浅谈内河航道数字化建设的意义

房新玉+孙艳军+刘昔+陆伟+刘杰+熊伟

摘 要：进入21世纪、我国内河航道建设飞速发展，如何加强内河航道数字化、信息化建设是当前研究的热点和难点，该文通过对航道信息化系统结构进行介绍，对航道信息化综合平台进行分析，从而为内河航道信息化具体实现打下了基础;通过对航道信息化建设的意义进行了分析，加强了提高航运管理能效的信心。

关键词：航道数字化  信息化综合平台  电子航道图  安全应急

中图分类号：U697 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0225-02

杨传堂部长在2014年的交通运输工作会上，明确提出，要实施交通运输创新驱动发展战略，深化行业科技体制改革，加快推进科技创新，不断提升交通运输信息化智能化水平，为加快综合交通、智慧交通、绿色交通和平安交通建设提供坚实支撑。并特别强调要着力推动包括智能航道在内的多个关键领域取得技术新的突破。

航道作为航运的三要素之一，是水运发展的重要基础，对航运经济起着关键的支撑保障作用。由于历史的原因，目前国内航道普遍存在着建设资金投入不足，基础设施薄弱，与国家大力发展航运经济，并实现航运与国家战略及流域经济可持续发展相协调的总体趋势不相适应。

为了提高内河航道管理的能效，实现航道的管理和服务水平的大幅度提升，推动由传统服务型向主动服务型转变，养护方式由劳动密集型向技术管理型转变，管理手段由单纯行政管理向依法综合管理转变，尽早开展内河航道信息化的研究、规划和建设，具有十分重要的意义。

1 国内外现状

1.1 国内现状

我国长江南京至浏阳河段建立了数字航道系统，实现了“电子航道图数字化”、“航标监测自动化”、“信息服务网络话”;长江部分大型航运企业实现了基于GPS定位的船舶监控系统、综合物流系统和财务管理系统等，部分航运企业还实现了与通航管理部门信息的互联。重庆港建设了以朝天门港口中心区局域网为主节点，覆盖全港七大生产经营公司的计算机网络;长江航务管理局下属单位完成了“DGPS手持机在航标定位上的应用”、“长江下游航道电子海图自动测绘和生成系统”、“航道站船实时动态管理系统”、“计算机过坝优化调度辅助决策系统”和“长江三峡工程船闸引航道河床信息系统”等课题。

1.2 国外现状

目前，欧洲国家运行的内河航运信息系统，代表性的有荷兰的船舶报关信息系统（IVS90系统），比利时的船舶报关信息系统（IBIS/GINA系统），法国的内河航运信息网络系统（VNF2000系统），德国的航程及货运（尤其是危险品运输）报关的航运信息系统（MIB/MOVES系统），奥地利的航运信息系统（DoRIS系统），匈牙利的航运信息服务及紧急呼救系统（DISR系统），欧盟提出的内河航运综合信息服务系统（River Information Services Sysem）。

从国内外现状可以看出，数字航道信息系统在国外建设比较成熟，国内航道数字化建设仅在长江流域比较成熟，因此加强对内河航道信息化综合平台的建设研究，对国内其他流域航道的建设具有指导意义。

2 内河航道信息化系统建设框架

内河航道信息化系统是以航道基础数据以及交通航运信息为核心，在信息互通互享的基础上，通过网络互连，建立航道信息化综合平台，通过对各系统的建设，对航道以及航道水情实现全区域、全过程、全方位的及时、动态、准确的监测、管理和服务。其总体框架如图1所示。

3 航道信息化综合平台

航道信息化综合平台主要是向电子台账系统、航道三维显示、水上应急指挥中心、电子航道图系统、航保设施管理系统等提供所需的一切静态及动态信息服务，实现一体化应用，从而实现航运业务管理的信息化智能化。

