淺談長江電子航道圖系統GPS功能在航道維護管理中應用

周軍，張飛

摘 要：電子航道圖系統GPS功能在航道維護管理中得到廣泛應用，通過長江電子航道圖及數字航道遙測遙控終端GPS功能應用實例，分析系統應用中存在的問題及解決對策。GPS功能在電子航道圖系統在航道管理中實現了電子航道圖GPS功能在航道維護定點設標導航應用、可視距離信息顯示等功能，為航道維護提供更加豐富、實用的助航及管理服務。

關鍵詞：電子航道圖；GPS功能；航道管理及應用

前言

長江電子航道圖系統的研發采用GPS功能研發經歷了長江電子航道圖1.0版系統、2.0版系統和3.0版系統是由計算機硬件、軟件和GPS功能不同方法組成的系統，是支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示的技術系統。

航道維護管理，是指通過科學合理的航標配置、航道整治工程和航道應急救援來滿足與航道等級相對應的通航尺度計算、通航保證率，確保船舶安全航行、航道安全暢通的維護管理工作。

1 GPS在航道維護管理中可實現的應用

通過數字航道圖信息系統對航道空間數據進行處理和分析后直接使用的數字航道圖。該數字航道圖可顯示查詢水深點、灘險、礁石、助航標志、所有臨河和跨河建筑、沿河地質情況、植被等與航道相關的地物的地理數據，且能隨比例尺在一定比例范圍內任意放大或縮小，來顯示不同圖層的數據。

2 航道維護管理

2.1 航標配布設置應用

航標配布是航道維護管理中的重要內容，是根據江河、湖泊、水庫的具體航行條件，簡單明了地指出安全、經濟而又便于船舶航行的航道。配布航標應注意岸標與浮標之間的有效結合，使每一個標志發揮最大作用。航標設置位置的確定，可以通過GPS分析查詢模型快速實現。空間數據庫中的地理空間數據記錄著每一個地物準確的數字描述。

分析查詢模型可以提取數據庫中與航標相關空間數據供航標選址分析查詢。輸入查詢條件（航標設置的最小最大距離、設置航標的高程、設標要求的地質情況、水流方向和流速等），就可以選擇、抽取符合條件的數據，進而確定符合航標設置條件的精確地理坐標。

2.2 航標維護管理方面的應用

利用3.0電子航道圖終端設備讀取航標運行狀況的相關數據，通過無線傳送數據，數據最終到達并存儲至GPS系統服務器數據庫，之后將航標位置定位的數據反饋到終端設備發回的數據在電子航道圖中進行顯示，這就能實現對航標工作狀態的實時監控。

2.3 航道維護管理應用

三峽庫區蓄水后，轄區霧情增多、江面寬、大多岸線看不到凸咀和岸形。特別是夜間航標燈熄滅后不好找標志船，浮標流失還原設置不好定位。通過船用終端電子航道圖3.0版本系統設備消除以往憑經驗定位移設航標，拋錨水域水深不均鋼纜長度不容易精確掌握，設標作業時遇到突發不良氣候、風浪大、本船搖擺傾斜顛簸大，水下礙航物難以精確到位。為減少拋錨過程重復返工定位和拋錨時間過長，同時利用3.0電子航道圖船用終端GPS系統為航標失常快捷安全精確定位恢復設標，消除不良氣候條件下航道維護安全隱患。

3 長江航道電子航道圖GPS功能應用實例

3.1 電子航道圖數字航道系統

該系統利用實測CAD航道圖，將圖中的各種物標按照點、線、面分為3類，并制作成數字航道圖。該數字航道圖能顯示航道中的水深、灘險、等高線、過河管線、臨河建筑等地物及其屬性數據。

航道的相關地理數據實時變化，需要對數字航道圖進行編輯和修改。完整的航道圖是由許多個圖幅組成的，編輯時工作量比較大，所以電子航道圖GPS功能在數字航道圖系統的編輯和修改是以任務的形式來分派的，指定的圖幅分派給指定的人員來完成。

