苗琪 房新玉 王瑞成 解靜 熊偉

摘??要：隨著內(nèi)河水運信息化的發(fā)展，構(gòu)建內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)是當前國內(nèi)各航道管理部門研究的熱點。通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀介紹，文章梳理了海河下游內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)構(gòu)建的框架和主要功能模塊，為海河下游內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)打下基礎(chǔ)；對未來建設(shè)面臨的困難和機遇進行了分析，總結(jié)了項目建設(shè)的意義，為海河航道信息化打下堅實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河水運??電子航道圖??助航導(dǎo)航??航道信息化

中圖分類號：?F552.7

Discussion?on?the?Significance?of?Constructing?an?Inland?Electronic?Navigational?Chart?System?in?the?Lower?Reaches?of?the?Haihe?River

MIAO?Qi?1??FANG?Xinyu?2，?3?*??WANG?Ruicheng?1??XIE?Jing?2??XIONG?Wei?2，?3

（1.?Tianjin?Port?and?Shipping?Administration?Bureau;?2.?Tianjin?Research?Institute?for?Water?Transport?Engineering，?M.?O.?T.;?3.?Tianjin?Key?Laboratory?of?Water?Transport?Engineering?Surveying?and?Mapping?Technology，?Tianjin?Survey?and?Design?Institute?for?Water?Transport?Engineering?Co.，?Ltd.，?Tianjin，?300456?China）

Abstract：?With?the?development?of?the?informatization?of?inland?waterway?transportation，?the?construction?of?an?inland?electronic?navigational?chart?system?is?a?hot?topic?of?the?current?research?of?various?domestic?waterway?management?departments.?By?introducing?the?research?status?at?home?and?abroad，?this?article?sorts?out?the?framework?and?main?functional?modules?of?the?construction?of?the?inland?electronic?inavigational?chart?system?in?the?lower?reaches?of?the?Haihe?River，?which?lays?a?foundation?for?the?construction?of?the?electronic?inavigational?chart?system?in?the?lower?reaches?of?the?Haihe?River，?analyzes?the?difficulties?and?opportunities?faced?by?future?construction，?and?summarizes?the?significance?of?project?construction，?so?as?to?lay?a?solid?foundation?for?the?waterway?informatization?of?the?Haihe?River.

Key?Words：?Inland?waterway?transportation;?Electronic?navigational?chart;?Navaid?and?navigation;?Navigation?informatization

2021年中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》對新形勢下內(nèi)河水運發(fā)展提出了安全暢通、經(jīng)濟高效、綠色智慧的新要求。同年，交通運輸部發(fā)布了《交通運輸部關(guān)于加強“十四五”期全國航道養(yǎng)護與管理工作的意見》，對內(nèi)河航道發(fā)展提出了更具體的目標和重點任務(wù)，要求推進航道基礎(chǔ)設(shè)施信息數(shù)字化，推廣應(yīng)用長江干線航道電子航道圖，力爭內(nèi)河高等級航道電子航道圖覆蓋率60%以上，逐步實現(xiàn)全國內(nèi)河高等級航道電子航道“一張圖”。

相對于傳統(tǒng)紙質(zhì)航道圖而言，電子航道圖具有直觀性、便捷性、高效性等特點。已在船舶助航導(dǎo)航、航道維護管理、應(yīng)急救助指揮、航道信息服務(wù)等方面初步發(fā)揮了重要作用。目前，我國正在以電子航道圖為抓手，大力開展航道信息化建設(shè)。

20世紀五六十年代初，海河航運達到鼎盛時期。60年代以后，內(nèi)河航運因干旱和上游用水逐步衰落。隨著城市規(guī)劃和港口功能的調(diào)整，海河的航運功能逐漸弱化，航道逐漸疏于維護，水深變化較大。特別是船閘至海門大橋之間新建的4座橋梁和1條海河隧道，改變了水動力環(huán)境和泥沙回淤性態(tài)，海河下游通航條件進一步惡化，往來船舶安全航行隱患增多。而天津市航道信息化建設(shè)還處于起步摸索階段，盡早開展以電子航道圖為基礎(chǔ)的海河下游航道數(shù)字化、信息化建設(shè)，具有十分重要的意義。

