航道維護尺度管理系統的設計

王雅琴

摘 要：針對長江航道維護尺度信息化管理的需求，設計并利用長江航道維護尺度管理平臺實現了長江航道維護尺度的分析與預測。管理平臺的成功運行，證實了本文多提方法在航道尺度的分析預測上具有可應用性，提高了長江航道維護尺度管理的規范性、科學性和便捷性。

關鍵詞：航道尺度;尺度預測;數字航道系統

中圖分類號：U612? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）07-0045-02

航道尺度信息表征了航道條件，可以使航道維護管理部門有效地掌握河床的變化情況，實時地對風險航道做出預警和預報。因此設計出能實現航道尺度分析與預測的管理平臺，對航道管理部門有著重要意義。

周航道尺度預報是船舶裝載的重要依據，也是船舶用戶最為關心的維護技術指標。實際航道水深每增加“一寸水”就等于增加“一寸水的運力”，就會給船舶用戶帶來“一寸水的經濟效益”。航運企業對航道維護服務有著航道維護水深、航道信息發布、航道航標維護質量、航道通航安全的需求，這無疑對航道局的航道尺度發布的及時性準確性等有著高標準的要求，因此航道局亟需提高對外服務的質量，完善航道信息發布機制。

1 航道尺度的發布審核

（1）信息內容。航道尺度：周航道維護尺度預報，航道淺灘段每日實際維護尺度，發布的信息內容應包括航道內最淺水深和最窄航寬。周航道尺度預報主要內容包括大埠街至上巢湖4個河段的當月計劃維護水深，下周維護尺度預報（水深×寬度），河段內主要淺水道名稱、尺度預報（水深×寬度）、測時水位、水位站（航行水尺）名稱、探測時間。航道淺灘段每日實際維護尺度當淺灘段航道水深、寬度接近、低于維護標準時或低于季節性海輪航道可望維護尺度時，應每天發布航道淺灘段實際水深和最窄寬度。

（2）發布頻次。一周航道維護尺度原則上每周五17：00前發布一次，當預報周期內發生水位、河床突變以及航道尺度有較大變化時，應及時發布航道維護尺度預報更新信息。航道淺灘段每日實際維護尺度根據淺灘段航道實際情況每日發布一次。

（3）發布平臺。長江武漢航道局官網、微信公眾號，長江航道局官網。

（4）信息來源及傳遞方式。信息由各航道處航道科根據各一線維護單位上報的航道尺度后，根據流量及水情變化綜合數據分析預測，經過部門負責人審核、單位分管領導審定后傳真至武漢航道局航道運行處和長江航道總局值班室。

（5）信息采集與審核發布流程。長江航道維護尺度上報、發布工作由長江航道局三級航道維護單位共同完成，傳統的工作方式是通過紙質文件發送傳真，逐級單位上報審核，最終由長江航道局匯總審核后以網頁形式對外發布。傳統的方式工作效率低下，不便于對歷史數據進行有效存儲，不利于航道維護尺度的管理和分析，無法滿足航道信息化建設的需求。

2當前數字航道系統中航道尺度管理基本功能

數字航道（digital waterway）是數字地球在航道領域的具體應用，是對航道空間區域、管理對象、管理活動的數字化表現。通過綜合運用現代信息技術，開發、整合和應用各種信息資源，數字航道可以實現航道業務流程、動態監測管理和輔助決策服務的數字化、網絡化，為政府、企業、公眾提供高效的航道信息服務。

2.1數字航道系統主要功能

數字航道系統針對的主要對象為實際的運輸航道，利用計算機通過對地理坐標和空間數據的分析對航道狀況進行描述，其主要功能為以下兩方面：其一，實現航道信息資源的數字化。數字航道技術主要通過利用計算機對航道信息進行自動化的采集和分析，例如采集航道的尺度與水文數據等，并建立相應的數字模型，為信息資源數字化的實現提供支撐體系。其二，使航道的管理與服務體系實現數字化。對數字資源進行處理后，按照相關管理需求將信息資源發布于網絡平臺上，實現資源的可視化目的，進而提升航運的管理能力與經濟水平。

