie RIS na Dolnej Odrze.

EN

The paper presents key aspects of technology for providing notices to skippers in River Information Services systems, starting from legal background to demo implementation. In the following chapters several aspects of NtS are presented: its role in RIS concept, the assumptions of this service and briefly the history of works carried on European NtS standard. Further the standard itself is described including both the notices and the transmitting issues. Last part of the article contains information about the demo version.

20

Realizacja usług śledzenia i namierzania w Centrum RIS

Kazimierski W., Miciuła I., Duda J.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z przygotowaniem i rozpowszechnianiem taktycznego i strategicznego obrazu ruchu w systemach zharmonizowanych usług informacji rzecznej RIS. W pierwszej części artykułu ujęto istotę śledzenia i namierzania statków oraz miejsce tej usługi w koncepcji całościowej systemów RIS w Europie. W dalszej części przedstawiono propozycję demonstratora usług śledzenia i namierzania w polskim systemie RIS na dolnej Odrze. Opisano dwa alternatywne rozwiązania na różnym poziomie funkcjonalności.

EN

The paper presents different issues concerning preparing and providing tactical and strategical traffic images in harmonized RIS systems. The first part of the paper covers the concept of tracking and tracing and the role of these services in the European RIS in general. The further parts present a proposal of demonstrator for providing tracking and trading in the Polish RIS system for the Odra River. Two alternative approaches with different functionalities and complexity are included. The service is a part of comprehensive RIS Centre demonstrator.