刍议海河下游内河电子航道图系统建设的意义

苗琪 房新玉 王瑞成 解静 熊伟

摘  要：随着内河水运信息化的发展，构建内河电子航道图系统是当前国内各航道管理部门研究的热点。通过对国内外研究现状介绍，文章梳理了海河下游内河电子航道图系统构建的框架和主要功能模块，为海河下游内河电子航道图系统建设打下基础；对未来建设面临的困难和机遇进行了分析，总结了项目建设的意义，为海河航道信息化打下坚实基础。

关键词：内河水运  电子航道图  助航导航  航道信息化

中图分类号： 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、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》对新形势下内河水运发展提出了安全畅通、经济高效、绿色智慧的新要求。同年，交通运输部发布了《交通运输部关于加强“十四五”期全国航道养护与管理工作的意见》，对内河航道发展提出了更具体的目标和重点任务，要求推进航道基础设施信息数字化，推广应用长江干线航道电子航道图，力争内河高等级航道电子航道图覆盖率60%以上，逐步实现全国内河高等级航道电子航道“一张图”。

相对于传统纸质航道图而言，电子航道图具有直观性、便捷性、高效性等特点。已在船舶助航导航、航道维护管理、应急救助指挥、航道信息服务等方面初步发挥了重要作用。目前，我国正在以电子航道图为抓手，大力开展航道信息化建设。

20世纪五六十年代初，海河航运达到鼎盛时期。60年代以后，内河航运因干旱和上游用水逐步衰落。随着城市规划和港口功能的调整，海河的航运功能逐渐弱化，航道逐渐疏于维护，水深变化较大。特别是船闸至海门大桥之间新建的4座桥梁和1条海河隧道，改变了水动力环境和泥沙回淤性态，海河下游通航条件进一步恶化，往来船舶安全航行隐患增多。而天津市航道信息化建设还处于起步摸索阶段，尽早开展以电子航道图为基础的海河下游航道数字化、信息化建设，具有十分重要的意义。

1  国内外现状

1.1  国外现状

国外电子航道图建设以美国内河电子航道图的覆盖率最高，截至2015年年底，美国内河电子航道图里程为13 197 km，占美国内河航道总里程41 000 km的32.2%。巴西的内河电子航道图总里程为14 520 km，占巴西内河总里程50 000 km的29.0%。欧洲内河电子航道图总里程为10 000 km，占欧洲航道总里程的30.7%。俄罗斯的内河电子航道图总里程为30 000 km，占航道总里程的29.4%。

1.2  国内现状

国内电子航道图的建设以长江流域最为突出，目前已完成干线2 688 km的干线电子航道图建设，主要服务于航行船舶、航运企业和港航管理机构。长江支线电子航道图里程达1 202 km（汉江518 km、赣江420 km、信江231 km、金沙江33 km）。江苏省完成了京杭运河江苏段全线，其他干线航道共计2 500 km电子航道图制作。通过将广西壮族自治区和广东省926幅电子航道图拼接，珠江水系完成2 082.3 km电子航道图建设。黑龙江电子航道图生产从2010年开始，截至2021年，黑龙江省共完成1 682 km的电子航道图生产。截至2017年，湖南省完成了1 455 km电子航道图的制作，主要包括湘江、资江、沅江、醴水及其他一些支流。国内浙江、辽宁等省也进行了内河电子航道图的制作工作。

从国内外现状可以看出，内河电子航道图的建设在欧美比较成熟，国内电子航道图建设，长江流域比较成熟，其他省市也紧紧跟进。因此，加强海河流域内河电子航道图的建设研究是必要的，具有非常重要意义。

2  海河电子航道图系统建设框架

海河电子航道图系统建设框架如图1所示，分为两部分工作内容，一部分为内河电子航道图产品的制作和发布，另一部分工作为内河电子航道图的系统开发工作。

海河电子航道图产品的制作和发布包括航道基础地理信息数据采集、资料收集，产品生产制作，内河电子航道图产品数据发布和更新。这项工作一方面是将测绘成果进行编辑处理和统一管理，为管理部门开展航道维护管理有关工作提供基础数据支撑，同时也为不同的航道图使用者提供电子航道图服务，将航道数据与航运管理、社会公众服务需求有机结合在一体，在数字航道体系中起到空间数据基础和系统支撑的关键作用。

内河电子航道图的系统开发工作是通过需求分析、功能设计，实现船舶定位导航、内河电子航道图数据定期改正、船舶自动识别系统信息接入、内河水位监测与发布、海河通航信息查询等功能，为海河航道用户提供信息化产品服务。