2.2 航道尺度管理模塊功能

基于以上數字航道系統的主要功能，目前航道維護尺度管理模塊是其眾多功能版塊中的一個。主要完成基層單位尺度的在線上報、審核、匯總和管理，實現歷史數據的提取和對比，形成尺度數據的數字化管理。

航道尺度管理實現對航道尺度數據的填報、審核和發布，該模塊是整個管理平臺的核心模塊，可實現三級航道維護單位用戶對數據的遠程訪問、查看、修改、刪除，實現用戶和數據的分離，實現航道尺度數據的數字化存儲，確保數據的長久性和安全性。

系統實現各轄區重要站點航道尺度的基本信息，包括：所屬維護單位、水道起點、起點里程、水道終點、終點里程、水道長度、關聯水尺和實際尺度、周預報尺度、水道數據分析。

該系統可以對航道實際尺度的連線水深、分心水深、航道寬度、淺區位置、最淺水深等信息進行填報和信息獲取，也可以對周預報尺度進行數據的匯總、審核和展示。

綜上所述，如何利用系統填報、審核的尺度數據進行分析達到預測的功能，是整個航道尺度管理系統版塊需要進行研究的內容。

3 航道維護尺度算法分析

2017年11月，長江武漢航道局試行了航道維護尺度監測預警表，收集轄區全水道實際維護尺度，按周進行登記記錄，探索研究航道維護尺度運行監測的方式方法，初步建立了航道維護尺度運行監測與預報預警工作制度。現應用數理統計方法，通過計算航道維護尺度的波動系數和富余系數，初步對實際航道尺度探測與維護的合理性進行分析。

3.1航道尺度探測合理性分析

分析方法：采用波動系數判斷航道尺度探測合理性，即以一周為一個周期，利用日航道探測尺度，計算各水道波動系數。在航標未進行調整的情況下，周波動系數小于等于0.1時，表示周航道探測淺區較為穩定，航道探測水深變化與水位變化保持一致;周波動系數大于0.1、小于等于0.2時，表示周航道探測淺區有小幅沖淤變化，航道探測水深變化大體與水位變化一致;周波動系數大于0.2、小于等于0.3時，表示周航道探測淺區存在一定沖淤變化，航道探測水深變化與水位變化有一定差別;周波動系數大于0.3時，表示周航道探測淺區有較大沖淤變化，航道探測水深變化與水位變化差別較大或相反。當周波動系數較大時，應及時關注航道演變情況，同時檢查航道實測尺度的準確性與合理性。

3.2航道尺度維護合理性分析

分析方法：采用富余系數判斷航道尺度維護合理性，即以一周為一個周期，利用日航道探測尺度，計算各水道富余系數。與周預報尺度對比，以富余水深小于0.5m，富余航寬大于100m為模型，所計算的富余系數為縮寬增深的標準;以富余水深大于2.0m，富余航寬小于50m為模型，所計算的富余系數為縮深增寬的標準。當某水道航道尺度富余系數介于兩標準之間時，認為該水道航道尺度維護較為合理;當富余系數超過模型標準時，認為該水道航道尺度需要優化調整。

3.3 航道尺度輔助決策分析

基于以上各水道的波動系數值的計算和富余系數的合理化分析兩個算法，實現數字航道系統中航道尺度輔助決策的分析和預測。

4結論

目前，仍存在著航道尺度信息不全、數據傳遞不及時等問題。傳統的航道尺度測量方式難以實時對風險航道做出預報，數字航道系統在航道尺度分析預測方面存在著較大的發展空間。因此，進一步完善發展數字航道，有利于全面、高效、持續地提高長江航道的通過能力和服務水平，促進航運發展、提升航運效率，為實現長江航運現代化奠定堅實的基礎。