淺談內河航道數字化建設的意義

房新玉+孫艷軍+劉昔+陸偉+劉杰+熊偉

摘 要：進入21世紀、我國內河航道建設飛速發展，如何加強內河航道數字化、信息化建設是當前研究的熱點和難點，該文通過對航道信息化系統結構進行介紹，對航道信息化綜合平臺進行分析，從而為內河航道信息化具體實現打下了基礎;通過對航道信息化建設的意義進行了分析，加強了提高航運管理能效的信心。

關鍵詞：航道數字化 ?信息化綜合平臺 ?電子航道圖 ?安全應急

中圖分類號：U697 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0225-02

楊傳堂部長在2014年的交通運輸工作會上，明確提出，要實施交通運輸創新驅動發展戰略，深化行業科技體制改革，加快推進科技創新，不斷提升交通運輸信息化智能化水平，為加快綜合交通、智慧交通、綠色交通和平安交通建設提供堅實支撐。并特別強調要著力推動包括智能航道在內的多個關鍵領域取得技術新的突破。

航道作為航運的三要素之一，是水運發展的重要基礎，對航運經濟起著關鍵的支撐保障作用。由于歷史的原因，目前國內航道普遍存在著建設資金投入不足，基礎設施薄弱，與國家大力發展航運經濟，并實現航運與國家戰略及流域經濟可持續發展相協調的總體趨勢不相適應。

為了提高內河航道管理的能效，實現航道的管理和服務水平的大幅度提升，推動由傳統服務型向主動服務型轉變，養護方式由勞動密集型向技術管理型轉變，管理手段由單純行政管理向依法綜合管理轉變，盡早開展內河航道信息化的研究、規劃和建設，具有十分重要的意義。

1 國內外現狀

1.1 國內現狀

我國長江南京至瀏陽河段建立了數字航道系統，實現了“電子航道圖數字化”、“航標監測自動化”、“信息服務網絡話”;長江部分大型航運企業實現了基于GPS定位的船舶監控系統、綜合物流系統和財務管理系統等，部分航運企業還實現了與通航管理部門信息的互聯。重慶港建設了以朝天門港口中心區局域網為主節點，覆蓋全港七大生產經營公司的計算機網絡;長江航務管理局下屬單位完成了“DGPS手持機在航標定位上的應用”、“長江下游航道電子海圖自動測繪和生成系統”、“航道站船實時動態管理系統”、“計算機過壩優化調度輔助決策系統”和“長江三峽工程船閘引航道河床信息系統”等課題。

1.2 國外現狀

目前，歐洲國家運行的內河航運信息系統，代表性的有荷蘭的船舶報關信息系統（IVS90系統），比利時的船舶報關信息系統（IBIS/GINA系統），法國的內河航運信息網絡系統（VNF2000系統），德國的航程及貨運（尤其是危險品運輸）報關的航運信息系統（MIB/MOVES系統），奧地利的航運信息系統（DoRIS系統），匈牙利的航運信息服務及緊急呼救系統（DISR系統），歐盟提出的內河航運綜合信息服務系統（River Information Services Sysem）。

從國內外現狀可以看出，數字航道信息系統在國外建設比較成熟，國內航道數字化建設僅在長江流域比較成熟，因此加強對內河航道信息化綜合平臺的建設研究，對國內其他流域航道的建設具有指導意義。

2 內河航道信息化系統建設框架

內河航道信息化系統是以航道基礎數據以及交通航運信息為核心，在信息互通互享的基礎上，通過網絡互連，建立航道信息化綜合平臺，通過對各系統的建設，對航道以及航道水情實現全區域、全過程、全方位的及時、動態、準確的監測、管理和服務。其總體框架如圖1所示。

3 航道信息化綜合平臺

航道信息化綜合平臺主要是向電子臺賬系統、航道三維顯示、水上應急指揮中心、電子航道圖系統、航保設施管理系統等提供所需的一切靜態及動態信息服務，實現一體化應用，從而實現航運業務管理的信息化智能化。

它依托于網絡平臺，利用網絡的數字、語音、圖像信息的通信功能，集信息采集系統提供的基礎數據、動態數據以及分析功能于一體，以電子航道圖為人機交互界面，成為全方位的信息中心。在這里，可以通過電子航道圖直接了解航道全線的水情變化，航槽變化、航標移動、航道尺度、通航狀況以及各種應急預案的實施情況，并可以通過語音、文字等形式實現航道維護與管理的電子化調度。

3.1 電子航道圖系統

電子航道圖系統是以GIS平臺為系統框架基礎，以大比例尺地形測繪、水深測量數據和高分辨率衛星遙感影像數據圖形為基礎，提供圖層管理、屬性管理、定位查詢服務。

它包括電子航道圖生成系統，電子航道圖發布系統，電子航道圖分析系統，電子航道圖二維顯示系統等功能模塊，可用于航道沖淤演變分析、水上應急救助指揮。

電子航道圖生成系統包括電子航道圖數據庫系統、測量數據處理系統、電子航道圖編輯系統、電子航道圖出版系統。可完成對測量數據進行輸入、編輯、輸出等操作;可以對岸線、航標、水位、水深等進行二維矢量化顯示。

電子航道圖分析系統研究用于航道邊界變化分析、航道淤積分析、水上應急救助指揮等專用電子航道圖應用系統。

電子航道圖二維顯示系統為岸線、航標、水位、水深等進行二維矢量化顯示; 可為洪水預警系統、水文泥沙信息系統、航保設施管理系統、水上安全應急系統提供直觀的顯示管理窗口。

