劉柯

摘 要：在信息化建設(shè)加快的今天，航道部門如何應(yīng)用新型技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字航道理論體系成為了航道部門發(fā)展的一個(gè)重要課題。通過(guò)建立專業(yè)的數(shù)字模型的方式，能夠幫助工作人員更好地掌握整個(gè)航道的工作狀態(tài)并且通過(guò)模型演算對(duì)航道運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的隱患能夠進(jìn)行提前的警告。數(shù)字航道在依附于工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上更好地發(fā)揮了信息化技術(shù)獨(dú)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(guò)程中，能夠以更高效的工作狀態(tài)完成相應(yīng)的工作，并提高了航道的使用效率和安全效果。便于相關(guān)工作人員進(jìn)行決策，并對(duì)工程的實(shí)施提供有效的信息基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字航道;地理信息系統(tǒng);預(yù)警技術(shù)

中圖分類號(hào)：U615? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）03-0035-02

數(shù)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(guān)地區(qū)的一系列數(shù)字化研究環(huán)境，通過(guò)建立相應(yīng)的數(shù)字模型，對(duì)航道的日常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行規(guī)劃和管理，并對(duì)航道運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種可能情況進(jìn)行提前的方案預(yù)演，并置備相應(yīng)的應(yīng)急方案，一共航道正常管理使用。通過(guò)建立模型并對(duì)模型內(nèi)容進(jìn)行分析研究，能夠讓工作人員更好的了解到行道的相應(yīng)信息，并在有關(guān)規(guī)劃、開發(fā)、維護(hù)管理等工作中提供關(guān)鍵信息。目前我國(guó)的航道整治與航運(yùn)戰(zhàn)略正處于高速發(fā)展期，我國(guó)的航道總長(zhǎng)數(shù)量規(guī)模巨大，想要應(yīng)對(duì)如此龐大的系統(tǒng)就需要盡快完善數(shù)字航道管理信息系統(tǒng)由數(shù)字航道系統(tǒng)協(xié)助工作人員來(lái)管理整條航道的日常工作。在進(jìn)行決策時(shí)為決策者提供可視化依據(jù)，提高決策的正確性和科學(xué)性。通過(guò)對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行模擬和推算大幅度提高了整個(gè)推算的效率，同時(shí)最終結(jié)果也更加可靠。

1 數(shù)字航道理論體系

數(shù)字航道的主要內(nèi)容包括對(duì)航道的綜合規(guī)劃與開發(fā)提供必要的數(shù)據(jù)支持，提升工作人員對(duì)于航道日常的管理維護(hù)的工作效率，通過(guò)模擬不同情況，航道的使用狀態(tài)保證航道內(nèi)的船只運(yùn)行更加安全便捷，最后數(shù)字航道也能夠?qū)崿F(xiàn)航運(yùn)可持續(xù)發(fā)展。數(shù)字航道主要的功能有4個(gè)，分別為數(shù)字航道治理與開發(fā)，數(shù)字航道管理與維護(hù)，數(shù)字航道海事管理和數(shù)字航道港務(wù)規(guī)劃管理4種功能。為了保證這4個(gè)功能模塊能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中還配置有數(shù)字航道虛擬仿真平臺(tái)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)一共分為6大部分。其中數(shù)據(jù)庫(kù)向仿真平臺(tái)提供平臺(tái)模擬推算所需的一切數(shù)據(jù)信息。平臺(tái)通過(guò)模擬航道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)航道的4種功能提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果。

2 數(shù)字航道治理與開發(fā)

2.1數(shù)字航道勘測(cè)

通過(guò)集合大地測(cè)量數(shù)據(jù)、遙感影像資料和水下地形圖等數(shù)據(jù)信息，讓數(shù)字航道形成的航道內(nèi)地形信息達(dá)到全面完善的效果，進(jìn)一步提高數(shù)字模擬平臺(tái)推算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2數(shù)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(cè)量結(jié)果是由CAD形式進(jìn)行儲(chǔ)存的，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的加工，讓信息能夠更加容易的提取和應(yīng)用。通過(guò)對(duì)CAD數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提取得出數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。