電子航道圖系統結合GPS系統的應用。安裝在航標上的GPS終端將航標實時工作狀態數據回收并存入航道GPS系統數據庫，最終實現在數字航道圖中顯示航標實時工作狀態。

航標監控系統所監測的航標實時狀態數據包括：燈器運行狀態數據、燈質數據、太陽能板的工作電壓電流數據。當這些被監測的航標數據出現錯誤時，在監控系統顯示界面發出警報，提示出錯類型，顯示出錯的具體數據，并幫助選擇合適的解決方法。

3.2 電子航道圖終端GPS功能應用中存在的問題及對策

3.2.1 存在的問題

（1）系統應用維護的技術力量薄弱。系統操作應用人員知識水平有限，特別是運營船舶缺乏專業知識，在社會船舶中還未得到全面推廣。（2）電子航道圖系統GPS功能單一。長江航運船舶對電子航道圖應用認識不夠，基本還停留在直觀紙質航道圖，且對系統故障無法排除。（3）大家對電子航道圖GPS功能只局限最基本的定位功能，而其中的查詢及導航、測距、險情救援、礙航物標注、航道維護中遠程定點指揮、拋錨設標還未得到有效應用。

3.2.2 對策分析

（1）引進專業人才，加強系統維護能力，提高系統應用水平，挖掘系統應用潛能；加強應用人員培訓，培養一批業務能力過硬的操作人員，確保系統的正常運行，及時解決系統問題。（2）從航道維護管理工作實際出發，開發適合航道工作開展的系統功能，豐富系統數據類型，優化數據結構，建立適用于航道管理的系統模型，實現航道工作的全面信息化、系統化。（3）優化系統數據結構，增加系統尚未對立的航道相關數據結構，增強系統顯示功能，細化航道圖標顯示，使電子航道圖上GPS功能更形象、直觀。

3.2 應用前景

3.2.1 動態數據自動更新

航道維護管理中頻繁變化的河床淤積礙航變化位置在顯示過程中應該將這一變化自動反應出來。長江電子航道圖系統GPS系統相關功能有助于最大限度利用航道的“水深、水面、水流”。“水深”指航道深度，“水面”指航道寬度，“水流”指水的流速。“水深、水面、水流”的最大限度利用可以從根本上提升長江航道服務于沿江經濟社會發展的質量，同時最大限度利用航道自然尺度，有利于提高航道通過能力。

3.2.2 實現對河流、河床演變的監測預測收集河流演變的相關數據（河床地質、流量流速、河底流沙情況等），通過電子航道圖GPS發展預測模型，可以分析預測河流、河床未來的形態變化。

3.2.3 由專題航道導航功能，逐步完善成為綜合型服務社會船舶根據需求，逐步由GPS轉換為北斗導航等系統，將長江電子航道圖系統GPS導航系統向北斗衛星逐漸轉變完善，不僅可以用于航道維護管理，還可以用于城市規劃建設、環境污染防汛分析、地質災害分析等各個領域。

4 結束語

當前，GPS便捷、強大的分析定位、輔助決策功能也越來越突顯優勢。GPS在航道維護管理中的應用將加快推動航道事業的發展，真正體現了航道事業“科學發展”和“又好又快發展”的理念。

參考文獻

[1]《長江電子航道圖制作規范》（JT/T765-2009）

[2]《長江電子航道圖生產系統數據庫標準》

[3]《長江干線電子航道圖公共服務平臺標準》

[4]《長江電子航道圖管理規定及維護規程》

[5]《長江電子航道圖應用服務管理辦法》

[6]《長江電子航道圖系統運行條件下航道維護管理規定（試行）》

[7]《長江電子航道圖系統運行條件下航道維護技術規范》

[8]GB5863-93.內河助航標志[S].