3.2 電子臺賬系統

為解決傳統管理工作中所遇到的材料雜而多、紙質文檔傳遞困難、無法快速數據查詢、手工數據統計工作繁重、統計數據準確率低、數據無法共享的問題，同時也為了構建長效、科學管理機制，滿足實現精細化管理的要求，確保科學有序高效推進，需要建立電子臺賬系統。

電子臺賬系統充分依托現代化信息網絡技術對航道項目實施動態管理。通過互聯網把在不同地區項目的信息實時、動態地連接起來，在統一的信息平臺上進行處理。

通過電子臺賬系統，可對航道、岸線、航標、碼頭等港口設施測量、維修、維護資料及日常檔案進行電子化管理。并具有查詢、分析和統計等功能，可按時間軸進行統計，生成報表。endprint

3.3 航道三維動態顯示系統

航道三維動態顯示系統能在計算機中再現真實的三維世界，在這種三維世界中，不僅能夠真實再現航道的三維景觀，同時可在對各種數據進行有效管理和開發基礎上，對數據進行多種分析和應用。

航道三維動態顯示系統通過三維場景的實時可視化實現交互式操作與動態瀏覽。它既利用三維引擎提供的場景渲染功能使得三維效果盡可能逼真，又充分利用多種技術，加快場景的繪制速度，使得其圖形刷新速率在場景極其復雜時仍保持在每秒25幀以上，保證用戶能進行實時操作和動態瀏覽。

另外航道三維動態顯示系統能夠在利用歷史數據的基礎上為航道岸線、島嶼岸線演變，水下近岸回淤提供三維顯示窗口系統。對航運管理、航道疏浚與整治、工程設計規劃、水情分析及決策分析等具有十分重要的意義。

3.4 水文泥沙信息系統

水文泥沙是影響航道利用的關鍵問題。反映航道泥沙淤積變化歷程，準確判定水深變化，實時總結航道泥沙淤積和演變規律，是航道利用和航運調度正確決策的需要。建立一套能對航道水文泥沙的觀測數據和科研資料進行科學分類管理和分析使用的系統，便于管理人員及時了解航道泥沙運動變化規律，為航道維護、合理運用提供依據，從而更加充分地發揮航道效益。

水文泥沙系統包括以下幾個功能模塊。水位實時采集、存儲、分析、預報系統;風況實時采集、存儲、分析系統;自動發布及報告系統，自動匯總系統監控結論;依據當前和歷史上航道及相關水域的地形、水文、氣象資料，分析航道沖淤演變的影響動力因素，根據分析結果制定航道規劃及維護建議。

系統的功能和特點有幾個方面：一是采用了GIS技術;二是采用了數據庫ORACLE管理技術;三是實現了GIS平臺和數據庫平臺的無縫集成;四是數學模型和物理模型互為補充，能正確反映航道淤積情況;五是采用三維可視化技術提高了管理效率;六是該系統的應用將大大提高管理水平。

3.5 航保設施管理系統

航標作為重要的航行保障設施，在港口和航道中扮演著重要角色，是水上運輸、海洋開發等必不可少的安全保障，傳統的依靠巡檢船定時巡檢和過往船只的義務報告等形式維護周期長，特別是由于自然或人為的突發因素，造成航標損壞、漂離，電池老化或航標燈器損壞情況時，往往不能及時發現并修復，給來往的船只造成危險，極大地影響航道安全和航道的使用率。為提高航道管理和航標維護的水平，建設航保設施管理系統，實現航標維護管理自動化、智能化。

航保設施管理系統是在電子地圖基礎上，利用航標遙測遙控系統采集導標、浮標等設施基礎信息，進行航保設施的信息管理，監控導標、浮標的工作狀態，監控導標、浮標的位置狀態，并進行維護提醒和安全預警。

3.6 水上安全應急系統

水上安全應急系統旨在優化現有水上交通安全監管與應急保障流程，解決現有紙質安全應急預案文件，信息不暢通，使用不方便的問題。在流程設計上，實現報警人員與接警員之間的多種媒體信息交互，將應急預案文件進行分解和數字化，實現系統根據自身模型自動判定事故等級，并啟動相應的處置預案。在應急預案信息準備與分發過程中擁有具體、迅速、準確等特點。另一方面水上安全應急預案系統不僅包括水域船舶航行安全管理，也包括水域自然環境條件的監控預警預報。

水上交通安全應急預案系統不只是片面的一個管理系統或地理信息系統，而是信息化技術與水上交通安全應急預案的深度融合，是對水上應急數據資源的重新規劃和應急處置流程的優化設計。

4 效益分析

4.1 經濟效益

從推廣前景上看，建設航道信息化系統可以提高航運管理部門的服務水平，節省大量的人力物力，大大提高管理部門的管理效率，方便管理部門實時了解航道淤積情況，航道變化情況，為航道維護提供合理化建議。同時航道信息化系統的使用可以提高航道管理的應急安全處理水平，減少了突發事故造成的直接和間接經濟損失。

4.2 社會效益

航道信息化系統能夠強化航道動態管理。通過內河航道信息化，可以使管理部門更加精確、全面、及時地掌控轄區內航道動態、水情變化，通過和其他業務管理系統的有機結合，建立有效的水上安全風險控制和預警機制，進而能更好地保障水上交通運輸安全。提高監管能力，提高指揮調度的科學化程度，提高航道管理決策能力和航道養護監管能力，并為加快建設水運的物流體系提供基礎性支持和有力保障。

5 結語

內河航道數字化的建設目標是為了在計算機中虛擬一個航道，實現航道的演變分析、應用管理和維護服務現代化。本文通過對內河數字航道系統框架和綜合平臺進行介紹，為其他內河進行數字化航道建設提供一定的參考意義。

參考文獻

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