它依托于网络平台，利用网络的数字、语音、图像信息的通信功能，集信息采集系统提供的基础数据、动态数据以及分析功能于一体，以电子航道图为人机交互界面，成为全方位的信息中心。在这里，可以通过电子航道图直接了解航道全线的水情变化，航槽变化、航标移动、航道尺度、通航状况以及各种应急预案的实施情况，并可以通过语音、文字等形式实现航道维护与管理的电子化调度。

3.1 电子航道图系统

电子航道图系统是以GIS平台为系统框架基础，以大比例尺地形测绘、水深测量数据和高分辨率卫星遥感影像数据图形为基础，提供图层管理、属性管理、定位查询服务。

它包括电子航道图生成系统，电子航道图发布系统，电子航道图分析系统，电子航道图二维显示系统等功能模块，可用于航道冲淤演变分析、水上应急救助指挥。

电子航道图生成系统包括电子航道图数据库系统、测量数据处理系统、电子航道图编辑系统、电子航道图出版系统。可完成对测量数据进行输入、编辑、输出等操作;可以对岸线、航标、水位、水深等进行二维矢量化显示。

电子航道图分析系统研究用于航道边界变化分析、航道淤积分析、水上应急救助指挥等专用电子航道图应用系统。

电子航道图二维显示系统为岸线、航标、水位、水深等进行二维矢量化显示; 可为洪水预警系统、水文泥沙信息系统、航保设施管理系统、水上安全应急系统提供直观的显示管理窗口。

3.2 电子台账系统

为解决传统管理工作中所遇到的材料杂而多、纸质文档传递困难、无法快速数据查询、手工数据统计工作繁重、统计数据准确率低、数据无法共享的问题，同时也为了构建长效、科学管理机制，满足实现精细化管理的要求，确保科学有序高效推进，需要建立电子台账系统。

电子台账系统充分依托现代化信息网络技术对航道项目实施动态管理。通过互联网把在不同地区项目的信息实时、动态地连接起来，在统一的信息平台上进行处理。

通过电子台账系统，可对航道、岸线、航标、码头等港口设施测量、维修、维护资料及日常档案进行电子化管理。并具有查询、分析和统计等功能，可按时间轴进行统计，生成报表。endprint

3.3 航道三维动态显示系统

航道三维动态显示系统能在计算机中再现真实的三维世界，在这种三维世界中，不仅能够真实再现航道的三维景观，同时可在对各种数据进行有效管理和开发基础上，对数据进行多种分析和应用。

航道三维动态显示系统通过三维场景的实时可视化实现交互式操作与动态浏览。它既利用三维引擎提供的场景渲染功能使得三维效果尽可能逼真，又充分利用多种技术，加快场景的绘制速度，使得其图形刷新速率在场景极其复杂时仍保持在每秒25帧以上，保证用户能进行实时操作和动态浏览。

另外航道三维动态显示系统能够在利用历史数据的基础上为航道岸线、岛屿岸线演变，水下近岸回淤提供三维显示窗口系统。对航运管理、航道疏浚与整治、工程设计规划、水情分析及决策分析等具有十分重要的意义。

3.4 水文泥沙信息系统

水文泥沙是影响航道利用的关键问题。反映航道泥沙淤积变化历程，准确判定水深变化，实时总结航道泥沙淤积和演变规律，是航道利用和航运调度正确决策的需要。建立一套能对航道水文泥沙的观测数据和科研资料进行科学分类管理和分析使用的系统，便于管理人员及时了解航道泥沙运动变化规律，为航道维护、合理运用提供依据，从而更加充分地发挥航道效益。

水文泥沙系统包括以下几个功能模块。水位实时采集、存储、分析、预报系统;风况实时采集、存储、分析系统;自动发布及报告系统，自动汇总系统监控结论;依据当前和历史上航道及相关水域的地形、水文、气象资料，分析航道冲淤演变的影响动力因素，根据分析结果制定航道规划及维护建议。

系统的功能和特点有几个方面：一是采用了GIS技术;二是采用了数据库ORACLE管理技术;三是实现了GIS平台和数据库平台的无缝集成;四是数学模型和物理模型互为补充，能正确反映航道淤积情况;五是采用三维可视化技术提高了管理效率;六是该系统的应用将大大提高管理水平。

