大數據可視化分析及展現在珠江航運精準監管場景中的應用研究

鐘璐潞

（交通運輸部水運科學研究院，北京 100088）

1 引言

隨著數字經濟時代的來臨，數據已成為新型的生產要素，推動著數字中國的建設和發展。從國務院印發的《“十四五”數字經濟發展規劃》可以看出，要加快數字化轉型升級，就需要充分釋放數據要素價值，堅持數據價值導向和市場化機制，發揮大數據的乘數效應，采好數據、管好數據、用好數據，激發產業鏈各環節潛能。因此，如何盤活數據資源、充分釋放其價值，是大數據發展的關鍵。根據《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》第十五章中的要求：“充分發揮海量數據和豐富應用場景優勢，促進數字技術與實體經濟深度融合，賦能傳統產業轉型升級。”，明確指出了數據只有和行業知識相融合，找到合適的應用場景，才能迸發出巨大潛能，推動行業、社會的發展和變革。

因此，在數字經濟時代，場景扮演著越來越重要的角色。珠江作為我國第二大通航水系，經過多年的信息化發展，積累了大量的業務數據及管理數據，在數據進行整合的基礎上，開啟了珠江航運的數字化轉型工作，而數字場景應用創新則是一個強有力的抓手，可充分發揮數字技術在航運體制機制優化、治理能力提升的作用，從而推動珠江數字航運的發展。

2 珠江航運數據應用場景研究

珠江航務管理局（以下簡稱“珠航局”），作為交通運輸部派出機構，承擔著珠江水系航運行政管理職責。在數據方面，通過一系列的信息化建設和發展，積累了大量的航運業務及管理數據，并通過珠江航運綜合信息服務系統形成珠江航運基礎數據庫群，基本形成珠江干線電子航道“一張圖”，珠江航運數據資源“一中心”，珠江航運干線航運信息“一張網”的格局，在信息資源整合方面初見成效，具備了“航運業務、管理、監管等領域產生的海量數據”的基本條件。

2022 年，國務院發布的《關于加強數字政府建設的指導意見》，明確指出數字政府建設是推動數字中國發展的“總綱”和動力引擎，是撬動數字經濟、推動數字社會建設的關鍵。從總體趨勢來看，順應數字經濟和數字政府建設，珠江航運的數字化轉型升級是以大數據、云計算、物聯網等信息技術服務于珠江航運業務為核心，以應用場景為牽引，通過數據創新場景，場景反哺數據，最終推進數據資源的使用效率和效能，從而切實提升珠航局的精準監管能力和社會服務能力。

根據《珠江航運“十四五”發展規劃》提到的七個重點發展領域和方向，依托珠航數據治理平臺的大量業務數據，珠航的數字化應用場景可在精準監管、高效服務及宏觀決策三個層面展開設計。其中，在精準監管方面，結合大數據、人工智能、可視化等數字技術，通過豐富數字化的精準監管、運行保障應用場景和問題解決方案，營造一個多層級、跨部門、跨區域、跨場景的全方位監管體系，達到持續提升珠航監管水平和保障服務效能的目的。

依據珠航局的職責及業務范圍，珠航局需要對珠江水系的航運市場進行航管調控和秩序監管，重點包括水系內的省級客船運輸市場、危險品船運輸市場的監管以及航道管理工作的監督協調。因此，珠江航運的精準監管場景設計，可以針對船企、船舶、航道三大監管對象，展開大數據分析應用和應用場景設計。

圖1 珠江航運精準監管場景設計分析圖

2.1 重點船舶精準監管場景

根據珠航局對珠江水系、瓊州海峽省際客船、危險品船運輸市場的監管職責，按照國家水上安全管理要求、水運綠色發展以及船舶運營規范標準，通過船舶的年度核查數據、經營資質、安全事故等數據，對珠江水系、瓊州海峽省際客船、危險品船以及長期停運重新投入運營的船舶展開立體化監督管理，并輔助日常檢查及專項檢查工作。