1??國內(nèi)外現(xiàn)狀

1.1??國外現(xiàn)狀

國外電子航道圖建設(shè)以美國內(nèi)河電子航道圖的覆蓋率最高，截至2015年年底，美國內(nèi)河電子航道圖里程為13?197?km，占美國內(nèi)河航道總里程41?000?km的32.2%。巴西的內(nèi)河電子航道圖總里程為14?520?km，占巴西內(nèi)河總里程50?000?km的29.0%。歐洲內(nèi)河電子航道圖總里程為10?000?km，占歐洲航道總里程的30.7%。俄羅斯的內(nèi)河電子航道圖總里程為30?000?km，占航道總里程的29.4%。

1.2??國內(nèi)現(xiàn)狀

國內(nèi)電子航道圖的建設(shè)以長江流域最為突出，目前已完成干線2?688?km的干線電子航道圖建設(shè)，主要服務(wù)于航行船舶、航運企業(yè)和港航管理機構(gòu)。長江支線電子航道圖里程達1?202?km（漢江518?km、贛江420?km、信江231?km、金沙江33?km）。江蘇省完成了京杭運河江蘇段全線，其他干線航道共計2?500?km電子航道圖制作。通過將廣西壯族自治區(qū)和廣東省926幅電子航道圖拼接，珠江水系完成2?082.3?km電子航道圖建設(shè)。黑龍江電子航道圖生產(chǎn)從2010年開始，截至2021年，黑龍江省共完成1?682?km的電子航道圖生產(chǎn)。截至2017年，湖南省完成了1?455?km電子航道圖的制作，主要包括湘江、資江、沅江、醴水及其他一些支流。國內(nèi)浙江、遼寧等省也進行了內(nèi)河電子航道圖的制作工作。

從國內(nèi)外現(xiàn)狀可以看出，內(nèi)河電子航道圖的建設(shè)在歐美比較成熟，國內(nèi)電子航道圖建設(shè)，長江流域比較成熟，其他省市也緊緊跟進。因此，加強海河流域內(nèi)河電子航道圖的建設(shè)研究是必要的，具有非常重要意義。

2??海河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)框架

海河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)框架如圖1所示，分為兩部分工作內(nèi)容，一部分為內(nèi)河電子航道圖產(chǎn)品的制作和發(fā)布，另一部分工作為內(nèi)河電子航道圖的系統(tǒng)開發(fā)工作。

海河電子航道圖產(chǎn)品的制作和發(fā)布包括航道基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)采集、資料收集，產(chǎn)品生產(chǎn)制作，內(nèi)河電子航道圖產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)布和更新。這項工作一方面是將測繪成果進行編輯處理和統(tǒng)一管理，為管理部門開展航道維護管理有關(guān)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，同時也為不同的航道圖使用者提供電子航道圖服務(wù)，將航道數(shù)據(jù)與航運管理、社會公眾服務(wù)需求有機結(jié)合在一體，在數(shù)字航道體系中起到空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和系統(tǒng)支撐的關(guān)鍵作用。

內(nèi)河電子航道圖的系統(tǒng)開發(fā)工作是通過需求分析、功能設(shè)計，實現(xiàn)船舶定位導(dǎo)航、內(nèi)河電子航道圖數(shù)據(jù)定期改正、船舶自動識別系統(tǒng)信息接入、內(nèi)河水位監(jiān)測與發(fā)布、海河通航信息查詢等功能，為海河航道用戶提供信息化產(chǎn)品服務(wù)。

3??海河內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)的功能模塊

電子航道圖系統(tǒng)以海河內(nèi)河電子航道圖為底圖，將航道數(shù)據(jù)與航運管理、社會公眾服務(wù)需求有機結(jié)合在一體，為不同的航道圖使用者提供服務(wù)，主要功能模塊包括電子航道圖顯示管理、航道基礎(chǔ)設(shè)施管理、航道養(yǎng)護檔案管理、航道水深統(tǒng)計分析、航道養(yǎng)護空間分析、航道公共信息服務(wù)、航道水位信息監(jiān)測和預(yù)報、航道視頻監(jiān)控、船舶動態(tài)監(jiān)測、動態(tài)電子航道圖、系統(tǒng)基礎(chǔ)功能配置、用戶權(quán)限設(shè)置和配置這12個功能模塊。

