淺談關(guān)于眾包測深的幾點思考

上海海事測繪中心 上海 200090

1 引言

航運(yùn)作為單位運(yùn)量運(yùn)費最低廉的運(yùn)輸方式,在中國成為世界工廠的過程中起到了關(guān)鍵性的作用,據(jù)統(tǒng)計中國國際貿(mào)易中進(jìn)出口貨運(yùn)中約90%通過航運(yùn)完成。隨著船舶大型化趨勢日漸明顯,船舶吃水越來越深,航運(yùn)業(yè)對海圖資料的精準(zhǔn)性、實時有效性提出了新的要求。但由于海洋面積相對于船舶總數(shù)仍過于廣闊,專業(yè)測量船對水深進(jìn)行測量不僅存在作業(yè)壓力大作業(yè)強(qiáng)度高,客觀上也導(dǎo)致了海圖數(shù)據(jù)的更新周期長,不能實時的反應(yīng)短周期內(nèi)的海域水深情況,供求矛盾也在倒逼傳統(tǒng)海道測量工作模式進(jìn)行改變。

2 眾包測深相關(guān)

2.1 眾包模式的起源 眾包概念起源于互聯(lián)網(wǎng)問答社區(qū),于2005年首次在中國科學(xué)院研究生管理學(xué)院的BBS上面被提及,同年12月份劉峰首次提出了威客理論,2006年7月美國記者Jeff Howe提出了眾包概念。與強(qiáng)調(diào)專業(yè)性的外包不同,眾包更強(qiáng)調(diào)非特定對象的參與,并產(chǎn)生了如“任務(wù)中國”的眾包網(wǎng)絡(luò)平臺,眾包模式首先在陸地測量中開始體現(xiàn)其無與倫比的優(yōu)越性,國內(nèi)移動地圖運(yùn)營商們在傳統(tǒng)移動地圖的基礎(chǔ)上加入了眾包模式,有效的改善了傳統(tǒng)產(chǎn)品存在的信息錯誤,道路信息老舊、信息更新不及時等問題。

2.2 眾包測深國內(nèi)研究現(xiàn)狀 眾包模式同樣適用于海圖領(lǐng)域。隨著互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展,通信條件改善以及船載定位和測深設(shè)備的裝載量增加。交通運(yùn)輸部南海航海保障中心曾對于海道測量中眾包水深測量進(jìn)行了研究,根據(jù)其實驗結(jié)果,利用船載GNSS和船載測深儀得到的水深數(shù)據(jù)與利用衛(wèi)星差分和專業(yè)ODOM測深儀得到的水深數(shù)據(jù),誤差小于0.3m的概率為95.4%,眾包測量的硬件前置條件已然成熟。通過與航行區(qū)域內(nèi)大量的志愿船舶合作,利用其在航行過程中獲得的海量水深數(shù)據(jù),通過處理與分析可以得到航道水深變化情況,對于專業(yè)測量資源配置以及保障航行安全具有重要作用。

3 關(guān)于眾包測深的幾點思考

3.1 眾包測深船的選擇 航行在中國海域的船舶包括漁船、商船、公務(wù)船、工程船。其中公務(wù)船由于工作性質(zhì)原因,很難在實際中承擔(dān)海道測量的眾包工作、工程船由于本身作業(yè)限制,航行區(qū)域小機(jī)動性差,所采集的水深數(shù)據(jù)質(zhì)量也會受到其本身作業(yè)影響,故不考慮。近海漁船本身造價低、吃水小,故船東很少會為船舶配備專業(yè)的測深設(shè)備。唯一適合參與水深測量眾包工作的為大量高頻次航行在航道、錨地、近海的商船。其中集裝箱船體積大、吃水深、靠港時間短,經(jīng)停港口數(shù)量多,航線多為固定班輪,船期間隔較小很適合在航行中進(jìn)行測量工作,而散貨船數(shù)量多,靠港卸船時間較長,可作為固定航線之外的航線水深測量工作。漁船由于投入原因,并未大量配備船載測深設(shè)備,現(xiàn)階段不滿足承擔(dān)海道測量眾包工作的條件。