3  海河内河电子航道图系统的功能模块

电子航道图系统以海河内河电子航道图为底图，将航道数据与航运管理、社会公众服务需求有机结合在一体，为不同的航道图使用者提供服务，主要功能模块包括电子航道图显示管理、航道基础设施管理、航道养护档案管理、航道水深统计分析、航道养护空间分析、航道公共信息服务、航道水位信息监测和预报、航道视频监控、船舶动态监测、动态电子航道图、系统基础功能配置、用户权限设置和配置这12个功能模块。

（1）电子航道图显示管理，根据航道水深图，绘制电子航道图，支持电子航道图的多尺度显示，同时标识航区、航警、特殊水域、过江设施、水文气象等所有复杂内河通航环境与通航条件信息，为船舶提供一站式“导航”服务。

（2）航道基础设施管理，开发航道基础设施数据入库模块，实现对航道基础设施的数据时空检索，信息查询与统计分析，并可进行基础设施可视化与数据输出。

（3）养护档案管理，对航道养护档案的集中管理、分类检索、数据分析，以及养护计划的制订、查询、展示、导出等功能。

（4）航道水深统计分析，以电子航道图数据和其他扫测数据为基础，对河道水深进行统计分析，主要分析航道水深变化和航槽演变，自动统计航道冲淤、浅点、维护方量、疏浚位置、范围及工程量等信息。

（5）航道养护空间分析，利用地理信息技术分析航道横、纵断面变化，对存在淤积的航道进行有计划的监测，梳理航道演变规律，对演变快、水流含沙量大、易淤积的航段加强观测，分析原因，建立监测资料库，为制订航道维护计划提供科学依据，对航道进行空间分析，分析航道横、纵断面变化、为航道养护计划编排提供计算数据。

（6）航道公共信息服务，包括两部分内容：①日常航保信息服务，以电子航道图为基础，融合水位、水流、桥梁净空高、气象等信息，将影响船舶通航的水文气象信息、船舶状态异常信息及时推送，实现通航信息主动提醒、实时交互；②航道应急救援、抗洪抢险等特殊情况下的数据共享，面对突发情况时将航道相关数据共享给相关部门，以支撑多部门联合指挥应急救援任务。

（7）航道水位信息监测和预报，通过在沿线布设水位站，实时显示水位监测信息，并实现水位的实时监测和未来7天预测功能。航道水文数据可与水利部门沟通协商，如果可以数据共享，可进行数据接入，减少建设投资成本。例如：需自建，可基于北斗卫星通信、4G/5G移动通信、传感器集成技术、自动控制技术，实现航道潮位、潮流、波浪、流量等水文要素以及风速风向等气象要素的实时在线遥测遥报组网观测。系统观测站可根据搭载载体的不同分为岸基观测站和浮标观测站。在航道水域，沿岸码头，桥墩、航道灯塔均可作为岸基观测站的有效载体；沿航道布设的航标可作为浮标观测站的有效载体。

（8）航道视频监控，视频数据的采集分为两个部分；一是通过安装在航道两岸的固定监控摄像机获取的；二是通过安装在航标维护船上的移动摄像机获取的，采集的视频数据为数字视频数据。利用视频融合技术，可将多视角视频画面实时融合，形成全景视频影像，以利于实时监控和辅助决策。

（9）船舶动态监测，通过实时的AIS监测、北斗高精度定位、视频（VR）智能目标识别等，实现精准化的偏航预警和特殊水域监管，并开展船舶信息统计、热力分析，了解指定区域的船舶容量、通行量等，服务于航道水域的合理规划、船型优化等，同时辅助水上执法与水上应急。

（10）动态电子航道图，实现水位监测信息实时接收与展示，航标动态信息实时接收与展示，航标、桥梁等航道相关叠加数据动态可视化，根据水位监测信息，动态水深计算，并进行可航水深显示与应用。

（11）系统基础功能配置，航道图/地图切换、地图测量、地图快照、地图经纬网显示。

（12）用户权限管理，根据系统的组织、用户，结合用户所在部门岗位，定义用户在项目组织中的角色，分配给用户对应角色的登录权限，确保用户能够查看角色权限包含信息数据。

4  系统建设的困难和机遇

我国各水系流域所采用的电子航道图生产技术标准既有基于S-57标准的内河电子航道图，如广西壮族自治区航道管理部门开发的内河电子航道图；也有基于《长江电子航道图制作规范》（JT/T 765-2009）制作的电子航道图，如长江水系生产的电子航道图；还有基于省内地标生产的电子航道图，如湖南省基于《湖南省内河电子江图制作规范》（DB43∕T 1486-2018）制作的湖南省内河电子航道图、河南省基于《通航水域内河电子航道图制作规程》（DB41/T 2113-2021）制作的河南省内河电子航道图。这就造成了各水系之间的内河电子航道图不兼容，给跨水系船舶用户带来了极大不便。因此选择合适的电子航道图制作标准，使海河电子航道图适应未来的发展，并便于船舶用户使用是本项目的难点。