（1）電子航道圖顯示管理，根據(jù)航道水深圖，繪制電子航道圖，支持電子航道圖的多尺度顯示，同時標識航區(qū)、航警、特殊水域、過江設(shè)施、水文氣象等所有復(fù)雜內(nèi)河通航環(huán)境與通航條件信息，為船舶提供一站式“導(dǎo)航”服務(wù)。

（2）航道基礎(chǔ)設(shè)施管理，開發(fā)航道基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)入庫模塊，實現(xiàn)對航道基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)時空檢索，信息查詢與統(tǒng)計分析，并可進行基礎(chǔ)設(shè)施可視化與數(shù)據(jù)輸出。

（3）養(yǎng)護檔案管理，對航道養(yǎng)護檔案的集中管理、分類檢索、數(shù)據(jù)分析，以及養(yǎng)護計劃的制訂、查詢、展示、導(dǎo)出等功能。

（4）航道水深統(tǒng)計分析，以電子航道圖數(shù)據(jù)和其他掃測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對河道水深進行統(tǒng)計分析，主要分析航道水深變化和航槽演變，自動統(tǒng)計航道沖淤、淺點、維護方量、疏浚位置、范圍及工程量等信息。

（5）航道養(yǎng)護空間分析，利用地理信息技術(shù)分析航道橫、縱斷面變化，對存在淤積的航道進行有計劃的監(jiān)測，梳理航道演變規(guī)律，對演變快、水流含沙量大、易淤積的航段加強觀測，分析原因，建立監(jiān)測資料庫，為制訂航道維護計劃提供科學依據(jù)，對航道進行空間分析，分析航道橫、縱斷面變化、為航道養(yǎng)護計劃編排提供計算數(shù)據(jù)。

（6）航道公共信息服務(wù)，包括兩部分內(nèi)容：①日常航保信息服務(wù)，以電子航道圖為基礎(chǔ)，融合水位、水流、橋梁凈空高、氣象等信息，將影響船舶通航的水文氣象信息、船舶狀態(tài)異常信息及時推送，實現(xiàn)通航信息主動提醒、實時交互；②航道應(yīng)急救援、抗洪搶險等特殊情況下的數(shù)據(jù)共享，面對突發(fā)情況時將航道相關(guān)數(shù)據(jù)共享給相關(guān)部門，以支撐多部門聯(lián)合指揮應(yīng)急救援任務(wù)。

（7）航道水位信息監(jiān)測和預(yù)報，通過在沿線布設(shè)水位站，實時顯示水位監(jiān)測信息，并實現(xiàn)水位的實時監(jiān)測和未來7天預(yù)測功能。航道水文數(shù)據(jù)可與水利部門溝通協(xié)商，如果可以數(shù)據(jù)共享，可進行數(shù)據(jù)接入，減少建設(shè)投資成本。例如：需自建，可基于北斗衛(wèi)星通信、4G/5G移動通信、傳感器集成技術(shù)、自動控制技術(shù)，實現(xiàn)航道潮位、潮流、波浪、流量等水文要素以及風速風向等氣象要素的實時在線遙測遙報組網(wǎng)觀測。系統(tǒng)觀測站可根據(jù)搭載載體的不同分為岸基觀測站和浮標觀測站。在航道水域，沿岸碼頭，橋墩、航道燈塔均可作為岸基觀測站的有效載體；沿航道布設(shè)的航標可作為浮標觀測站的有效載體。

（8）航道視頻監(jiān)控，視頻數(shù)據(jù)的采集分為兩個部分；一是通過安裝在航道兩岸的固定監(jiān)控攝像機獲取的；二是通過安裝在航標維護船上的移動攝像機獲取的，采集的視頻數(shù)據(jù)為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。利用視頻融合技術(shù)，可將多視角視頻畫面實時融合，形成全景視頻影像，以利于實時監(jiān)控和輔助決策。

