嘉陵江數字航道構建與預警技術的實際應用研究

劉柯

摘 要：在信息化建設加快的今天，航道部門如何應用新型技術來實現數字航道理論體系成為了航道部門發展的一個重要課題。通過建立專業的數字模型的方式，能夠幫助工作人員更好地掌握整個航道的工作狀態并且通過模型演算對航道運行過程中出現的隱患能夠進行提前的警告。數字航道在依附于工作人員的工作經驗基礎上更好地發揮了信息化技術獨有的信息處理能力，市航道部門的工作人員在日常的工作過程中，能夠以更高效的工作狀態完成相應的工作，并提高了航道的使用效率和安全效果。便于相關工作人員進行決策，并對工程的實施提供有效的信息基礎。

關鍵詞：數字航道;地理信息系統;預警技術

中圖分類號：U615? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）03-0035-02

數字航道能夠幫助工作人員全面直觀的了解到整條航道以及相關地區的一系列數字化研究環境，通過建立相應的數字模型，對航道的日常運轉進行規劃和管理，并對航道運轉過程中出現的各種可能情況進行提前的方案預演，并置備相應的應急方案，一共航道正常管理使用。通過建立模型并對模型內容進行分析研究，能夠讓工作人員更好的了解到行道的相應信息，并在有關規劃、開發、維護管理等工作中提供關鍵信息。目前我國的航道整治與航運戰略正處于高速發展期，我國的航道總長數量規模巨大，想要應對如此龐大的系統就需要盡快完善數字航道管理信息系統由數字航道系統協助工作人員來管理整條航道的日常工作。在進行決策時為決策者提供可視化依據，提高決策的正確性和科學性。通過對數字模型進行模擬和推算大幅度提高了整個推算的效率，同時最終結果也更加可靠。

1 數字航道理論體系

數字航道的主要內容包括對航道的綜合規劃與開發提供必要的數據支持，提升工作人員對于航道日常的管理維護的工作效率，通過模擬不同情況，航道的使用狀態保證航道內的船只運行更加安全便捷，最后數字航道也能夠實現航運可持續發展。數字航道主要的功能有4個，分別為數字航道治理與開發，數字航道管理與維護，數字航道海事管理和數字航道港務規劃管理4種功能。為了保證這4個功能模塊能夠正常的運轉，系統中還配置有數字航道虛擬仿真平臺以及相應的數據庫一共分為6大部分。其中數據庫向仿真平臺提供平臺模擬推算所需的一切數據信息。平臺通過模擬航道的正常運轉，對航道的4種功能提供相應的數據結果。

2 數字航道治理與開發

2.1數字航道勘測

通過集合大地測量數據、遙感影像資料和水下地形圖等數據信息，讓數字航道形成的航道內地形信息達到全面完善的效果，進一步提高數字模擬平臺推算結果的準確性。

2.2數字航道地形

水文泥沙資料的處理與分析通常航道水下地形圖的測量結果是由CAD形式進行儲存的，需要對其進行進一步的加工，讓信息能夠更加容易的提取和應用。通過對CAD數據信息進行提取得出數字高程模型數據。

水文泥沙資料的處理與分析也是數字航道日常運轉中處理的基本信息內容之一，過過去關過去為了保證航道的運轉正常工作人員需要對能夠收集到的歷年水文泥沙資料進行整理，以Excel表格的形式進行數據保存。雖然能夠保證數據信息長時間得到有效的保存，但是通過該格式進行保存的數據在管理、查詢、分析、處理以及安全性上都存在不足。數字航道系統無法直接對其中的數據進行高效的分析利用，影響到系統整體運轉效率，而行道的總里程規模決定了系統無法采用如此緩慢的工作形式來進行水文泥沙信息的處理。數字航道中關于水文泥沙分析的相關內容包括對全部Excel表格中的數據進行處理和轉存，并與水文測量站進行信息溝通，實時查詢歷年的水位流量和輸沙量，進行水位流量關系自動擬合分析以及最新的水情查詢。

航道地圖查詢漫游，通過建立GIS應用服務器。采用多種比例尺對地圖數據進行融合，提供空間查詢和復合條件查詢的技術。

2.3數字航道河床演變分析

在河道數字地形系統的基礎上，對河道歷史地形演變進行模擬和分析，結合水文過程和已有的水沙模型研究流水沙作用與歷史河床演變的關系。將分析的結果使用到河床演變充于時空變化信息加工處理過程中。

2.4數字航道治理與開發決策支持

在GIS平臺的支持下，能夠實現航道整治工程一維和二維水流泥沙數字模型的建立和運轉。由數字高程模型實現一維的數字模型計算和二維水流泥沙數字模型計算網格的剖分生成。計算在進行施工前后該區域的水位發生變化情況，分析航道整治工程的實際效果。通過模型演算，對于可能發生事故的區域進行預警，并按照模型演算結果實施針對性的措施進行處理。

