大數據在航道維護和水運交通發展應用展望

楊朝，楊凱

（長江南京航道工程局，江蘇 南京 210098）

1 前言

長江是我國的黃金航道，也是我國運輸量最大的河流。近年，長江航道信息智能水平不斷提高。創建智能頻道后，頻道管理員可以使用人工智能技術來利用電視和遠程控制技術以及智能控制技術。為了實現有效的維護和管理，對船舶和導航設備的狀況進行了積極的監測和控制，提高了長江的科學管理水平。隨著航道智能系統的建立和完善，關于航道的水位信息、航標位置、河床地形等大數據會日益完善，大數據技術的應用，能夠在最短的時間內判斷出河床變化、預測水位，還可以開展其他具有復雜性的管理工作，幫助智慧水道得到更好發展。

2 大數據概述

2.1 大數據基本概念

大數據是無法在適當情況下使用傳統軟件工具捕獲，操縱和處理的數據的集合。大量的、高增長和多樣化的信息資產需要一種創新的處理模型，該模型能夠有效地進行決策，洞察力以及發現和性能優化。

2.2 國內外發展現狀

美國的大數據已經覆蓋了醫藥、教育、交通等領域，也創造了很多經濟價值。在交通行業，大數據正在改變人們的日常出行習慣。可以通過移動設備、車輛和傳感器系統獲取實時交通信息，幫助人們做出決策。在巴西，政府已開始利用大數據技術建設海洋部門的整體資產和基礎設施，從而降低成本并滿足快速響應的要求。與國外相比，大數據在中國起步較晚。在我國，2013年“中國智能交通與大數據技術峰會”在北京舉辦至2013年，強調交通運輸業也將進入新一代高速發展體制，即大數據技術。

智能水路建設是智能交通的重要組成部分，有四個主要路堤。水文信息服務，航路信息服務，決策服務和管理監控服務將被替代。最高級別的陸路運輸管理是美國的密西西比河以及歐洲的萊茵河-多瑙河。由于美國政府的極大興趣，密西西比州體系已有百余年的歷史。尤其是在過去的五十年時間里，它已成為世界上最發達，最復雜的內需網絡之一，并受到嚴格管制。當前，湄公河交通狀況良好，短途導航設備，無線電導航系統，通信系統和海上交通信息系統的建設和分配已基本完成。此外，歐洲正在逐步改善內陸水道管理，并且是第一個引入內陸水信息服務（RIS）概念以改善交通狀況的國家。借助RIS 提供的常規信息服務，可以簡化內部流量管理并降低安全性和環境風險。它在運輸方面也是現代的，在陸路運輸和其他運輸方式之間提供了接口。該信息系統預計將在未來幾年內實施。鑒于以上兩個講座的規劃和發展，沒有人介紹數字水路的總體概念。如果沒有為數字通道建立完整的維護，管理和服務系統，則只能實現不同專用系統之間的簡單協作。

3 大數據在航道維護和水運交通發展應用經驗與啟示

3.1 輔助航道養護

通常，關于航道的保養以及維護工作必須充分的考慮到水平線以及水的深度，才可以設置正確的航標。航標異常后，也就不能做到第一時間知道，航標的恢復有一定的延遲。在智能航道中，通過信標傳感器網絡，實時監測明亮數據及周邊環境，然后對相關數據進行分析，自動分析該位置當前外部環境中信標故障的風險等級，保存領先水道管理部門的閃閃發光的維護。當水位頻繁變化時，部分航道會自動安裝虛擬導航標志，虛擬導航標志會根據水位和河床地形的變化進行適當調整，這就充分地保障整個航道是可以正常、安全通過的。

3.2 輔助航道河床演變分析

以往分析河床演化，通常以渠道要素基礎資料為基礎，結合歷史資料，根據河流沉積物工程等理論進行分析推導。由于數據量小，這種分析方法無法定量地推斷出通道點變化。在智能航道中，建立航道檢測系統，實現獲取整個航道的岸邊數據的功能。通過大數據的分析，可及時預測航道的發展趨勢，改善以往需要測量航道，才能預測航道演變的方法。航道管理部門可根據大數據對航道發展趨勢的分析和預測，制定相應的航道維護措施。