（9）船舶動態(tài)監(jiān)測，通過實時的AIS監(jiān)測、北斗高精度定位、視頻（VR）智能目標識別等，實現(xiàn)精準化的偏航預(yù)警和特殊水域監(jiān)管，并開展船舶信息統(tǒng)計、熱力分析，了解指定區(qū)域的船舶容量、通行量等，服務(wù)于航道水域的合理規(guī)劃、船型優(yōu)化等，同時輔助水上執(zhí)法與水上應(yīng)急。

（10）動態(tài)電子航道圖，實現(xiàn)水位監(jiān)測信息實時接收與展示，航標動態(tài)信息實時接收與展示，航標、橋梁等航道相關(guān)疊加數(shù)據(jù)動態(tài)可視化，根據(jù)水位監(jiān)測信息，動態(tài)水深計算，并進行可航水深顯示與應(yīng)用。

（11）系統(tǒng)基礎(chǔ)功能配置，航道圖/地圖切換、地圖測量、地圖快照、地圖經(jīng)緯網(wǎng)顯示。

（12）用戶權(quán)限管理，根據(jù)系統(tǒng)的組織、用戶，結(jié)合用戶所在部門崗位，定義用戶在項目組織中的角色，分配給用戶對應(yīng)角色的登錄權(quán)限，確保用戶能夠查看角色權(quán)限包含信息數(shù)據(jù)。

4??系統(tǒng)建設(shè)的困難和機遇

我國各水系流域所采用的電子航道圖生產(chǎn)技術(shù)標準既有基于S-57標準的內(nèi)河電子航道圖，如廣西壯族自治區(qū)航道管理部門開發(fā)的內(nèi)河電子航道圖；也有基于《長江電子航道圖制作規(guī)范》（JT/T?765-2009）制作的電子航道圖，如長江水系生產(chǎn)的電子航道圖；還有基于省內(nèi)地標生產(chǎn)的電子航道圖，如湖南省基于《湖南省內(nèi)河電子江圖制作規(guī)范》（DB43∕T?1486-2018）制作的湖南省內(nèi)河電子航道圖、河南省基于《通航水域內(nèi)河電子航道圖制作規(guī)程》（DB41/T?2113-2021）制作的河南省內(nèi)河電子航道圖。這就造成了各水系之間的內(nèi)河電子航道圖不兼容，給跨水系船舶用戶帶來了極大不便。因此選擇合適的電子航道圖制作標準，使海河電子航道圖適應(yīng)未來的發(fā)展，并便于船舶用戶使用是本項目的難點。

我國珠江、長江等水系建設(shè)有智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過成熟的航道感知信息系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)水位遙測遙報和航標遙測遙報，從而為船舶用戶提供有效導(dǎo)助航服務(wù)。海河建設(shè)內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)，為有效提供航道信息服務(wù)、助航導(dǎo)航服務(wù)，同樣需要建立水位遙測遙報、航標遙測遙控的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)。

內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循“三分建設(shè)，七分維護”的原則，但目前大部分信息系統(tǒng)建設(shè)完成后的運維工作做得較少，海河下游內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)完成后，需要避免這種情況，投入資金和人力進行運維系統(tǒng)的維護工作。

國家交通強國戰(zhàn)略的實施為內(nèi)河電子航道圖建設(shè)帶來了新的機遇?！秶揖C合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》和《交通運輸部關(guān)于加強“十四五”期全國航道養(yǎng)護與管理工作的意見》都提出了加快內(nèi)河航道信息發(fā)展的意見。國務(wù)院提出了構(gòu)建暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運體系。這些都為內(nèi)河電子航道圖的建設(shè)提供了重大的機遇。

5??項目建設(shè)的意義

5.1??是國家內(nèi)河航道與港口布局規(guī)劃落實的具體體現(xiàn)

內(nèi)河水運是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)性行業(yè)。隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，內(nèi)河水運憑借運能大、占地少、能耗小、污染輕、成本低等優(yōu)勢，成為了現(xiàn)代交通綜合運輸體系的重要組成部分而得到快速發(fā)展。習近平總書記在中央財經(jīng)委員會第十一次會議強調(diào)，構(gòu)建現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系，加快建設(shè)國家綜合立體交通網(wǎng)主骨架，加強沿海和內(nèi)河港口航道規(guī)劃建設(shè)，優(yōu)化提升全國水運設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