（1）重點船舶篩查：根據船舶基礎信息，篩查出四類重點船舶、發生過事故的船舶、存在船舶違規記錄的船舶、長期停運船舶，形成重點船舶監管目錄。篩查條件包括：①四類重點船舶篩選。從船舶基礎信息中篩選船舶類型為客船、危險品船、砂石船、易流態貨物船舶的四類重點船舶；②發生過事故船舶篩選。從安全事故統計數據中篩選出出現過事故的船舶名稱；③違章船舶篩選。從船舶基礎信息中篩選存在船舶違規記錄的船舶；④低頻運行及長期停運船舶篩選。從船舶動態信息中篩選出低頻運行及長期停運船舶。

（2）根據重點船舶監管目錄中的船舶，根據獲取的船舶基礎信息以及船舶位置信息數據，針對在航船舶從證照基本信息庫中提取行政許可證信息進行監督檢查，對于不符合要求的船舶形成整改通知書，并通過短信等方式通知相關人員。

（3）全域可視化監管：集成各類需要重點監管的船舶信息、水文氣象信息，通過電子海圖匯集于一張圖上，直觀顯示重點船舶監管的信息數據。此外，通過顏色區分，標明存在問題需要重點監管的船舶，方便監管人員進一步開展監督檢查工作。

（4）過閘重點船舶檢查：根據地圖船舶位置，針對需要過閘的危險品船，依據《危化品船舶過閘安全管理》相關規定，為過閘船舶提供安全自查列表，提醒過閘船舶安全自查；此外，為安全檢查工作人員提供相關的過閘安檢事項和檢查列表。

2.2 重點企業精準監管場景

依據珠航的管理職責，受部委托，需負責珠江水系航運市場宏觀調控和秩序監督管理，實施瓊州海峽省際客船、危險品船運輸市場監督管理工作。通過大數據應用，可建設珠江水系的省級客船、危險品船企業的智能化監管，從公司源頭落實安全管理各項制度。

（1）省際客船、危險品船運輸經營人誠信監管。根據船舶違規記錄，篩選出存在失信行為的船企名稱、船舶名稱、失信行為類別（違反船舶航行、停泊、作業管理、違反防治船舶污染水域監管）、違法行為說明、失信行為時間等信息，形成“省際客船、水系省際危險品船運輸經營人所屬船舶失信行為匯總表”，從而實現對珠江水系運輸市場整體經營情況以及經營人的整體情況掌握。

（2）運營存在問題分析。根據失信行為匯總表，對表中的船企以及失信船舶存在的問題進行數據分析，并將分析結果一鍵下發至相關企業。

（3）聯動閉環處置管理。企業根據實際情況進行反饋和自動跟蹤監督檢查，從而輔助監管人員對重點監管企業的運輸許可證、人員配備證明材料以及相關的運營計劃等實際情況的督察以及相關責任落實情況，實現聯動閉環的監督管理。

2.3 重點航段精準監管場景

珠江水系支流眾多、河水豐盈，給珠江的航運發展提供了優越條件。航道的水位信息，是航道尺度、船舶安全航行、航道承載力的重要因素。根據珠江流域所處位置及氣象環境，其水位與降雨相應，4～9 月為最高水位，10～3 月為枯水期，約占年徑流量的20%。在枯水期，淺灘航道水深不足，易導致船舶擱淺、航道擁堵事件，水運優勢難以發揮。

因此，根據航道的水文監測數據以及氣象監測數據，結合空間特征和時態特征，采用時空數據分析模型，利用GIS 在空間分析的優勢，可以得出各航道區段水深變化時空分布特征，從而直觀反映航道水深變化規律和趨勢；此外，根據歷年的水上交通事故數據，識別易發生事故航段以及分析事故發生原因；結合各航段的水文氣象時空特點以及船舶在該航段的航行特征及事故原因，識別問題較為突出的水域，并建立對應的應對措施庫，為航道網的規劃、建設和維護、西江航運干線通航保暢工作等提供重要技術參考。