3 案例概況

為了方便讀者理解，本文將列舉某工程實例，通過對其中的細節內容進行介紹，幫助讀者理解數字航道的構建與預警作用在實際的工作過程中將會發揮怎樣的作用。

嘉陵江航道處負責管理維護的嘉陵江河口至草街段，共計68.2km航道;轄區范圍內共有5個航道站，分別是曾家巖、石馬河、悅來、水土、北碚航道站。

3.1建設目標

（1）完善嘉陵江航道助航設施，制作嘉陵江航行參考圖，填補嘉陵江航行規則制定方面的空白，并以之為基礎制作嘉陵江電子航道圖，為數字航道提供技術支撐。

（2）在電子航道圖的基礎上，推廣應用航道動態監測平臺、航道維護管理平臺、水上安全監管系統，實現嘉陵江轄區內182座航標的遙測遙控、68km航道的水位監測與重點水域的霧情監測及預警;實現航道維護生產人員、物資、器材、生產任務的數字化管理，工作船的動態管理與控制河段航行船舶動態監控，實現一線工作船航道維護作業與后臺生產任務管理的協同，實現9個控制河段船舶通行的輔助指揮;初步建成數據資源平臺，形成嘉陵江航道處數字航道基礎數據庫群，實現對航道動態監測、航道維護管理、公眾服務等應用的支撐;建成數字航道管理嘉陵江分中心（功能上包括數據分中心、航道監測和生產調度分中心）、5個航道站監控室及部署于15艘航道工作船的移動工作站，為航道處、現場航道維護人員開展航道動態監測及航道維護管理提供信息化工作環境。

3.2應用系統

航道動態監測平臺主要負責數字航道工程數據前端采集和管理，為航道維護管理平臺和重慶市港航局公眾服務提供數據支撐;航道維護管理平臺主要輔助嘉陵江航道維護管理部門內部業務開展，為生產計劃制定、生產任務下發、物資器材管理、航道維護尺度管理提供支撐;重慶市港航局外網門戶網站改造主要是綜合區域局數字航道信息，通過網站、航道信息定制為港航企業、社會公眾提供服務。

航道動態監測平臺作為全面、實時掌握航道各類動靜態信息監測與控制平臺，是航道部門開展各類業務應用的基礎。航道動態監測平臺將基于統一的電子航道圖，輔助航道管理部門實現航標遙測遙控、水位遙測遙報、霧情遙測遙報、橋區視頻監控、工作船舶動態監測等功能，切實提高航道動態監測和管理能力。同時，隨著技術進步和新需求的產生不斷豐富完善，本系統應具備良好的開放性和可擴展性，充分考慮未來可能包括的水文氣象、航道視頻監控等信息的接入。航道動態監測平臺主要包括航道動態信息查詢分析、航道動態預警、航道監測終端控制等3個系統。航道動態信息查詢分析系統

航道動態信息查詢分析系統基于電子航道圖，為航道管理人員提供全面、便捷的航道信息查詢、瀏覽和分析功能，功能包括航標信息查詢統計、水位信息查詢統計、霧情信息查詢統計、橋區視頻查詢瀏覽、工作船舶信息查詢統計等5個功能模塊。

（1）航標信息查詢統計。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示航標實時狀態，用戶通過地圖點擊或者相關條件查詢能夠瀏覽每個航標信息，主要包括浮標經緯度位置和漂移時的速度、航標燈的燈質、航標燈的工作狀態（運行/關閉）、航標燈電源工作狀況（工作電流、工作電壓）等，能回放和顯示浮標移動軌跡。系統提供對航標工作日志、報警日志等進行查詢，并采用報表、趨勢圖等方式對航標的實時和歷史數據進行查詢和統計分析。

（2）水位信息查詢統計。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示水位實時數據，用戶通過地圖點擊或者相關條件查詢能夠瀏覽某個時間段內所選水位監測點的水位值列表。①霧情信息查詢統計。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示霧情實時狀態，用戶通過地圖點擊或者相關條件查詢能夠瀏覽某個時間段內所選霧情監測點的霧情列表。②橋區視頻查詢瀏覽。根據設置可同時顯示多個橋區的視頻。支持列表和電子航道圖中顯示攝像頭圖標，用戶通過點擊或者相關條件查能夠瀏覽選中橋區攝像頭的實時視頻圖像，并支持圖像抓拍。系統支持錄像存儲、分組管理等，支持錄像數據查詢、回放、導出、分割、合成等功能。③工作船舶信息查詢統計。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示工作船舶動態信息，用戶通過地圖點擊或者相關條件查詢能夠瀏覽每條工作船舶的基本信息、工作狀態信息、生產作業記錄信息等，并能在電子地圖顯示工作船舶運動矢量及其經緯度、船艏向、航速等信息，支持對船舶航行軌跡進行檢索查詢。

4結束語

通過數字化技術的加持而誕生的數字航道應用能夠大幅度提升航道管理工作的效率，保證航道安全，提高模型進行結果的準確性。

參考文獻：

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