内河航道要素分类研究探讨

◎李倩 中铁建港航局集团勘察设计院有限公司

1.前言

水运是我国综合交通运输体系和水资源综合利用的重要部分，随着《交通强国建设纲要》、“一带一路”建设，内河航道从传统的航道养护管理模式向绿色化、信息化、智能化转变，对内河航道提出了更高的战略要求，内河航道不仅要发挥水运比较优势和潜力，还要提升航道公共服务能力，推进航道建管养全过程绿色发展，加快港航数字化、智慧化发展，为建设交通强国、服务经济社会发展提供有力支撑。

与公路、铁路等其他交通领域相比，内河航运成本低、运量大、占地少、投资省和污染小的综合优势突出，但内河航道信息化建设起步晚，发展水平相对落后。随着我国航道信息化建设的逐步推进，以长江为代表的内河航道信息化水平不断提升，尤其在电子航道图的研发与应用方面达到国际先进水平，自主研发了集数据生产、更新与服务于一体的长江电子航道图系统，在标准规范、生产流程、数据模型、服务方式等多个方面取得突破性进展，给传统航运业带来了全新的变革，是内河航道现代化建设的重要发展里程碑，内河航道主管部门、水运相关企事业单位正在大力开展电子航道图、数字航道以及水运信息化建设。各涉水部门大多针对水运资源开发、水上环境保护、海事监管、渔政管理、引航调度等各自需求建设和使用了各种相关的地理信息应用系统，对基础的内河航道空间地理信息的需求越来越大，主要突出表现在内河航道地理信息系统建设及二次应用开发，内河电子航道图的生产和导航应用。电子航道图是指利用计算机、地理信息等技术，将航道各要素信息进行技术处理，制作而成的标准化、数字化的专题地图。电子航道图是航道智慧化、数字化建设的核心内容和数据基础，航道要素种类繁多，涵盖范围广，随着社会的发展和各种新技术的出现，更是诞生了众多与航道相关的新兴事物，必须先建立对航道要素的统一认识。航道要素主要包含航道类型、通航标准、航道尺度、导助航设施、整治建筑物、通航建筑物、跨（过）河建筑物、拦河建筑物、与航道有关的水文气象、航道营运数据等，是一个庞杂的海量数据，各种航道基础要素大多要以电子航道图为依据，以数字化信息化的方式展现，内河航道要素的分类体系与编码标准，是制作内河电子航道图的基础，也是决定电子航道图质量的重要因素之一。

2.内河航道要素分类研究

吕永祥从航道要素感知需求来分析，将长江航道的感知要素分为航道本身要素以及对航道直接影响的要素，从而分为航道河床、水文状况、航标、通航建筑、通航船舶、船舶交通信息以及气象信息等6类。魏曦等根据内河航道管理和电子航道图生产制作的需求，结合我国航道特点以及要素的实际情况，在现有相关标准的基础上对内河航道要素进行梳理，用线分类法对325个航道要素进行归属，并分为大、中、小三级，建立符合生产和应用需要的航道要素分类体系。李学祥通过对长江航道元数据为基础，综合考虑长江航道基础数据的采集情况、航道维护管理资源调配和科学决策、提升航道综合信息服务能力的需要，确立了9项信息属性的长江航道要素的内容框架，将长江航道要素数据划为7个一级分类、38个二级分类。袁兵在研究航道要素感知的高精度定位技术时，从航道维护管理和综合服务的需求出发，将水流条件、航标、水位水深、航道地形、碍航物及能见度定为典型航道要素。