3.3 深化數據應用

航道數據是航道維護中重要的資源，是航道維護單位的綜合實力的體現。根據中國信息通信研究院發布的《大數據白皮書（2018）》，一些應用大數據的行業通常只使用以下四種需求。第一，搭建綜合化的大數據平臺；第二，建立科學的數據管理體系；第三，創建更多民用數據應用；第四，設置強大的數據管理維護部門。近幾年，長江數字航道建設和長江航道電子地圖的開發的大范圍運用，也踐行了這些理念。

在技術飛速發展、思維不斷創新的當今，我們需要依靠已有的基礎和經驗，探索出實用的辦法，利用新興的科學技術，增強航道信息管理服務能力，繼續優化完善航道大數據的應用。開創航道網絡服務模式，所以，就必須充分地結合資源與需求，根據需求來積極向用戶們提供智能航道信息服務。

（1）探索數據資源并組合資源以了解通道數據資產的當前狀態。實施科學準確的數據驗證，收集數據用于數據挖掘、分析、開發和應用。根據航道管理維護部門、港口企業、航運企業及各類船舶等不同服務主體的特點，實現數據采集、數據處理、數據存儲、數據傳輸等各個領域的技術。共享和開放數據的發展可以得到有效推動。深入了解內河航道信息服務大數據技術應用方法，提出打造航道數據服務大數據分析應用場景，確定內河航道綜合服務體系關鍵技術指標，創建內外部數據源并將其整合到內河航道中，以智能終端為載體，共享數據價值。

（2）深入分析需求，因為用戶類型不同，比如，航運企業、港口、海事管理單位，需根據不同分類，選擇相應的航道信息服務框架，分析不同類用戶的需求，達到航道管理面對不同類型客戶綜合服務的目的。利用大數據技術，分析提取各類學科、不同渠道的數據，了解航運、港口企業、海事等用戶的需求，針對不同客戶需求進行優化，配置服務資源，完善服務體系，提供更有針對性、更智能的信息資源服務。

4 大數據時代的智能航道系統發展趨勢

在信息時代，需要使用基于云和物聯網技術的大數據技術。有效促進信息技術的全面發展和航道生產與服務管理，認識到優質內部管理和外部服務的升級。

隨著移動互聯網的飛速發展，我們正在長江上推廣和銷售移動互聯網技術。我們使用傳統的低成本設備來代替昂貴的設備（例如，移動應用程序開發），并且始終使用高速訪問來替代以前的專用訪問方法。這將鼓勵推廣和使用水文、氣象和電子系統。同時，從大數據和大運輸的角度看，它可以通過信息交換和資源共享使用而被整合到各種運輸要素中，例如運輸流程，貨運流程，三峽船閘信息和港口狀況。通過更加高效，便捷的渠道信息服務，將建立一個完整的服務平臺，并向社會用戶開放。

5 結語

長江電子地圖和數字航道建設的應用，奠定了大數據在智慧長江的發展應用基礎。物聯網、云計算基礎設施，地理空間基礎設施和信息技術、社交網絡和 Web應用程序作為工具和方法集成了集成的全媒體通信和智能導航。提供基礎設施建設和技術補充，也就表明在未來，航道信息化目標的實現會遇到更多的困難與問題。包括在制定下相關制度、標準以及創新技術，管理、應用和保護數據方面還有很多的工作要做。注意到國家的智能交通已經得到了發展，長江智能航道也同樣如此，加上分布式計算等技術持續發展變得完善之后，和大數據發展一樣，很多領域都出現了迅猛發展的趨勢。智慧長江航道建設將產生大量數據，如果依舊要使用傳統的處理與分析方法顯然不能充分地滿足未來需求。本文介紹了大數據理念，分析了大數據的性質，并為航道智能化建設提供了解決方案和參考方法。