3.5 航保设施管理系统

航标作为重要的航行保障设施，在港口和航道中扮演着重要角色，是水上运输、海洋开发等必不可少的安全保障，传统的依靠巡检船定时巡检和过往船只的义务报告等形式维护周期长，特别是由于自然或人为的突发因素，造成航标损坏、漂离，电池老化或航标灯器损坏情况时，往往不能及时发现并修复，给来往的船只造成危险，极大地影响航道安全和航道的使用率。为提高航道管理和航标维护的水平，建设航保设施管理系统，实现航标维护管理自动化、智能化。

航保设施管理系统是在电子地图基础上，利用航标遥测遥控系统采集导标、浮标等设施基础信息，进行航保设施的信息管理，监控导标、浮标的工作状态，监控导标、浮标的位置状态，并进行维护提醒和安全预警。

3.6 水上安全应急系统

水上安全应急系统旨在优化现有水上交通安全监管与应急保障流程，解决现有纸质安全应急预案文件，信息不畅通，使用不方便的问题。在流程设计上，实现报警人员与接警员之间的多种媒体信息交互，将应急预案文件进行分解和数字化，实现系统根据自身模型自动判定事故等级，并启动相应的处置预案。在应急预案信息准备与分发过程中拥有具体、迅速、准确等特点。另一方面水上安全应急预案系统不仅包括水域船舶航行安全管理，也包括水域自然环境条件的监控预警预报。

水上交通安全应急预案系统不只是片面的一个管理系统或地理信息系统，而是信息化技术与水上交通安全应急预案的深度融合，是对水上应急数据资源的重新规划和应急处置流程的优化设计。

4 效益分析

4.1 经济效益

从推广前景上看，建设航道信息化系统可以提高航运管理部门的服务水平，节省大量的人力物力，大大提高管理部门的管理效率，方便管理部门实时了解航道淤积情况，航道变化情况，为航道维护提供合理化建议。同时航道信息化系统的使用可以提高航道管理的应急安全处理水平，减少了突发事故造成的直接和间接经济损失。

4.2 社会效益

航道信息化系统能够强化航道动态管理。通过内河航道信息化，可以使管理部门更加精确、全面、及时地掌控辖区内航道动态、水情变化，通过和其他业务管理系统的有机结合，建立有效的水上安全风险控制和预警机制，进而能更好地保障水上交通运输安全。提高监管能力，提高指挥调度的科学化程度，提高航道管理决策能力和航道养护监管能力，并为加快建设水运的物流体系提供基础性支持和有力保障。

5 结语

内河航道数字化的建设目标是为了在计算机中虚拟一个航道，实现航道的演变分析、应用管理和维护服务现代化。本文通过对内河数字航道系统框架和综合平台进行介绍，为其他内河进行数字化航道建设提供一定的参考意义。

参考文献

[1] 朱运利，厉彦峰.船舶智能监控系统的研究与实现[J].计算机测量与控制，2009，17（5）：893-916.

[2] 周剑敏，王捷.基于AIS的港口智能船舶动态视频监控系统研究[J].浙江国际海运职业技术学院学报，2009，5（1）：1-3.

[3] 曲广妍，朱昊.交通综合信息平台标准框架研究[C].2007第三届中国智能交通年会论文集.

[4] 张兢，范军.欧盟RIS对我国内河航运信息化建设的启示[J].航海工程，2010，39（5）：148-150.

[5] 罗本成，解玉玲.欧洲内河航运综合信息服务系统（RIS）发展现状与趋势[J].水路运输文摘，2006（6）：43-47.

[6] 罗本成，解玉玲.欧洲内河航运综合信息服务系统概述[J].水运管理，2007，29（2）：37-39.

[7] 胡宁，刘杨.数字航道技术在内河航道管理中的应用[J].水运工程，2007（10）：52-54.endprint