水文泥沙資料的處理與分析也是數(shù)字航道日常運(yùn)轉(zhuǎn)中處理的基本信息內(nèi)容之一，過(guò)過(guò)去關(guān)過(guò)去為了保證航道的運(yùn)轉(zhuǎn)正常工作人員需要對(duì)能夠收集到的歷年水文泥沙資料進(jìn)行整理，以Excel表格的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。雖然能夠保證數(shù)據(jù)信息長(zhǎng)時(shí)間得到有效的保存，但是通過(guò)該格式進(jìn)行保存的數(shù)據(jù)在管理、查詢、分析、處理以及安全性上都存在不足。數(shù)字航道系統(tǒng)無(wú)法直接對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的分析利用，影響到系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率，而行道的總里程規(guī)模決定了系統(tǒng)無(wú)法采用如此緩慢的工作形式來(lái)進(jìn)行水文泥沙信息的處理。數(shù)字航道中關(guān)于水文泥沙分析的相關(guān)內(nèi)容包括對(duì)全部Excel表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)存，并與水文測(cè)量站進(jìn)行信息溝通，實(shí)時(shí)查詢歷年的水位流量和輸沙量，進(jìn)行水位流量關(guān)系自動(dòng)擬合分析以及最新的水情查詢。

航道地圖查詢漫游，通過(guò)建立GIS應(yīng)用服務(wù)器。采用多種比例尺對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提供空間查詢和復(fù)合條件查詢的技術(shù)。

2.3數(shù)字航道河床演變分析

在河道數(shù)字地形系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)河道歷史地形演變進(jìn)行模擬和分析，結(jié)合水文過(guò)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(guān)系。將分析的結(jié)果使用到河床演變充于時(shí)空變化信息加工處理過(guò)程中。

2.4數(shù)字航道治理與開發(fā)決策支持

在GIS平臺(tái)的支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)航道整治工程一維和二維水流泥沙數(shù)字模型的建立和運(yùn)轉(zhuǎn)。由數(shù)字高程模型實(shí)現(xiàn)一維的數(shù)字模型計(jì)算和二維水流泥沙數(shù)字模型計(jì)算網(wǎng)格的剖分生成。計(jì)算在進(jìn)行施工前后該區(qū)域的水位發(fā)生變化情況，分析航道整治工程的實(shí)際效果。通過(guò)模型演算，對(duì)于可能發(fā)生事故的區(qū)域進(jìn)行預(yù)警，并按照模型演算結(jié)果實(shí)施針對(duì)性的措施進(jìn)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(shí)例，通過(guò)對(duì)其中的細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行介紹，幫助讀者理解數(shù)字航道的構(gòu)建與預(yù)警作用在實(shí)際的工作過(guò)程中將會(huì)發(fā)揮怎樣的作用。

嘉陵江航道處負(fù)責(zé)管理維護(hù)的嘉陵江河口至草街段，共計(jì)68.2km航道;轄區(qū)范圍內(nèi)共有5個(gè)航道站，分別是曾家?guī)r、石馬河、悅來(lái)、水土、北碚航道站。

3.1建設(shè)目標(biāo)

（1）完善嘉陵江航道助航設(shè)施，制作嘉陵江航行參考圖，填補(bǔ)嘉陵江航行規(guī)則制定方面的空白，并以之為基礎(chǔ)制作嘉陵江電子航道圖，為數(shù)字航道提供技術(shù)支撐。

（2）在電子航道圖的基礎(chǔ)上，推廣應(yīng)用航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、航道維護(hù)管理平臺(tái)、水上安全監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嘉陵江轄區(qū)內(nèi)182座航標(biāo)的遙測(cè)遙控、68km航道的水位監(jiān)測(cè)與重點(diǎn)水域的霧情監(jiān)測(cè)及預(yù)警;實(shí)現(xiàn)航道維護(hù)生產(chǎn)人員、物資、器材、生產(chǎn)任務(wù)的數(shù)字化管理，工作船的動(dòng)態(tài)管理與控制河段航行船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)一線工作船航道維護(hù)作業(yè)與后臺(tái)生產(chǎn)任務(wù)管理的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)9個(gè)控制河段船舶通行的輔助指揮;初步建成數(shù)據(jù)資源平臺(tái)，形成嘉陵江航道處數(shù)字航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)群，實(shí)現(xiàn)對(duì)航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、航道維護(hù)管理、公眾服務(wù)等應(yīng)用的支撐;建成數(shù)字航道管理嘉陵江分中心（功能上包括數(shù)據(jù)分中心、航道監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)調(diào)度分中心）、5個(gè)航道站監(jiān)控室及部署于15艘航道工作船的移動(dòng)工作站，為航道處、現(xiàn)場(chǎng)航道維護(hù)人員開展航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及航道維護(hù)管理提供信息化工作環(huán)境。

3.2應(yīng)用系統(tǒng)