（1）基于GIS 的水文氣象時空數據建模及分析。針對水位時空的影響因素眾多、規則復雜，采用水文氣象時空數據模型，在歷年各航段的水深監測數據、斷面線數據、輔助的矢量GIS 數據等水文氣象數據的基礎上，分析特征量與水文數據間的關系，從而挖掘出水文時序月/季/年在不同航段的變化信息。

（2）各航段水上交通事故分析。基于歷年的水上交通事故及事件數據，根據事故發生的時空數據及事故原因，挖掘出易發生事故航段及時間特點，并結合水文氣象特點，挖掘出易造成船舶擱淺、擁堵事件的重點航段及時段，并分析時空下的船舶航行特征。

（3）重點航段趨勢判斷及措施庫建設。根據易擱淺、擁堵重點航段的水文氣象時空分析，并結合未來水文氣象的變化趨勢以及航行船舶流量趨勢判斷，建立對應的應對措施庫，從而進一步提高航道的運力。

3 珠江航運大數據場景可視化研究

數據時代，大數據可視化是大量數據以及分析結果直觀展示并快速獲取信息的重要環節。珠江航運大數據應用場景，可利用圖形、圖像處理、計算機視覺、用戶界面等圖形化技術手段，準確、清晰、直觀地將數據分析結果表達，從而更好地幫助珠航局理解數據分析結果，有效推進航運數字化轉型和相關航運監管工作。

在珠江航運場景可視化設計，是在航運數據基礎上，結合珠航管理部門的監管需求，以場景目標為驅動，利用GIS 空間數據可視化技術及數據實時渲染技術，將分析指標及指標關系具象化和圖形化，并結合數據應用場景進行相關數據及指標的展現和場景化實時交互，從而使珠江航運監管人員更好地感知數據。

（1）在重點船舶精準監管場景可視化設計中，需要對篩選出的重點船舶實時位置通過圖形化展現技術在珠江水系地圖上進行實時顯示，并通過鼠標互動方式顯示船舶相關信息。針對行政許可證不符合要求的船舶變色重點顯示，提示監管人員展開進一步的核實和監督檢查工作，從而實現珠江水系全域重點船舶實時監管。針對需要過閘的重點監管船舶，通過高亮方式突出顯示，并針對需要過閘的危險品船相關的貨物、人員等基礎信息以及過閘安檢查意事項和檢查列表推送給安全檢查工作人員。

（2）在重點企業精準監管場景可視化設計中，可在重點船舶顯示圖層的基礎上，通過圖表聯動方式關聯顯示相關船企的基本信息及整體經營情況；此外，將船企、失信船舶存在問題分析結果進行分類顯示及查看，便于監管人員更快速地落實相關責任和閉環處置管理。

（3）在重點航段精準監管場景設計中，由于涉及時間和空間兩個維度，因此空間維度運用GIS 空間數據可視化將珠江水系地圖作為背景呈現易發生水上交通事故的重點航段，并用藍色、綠色、黃色、橙色、紅色區分五個事故等級，形成易發生事故航道分布圖。針對橙色和紅色易發航道，通過鼠標移動顯示航道的基礎信息以及船舶航行規律。時間維度的水文氣象時空數據分析結果利用時空立方體可視化技術，在重點航段顯示隨時間變化的水文氣象變化規律，并通過場景化實時交互技術展現存在影響通航的水文氣象預警并及時向相關監管人員推送相應的管理措施。

4 結語

本文基于數字中國建設的發展趨勢，結合珠江航運監管工作的實際需求，在數據驅動下開發精準監管數據應用場景及可視化展現，實現珠江航運重點船舶、重點航道、重點企業的數字化、智能化的精準管理，對促進珠江航運的數字化轉型發展有著積極作用。