我国珠江、长江等水系建设有智能传感器网络，通过成熟的航道感知信息系统，能够实现水位遥测遥报和航标遥测遥报，从而为船舶用户提供有效导助航服务。海河建设内河电子航道图系统，为有效提供航道信息服务、助航导航服务，同样需要建立水位遥测遥报、航标遥测遥控的智能传感器网络。

内河电子航道图系统建设应遵循“三分建设，七分维护”的原则，但目前大部分信息系统建设完成后的运维工作做得较少，海河下游内河电子航道图系统建设完成后，需要避免这种情况，投入资金和人力进行运维系统的维护工作。

国家交通强国战略的实施为内河电子航道图建设带来了新的机遇。《国家综合立体交通网规划纲要》和《交通运输部关于加强“十四五”期全国航道养护与管理工作的意见》都提出了加快内河航道信息发展的意见。国务院提出了构建畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。这些都为内河电子航道图的建设提供了重大的机遇。

5  项目建设的意义

5.1  是国家内河航道与港口布局规划落实的具体体现

内河水运是国民经济的基础产业和服务性行业。随着经济社会的不断发展，内河水运凭借运能大、占地少、能耗小、污染轻、成本低等优势，成为了现代交通综合运输体系的重要组成部分而得到快速发展。习近平总书记在中央财经委员会第十一次会议强调，构建现代化基础设施体系，加快建设国家综合立体交通网主骨架，加强沿海和内河港口航道规划建设，优化提升全国水运设施网络。

自2007年颁布实施《全国内河航道与港口布局规划》以来，内河水运建设全面加快，航道条件明显改善，支撑作用不断增强，基本建立了以“两横一纵两网十八线”1.9万km高等级航道和内河主要港口为核心和骨干的基础设施体系布局。2021年中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》对新形势下内河水运发展提出了安全畅通、经济高效、绿色智慧的新要求。《交通运输部关于加强“十四五”期全国航道养护与管理工作的意见》要求“十四五”期要完善内河航道运行监测体系，通过航道基础设施信息数字化工作，在电子航道图生产和服务保障支持的基础上，结合现场监控等手段，建立航道长期跟踪观测与演变分析研究机制，掌握重点河段和区域航道要素变化情况，推进航道精细化管理，有效转变传统航道养护管理模式，使航道养护计划更科学，养护管理和服务更高效，为建设畅通、高效、平安、绿色航运提供信息和技术支撑。开展该项目是对国家航道规划及立体交通网规划落实的具体体现。

5.2  提升海河下游航道信息化水平

本项目是落实中央、部委关于推进航道基础设施信息数字化要求的重要举措，通过系统整合现有海河下游航道有关的数据资源，谋划建设航道要素信息数据库，开展航道电子航道图生产与服务保障系统建设，实现海河下游航道要素信息及两岸重要地物信息的准确表达，是改变内河航道图信息量小、制作周期长、时效差的重要手段，可有效提升航道信息化水平，足不出户就可以了解海河下游航道情况，是海河下游建设、发展的基础保障。

5.3  提高船舶通航安全监测效能

海河下游内河电子航道图系统建设，通过船舶自动识别系统信息接入、内河水位监测与发布、海河通航信息查询等方式，建立船舶航行信息服务体系，为海河下游通航船舶提供信息化产品服务，是保障航道安全运行的基本前提，对于进一步推进航道绿色智慧发展、提供优质公共服务、为港航企业和通航船舶提供便捷高效绿色服务具有重要的意义。

5.4  节约航道养护维护成本

通过海河下游内河电子航道图系统建设，可以系统化地准确掌握航道水深变化，科学制订航道养护数据计划，有效节约航道疏浚维护成本。

5.5  合理利用航道水深，提高企业经济效益

利用电子航道图生产和服务保障系统提供的信息服务，港航企业和通航船舶可以及时了解航道水深、合理配载，推动航运物流发展，提高企业的经济效益。

6  结语

开展海河下游内河电子航道图系统建设，采集海河下游航道基础地理信息数据，将航道测量成果按照内河电子航道图制作规范进行编辑处理，生产出符合标准规范的海河下游内河电子航道图，在此基础上开发电子航道图应用系统，可为导航助航、航运管理、安全应急等提供权威、便捷的数据支持，同时填补天津内河电子航道空白。

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