航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要負(fù)責(zé)數(shù)字航道工程數(shù)據(jù)前端采集和管理，為航道維護(hù)管理平臺(tái)和重慶市港航局公眾服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐;航道維護(hù)管理平臺(tái)主要輔助嘉陵江航道維護(hù)管理部門內(nèi)部業(yè)務(wù)開展，為生產(chǎn)計(jì)劃制定、生產(chǎn)任務(wù)下發(fā)、物資器材管理、航道維護(hù)尺度管理提供支撐;重慶市港航局外網(wǎng)門戶網(wǎng)站改造主要是綜合區(qū)域局?jǐn)?shù)字航道信息，通過(guò)網(wǎng)站、航道信息定制為港航企業(yè)、社會(huì)公眾提供服務(wù)。

航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)作為全面、實(shí)時(shí)掌握航道各類動(dòng)靜態(tài)信息監(jiān)測(cè)與控制平臺(tái)，是航道部門開展各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)將基于統(tǒng)一的電子航道圖，輔助航道管理部門實(shí)現(xiàn)航標(biāo)遙測(cè)遙控、水位遙測(cè)遙報(bào)、霧情遙測(cè)遙報(bào)、橋區(qū)視頻監(jiān)控、工作船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等功能，切實(shí)提高航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理能力。同時(shí)，隨著技術(shù)進(jìn)步和新需求的產(chǎn)生不斷豐富完善，本系統(tǒng)應(yīng)具備良好的開放性和可擴(kuò)展性，充分考慮未來(lái)可能包括的水文氣象、航道視頻監(jiān)控等信息的接入。航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要包括航道動(dòng)態(tài)信息查詢分析、航道動(dòng)態(tài)預(yù)警、航道監(jiān)測(cè)終端控制等3個(gè)系統(tǒng)。航道動(dòng)態(tài)信息查詢分析系統(tǒng)

航道動(dòng)態(tài)信息查詢分析系統(tǒng)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(biāo)信息查詢統(tǒng)計(jì)、水位信息查詢統(tǒng)計(jì)、霧情信息查詢統(tǒng)計(jì)、橋區(qū)視頻查詢?yōu)g覽、工作船舶信息查詢統(tǒng)計(jì)等5個(gè)功能模塊。

（1）航標(biāo)信息查詢統(tǒng)計(jì)。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示航標(biāo)實(shí)時(shí)狀態(tài)，用戶通過(guò)地圖點(diǎn)擊或者相關(guān)條件查詢能夠?yàn)g覽每個(gè)航標(biāo)信息，主要包括浮標(biāo)經(jīng)緯度位置和漂移時(shí)的速度、航標(biāo)燈的燈質(zhì)、航標(biāo)燈的工作狀態(tài)（運(yùn)行/關(guān)閉）、航標(biāo)燈電源工作狀況（工作電流、工作電壓）等，能回放和顯示浮標(biāo)移動(dòng)軌跡。系統(tǒng)提供對(duì)航標(biāo)工作日志、報(bào)警日志等進(jìn)行查詢，并采用報(bào)表、趨勢(shì)圖等方式對(duì)航標(biāo)的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)分析。

（2）水位信息查詢統(tǒng)計(jì)。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示水位實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)地圖點(diǎn)擊或者相關(guān)條件查詢能夠?yàn)g覽某個(gè)時(shí)間段內(nèi)所選水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位值列表。①霧情信息查詢統(tǒng)計(jì)。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示霧情實(shí)時(shí)狀態(tài)，用戶通過(guò)地圖點(diǎn)擊或者相關(guān)條件查詢能夠?yàn)g覽某個(gè)時(shí)間段內(nèi)所選霧情監(jiān)測(cè)點(diǎn)的霧情列表。②橋區(qū)視頻查詢?yōu)g覽。根據(jù)設(shè)置可同時(shí)顯示多個(gè)橋區(qū)的視頻。支持列表和電子航道圖中顯示攝像頭圖標(biāo)，用戶通過(guò)點(diǎn)擊或者相關(guān)條件查能夠?yàn)g覽選中橋區(qū)攝像頭的實(shí)時(shí)視頻圖像，并支持圖像抓拍。系統(tǒng)支持錄像存儲(chǔ)、分組管理等，支持錄像數(shù)據(jù)查詢、回放、導(dǎo)出、分割、合成等功能。③工作船舶信息查詢統(tǒng)計(jì)。支持列表和電子航道圖兩種方式顯示工作船舶動(dòng)態(tài)信息，用戶通過(guò)地圖點(diǎn)擊或者相關(guān)條件查詢能夠?yàn)g覽每條工作船舶的基本信息、工作狀態(tài)信息、生產(chǎn)作業(yè)記錄信息等，并能在電子地圖顯示工作船舶運(yùn)動(dòng)矢量及其經(jīng)緯度、船艏向、航速等信息，支持對(duì)船舶航行軌跡進(jìn)行檢索查詢。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的加持而誕生的數(shù)字航道應(yīng)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(jìn)行結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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