图1 研究技术路线

在要素分类标准体系的研究，主要是集中在一些国标、行业标准、规范等。如：《基础地理信息要素分类与代码》要素分类采用线分类法，要素类型按从属关系依次分为四级：大类、中类、小类、子类，分类编码采用6位十进制数字码，其分类要素应用面比较广，涉及到多个行业领域。《交通信息基础数据元第4部分：航道信息基础数据元》根据航道管理对象和管理业务信息的基本内容和属性将航道信息基础数据元划分为九大类，包含：航道、枢纽、整治建筑物、锚地、过河（海）建筑物、临河（海）建筑物、航标、航道管理机构、通航安全管理。《水运工程测量规范》在绘图图式符号方面，对水运工程涉及到的要素以图式的方式进行了分类，分类详细，在航道测绘方面针对性强。《长江电子航道图制作规范》是针对长江电子航道图制作与生产的规范，以空间地理信息数据库为核心，整合长江全线航标、水深、碍航物等航道基础地理信息数据，对长江航道要素采用线分类法扩展了物标与属性定义，现已应用于实践。《内河电子航道图技术规范》建立了符合内河航道管理和电子航道图生产与应用需要的航道要素分类与编码规范，对内河电子航道图制作中使用特性物标、属性对数据源包含的实体进行编码，对常见的286个实体按照9个类别，详细规定了每个实体编码的方法。

3.航道要素分类研究目前存在的问题

内河航道要素分类与编码是制作内河电子航道图的基础，在要素分类体系研究方面，虽然在一些国家及行业标准、航道管理部门等有一系列的要素分类规范，但这些规范的目的和应用范围的不同，在内河航道要素分类与编码方面还存在一些问题。

《基础地理信息要素分类与代码》是对基础地理信息数据进行分类与编码，要素层次较高，在水运行业对航道信息需求上耦合度不高，在航道要素上分类不详细，不能满足内河航道要素分类的具体应用需求。《水运工程测量规范》针对性较强，是水运测量方面的规范，航道要素分类层次结构不明显，不是以地理信息数据为框架的要素分类，在要素分类上主要以图式形式来表现各种要素，存在同一类别地物由于绘图符号的不同被重复分类的情况，不适用于以面向地理信息数据的方式存储和内河电子航道图制作应用。目前，我国还没有统一内河电子航道图制作的标准规范，《长江电子航道图制作规范》它仅是针对长江，对长江上物标及其属性进行分类。由于在电子航道图航道要素体系分类和电子航道图格式、内容上的差异，与其他水系之间不兼容。《内河电子航道图技术规范》借鉴有关国际标准，结合电子航道图制作实际，规定了内河电子航道图制作中物标与属性，其内河航道要素分类主要是针对航道实际地理地物进行的分类。以地理地物形式展现表达的地理要素分类需将航道要素与航道有关的物标进行一一对应，由于航道要素是一个庞大的数据，航道有关的物标种类也繁多，在电子航道图生产制作中要确定每一种航道要素对应的物标和属性，是比较繁杂困难的工作，处理航道要素与物标、属性之间复杂的一对多，多对一等对应关系是将是需要解决的问题。

4.研究方法

关于内河航道要素分类，还没有统一的内河航道要素分类体系与编码标准。通过收集整理相关标准规范、文献资料，开展区域性调研工作，明确需要纳入分类体系的航道要素，对航道要素重要程度和使用频率进行评估，梳理形成航道要素集合，结合调研情况，根据实际应用需求，确定要素分类的方法，对要素进行层次梳理，形成航道要素分类体系标准及编码标准。

（1）调研与航道相关部门和企业，摸清航道要素的需求和痛点；

（2）收集航道要素资料，分析整理需求，制定航道要素的涵盖范围；

（3）整理航道相关的静态元素及动态属性，研究确定各航道要素的规范命名提出一套全面、合理的航道要素分类方法；

（4）利用试点项目进行编码合理性验证，反复修改完善；

（5）总结试点经验进行编码标准制定，形成航道要素分类及编码标准体系。

5.结论

航道要素包含的信息量大，要素分类标准的确定是一项复杂、系统的工程，要建立一套统一的内河航道要素分类体系以及编码标准，构建基于空间数据库的航道图系统，降低航道信息要素标准的分散、不统一、不对称强度，减少航道信息化应用中的重复沟通、数据对接成本。形成面向行业管理、建设、综合服务构建相应的应用及服务综合平台，逐步实现管理在线化、监管精准化、服务便捷化，为推进航道数字化、智能化、信息化提供支撑，实现航道养护管理和信息服务现代化，提高航道管理维护效能和服务品质。