自2007年頒布實施《全國內(nèi)河航道與港口布局規(guī)劃》以來，內(nèi)河水運建設(shè)全面加快，航道條件明顯改善，支撐作用不斷增強，基本建立了以“兩橫一縱兩網(wǎng)十八線”1.9萬km高等級航道和內(nèi)河主要港口為核心和骨干的基礎(chǔ)設(shè)施體系布局。2021年中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》對新形勢下內(nèi)河水運發(fā)展提出了安全暢通、經(jīng)濟高效、綠色智慧的新要求?！督煌ㄟ\輸部關(guān)于加強“十四五”期全國航道養(yǎng)護與管理工作的意見》要求“十四五”期要完善內(nèi)河航道運行監(jiān)測體系，通過航道基礎(chǔ)設(shè)施信息數(shù)字化工作，在電子航道圖生產(chǎn)和服務(wù)保障支持的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控等手段，建立航道長期跟蹤觀測與演變分析研究機制，掌握重點河段和區(qū)域航道要素變化情況，推進航道精細化管理，有效轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)航道養(yǎng)護管理模式，使航道養(yǎng)護計劃更科學，養(yǎng)護管理和服務(wù)更高效，為建設(shè)暢通、高效、平安、綠色航運提供信息和技術(shù)支撐。開展該項目是對國家航道規(guī)劃及立體交通網(wǎng)規(guī)劃落實的具體體現(xiàn)。

5.2??提升海河下游航道信息化水平

本項目是落實中央、部委關(guān)于推進航道基礎(chǔ)設(shè)施信息數(shù)字化要求的重要舉措，通過系統(tǒng)整合現(xiàn)有海河下游航道有關(guān)的數(shù)據(jù)資源，謀劃建設(shè)航道要素信息數(shù)據(jù)庫，開展航道電子航道圖生產(chǎn)與服務(wù)保障系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)海河下游航道要素信息及兩岸重要地物信息的準確表達，是改變內(nèi)河航道圖信息量小、制作周期長、時效差的重要手段，可有效提升航道信息化水平，足不出戶就可以了解海河下游航道情況，是海河下游建設(shè)、發(fā)展的基礎(chǔ)保障。

5.3??提高船舶通航安全監(jiān)測效能

海河下游內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)，通過船舶自動識別系統(tǒng)信息接入、內(nèi)河水位監(jiān)測與發(fā)布、海河通航信息查詢等方式，建立船舶航行信息服務(wù)體系，為海河下游通航船舶提供信息化產(chǎn)品服務(wù)，是保障航道安全運行的基本前提，對于進一步推進航道綠色智慧發(fā)展、提供優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)、為港航企業(yè)和通航船舶提供便捷高效綠色服務(wù)具有重要的意義。

5.4??節(jié)約航道養(yǎng)護維護成本

通過海河下游內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)，可以系統(tǒng)化地準確掌握航道水深變化，科學制訂航道養(yǎng)護數(shù)據(jù)計劃，有效節(jié)約航道疏浚維護成本。

5.5??合理利用航道水深，提高企業(yè)經(jīng)濟效益

利用電子航道圖生產(chǎn)和服務(wù)保障系統(tǒng)提供的信息服務(wù)，港航企業(yè)和通航船舶可以及時了解航道水深、合理配載，推動航運物流發(fā)展，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

6??結(jié)語

開展海河下游內(nèi)河電子航道圖系統(tǒng)建設(shè)，采集海河下游航道基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，將航道測量成果按照內(nèi)河電子航道圖制作規(guī)范進行編輯處理，生產(chǎn)出符合標準規(guī)范的海河下游內(nèi)河電子航道圖，在此基礎(chǔ)上開發(fā)電子航道圖應(yīng)用系統(tǒng)，可為導(dǎo)航助航、航運管理、安全應(yīng)急等提供權(quán)威、便捷的數(shù)據(jù)支持，同時填補天津內(nèi)河電子航道空白。

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