3.2 眾源數(shù)據(jù)校驗、后處理工作 眾包模式相對于傳統(tǒng)集中式作業(yè)方法,是一種相對分散以及扁平化的生產(chǎn)作業(yè)模式,公眾參與的積極性更高,數(shù)據(jù)采樣頻次更高。相對于傳統(tǒng)測量工作獲得的數(shù)據(jù),眾源數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)量巨大、成本低廉、及時性強(qiáng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定等特點。為了獲得更及時更穩(wěn)定的水深數(shù)據(jù)需要確定相對固定的規(guī)則以及報送方法,對參與眾包測量工作的船舶所獲得的測深數(shù)據(jù),通過機(jī)器篩選與人工干預(yù)相結(jié)合的方式,根據(jù)預(yù)測的水深,利用設(shè)定的置信區(qū)間對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選處理。

眾包測量獲取的數(shù)據(jù)由于在測量過程中受到定位精度、潮流水深等諸多因素影響,所采集獲得的水深數(shù)據(jù)不能直接被采用,需要發(fā)送到專業(yè)數(shù)據(jù)處理中心,在通過數(shù)據(jù)的校驗后,由專業(yè)的人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的后處理,并且根據(jù)水深數(shù)據(jù)采集設(shè)備,氣象條件,用戶的置信程度對水深數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行動態(tài)置信分級,眾源數(shù)據(jù)由于采樣頻繁,水深數(shù)據(jù)在時間與空間上存在部分重疊,相對于傳統(tǒng)專業(yè)測量船定期對固定區(qū)域進(jìn)行水深測量所采集的數(shù)據(jù),眾源數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)的數(shù)量上有了成倍的增長,但是質(zhì)量卻由于操作、氣象條件等因素的影響會劣于傳統(tǒng)方式采集的數(shù)據(jù),所以數(shù)據(jù)的篩選尤為重要,對于大量的水深數(shù)據(jù)通過人工篩選處理明顯是不現(xiàn)實的,需要利用電腦算法進(jìn)行篩選,同時傳統(tǒng)的人工內(nèi)插水深的方法由于工作繁瑣,耗費時間長,需要對水深處理軟件進(jìn)行升級,完善其水深內(nèi)插等相關(guān)功能,眾包測量帶來的海量數(shù)據(jù)利用傳統(tǒng)的水深處理方式不僅費時,還會因為不能及時處理水深數(shù)據(jù)從而造成現(xiàn)實意義上的數(shù)據(jù)冗余。鄔金在《眾包水深測量的關(guān)鍵技術(shù)研究與分析》一文中指出船載GNSS設(shè)備與測深儀在時間上是不同步的,兩者存在0-1S的時延,同時定位數(shù)據(jù)與水深數(shù)據(jù)采樣頻率的差別會導(dǎo)致眾源數(shù)據(jù)在精度上不夠理想。關(guān)于此兩項數(shù)據(jù)可以通過電腦軟件對眾源數(shù)據(jù)進(jìn)行時間內(nèi)插以及同步處理,以提高眾源數(shù)據(jù)的精度。

3.3 眾源數(shù)據(jù)的校準(zhǔn) 對于經(jīng)過篩選及后處理的眾源數(shù)據(jù),由于受到船速以及測量環(huán)境的影響,可能存在部分區(qū)域數(shù)據(jù)缺失,對于缺失掉的水深數(shù)據(jù)區(qū)域需要做好后期補(bǔ)測活動,利用專業(yè)的測量船作為眾源數(shù)據(jù)的補(bǔ)充以及校驗手段,對水深情況進(jìn)行二次確認(rèn)。不僅可以保證眾源數(shù)據(jù)的測量的精度,還可以保證海圖水深數(shù)據(jù)的時效性。同時根據(jù)海域內(nèi)水深變化的情況,可以更好的服務(wù)航海保障工作。眾源數(shù)據(jù)的質(zhì)量把控是一項重要的工作節(jié)點,對于眾多志愿船采集報送的水深數(shù)據(jù),需要根據(jù)志愿船的報送記錄、船載設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、水深合理性等方面進(jìn)行篩選把控。

4 總結(jié)

眾包模式作為一種新型的生產(chǎn)模式對于水深測量這一傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展是一次新的契機(jī),在相關(guān)政策法規(guī)還不甚完善的情況下需要根據(jù)現(xiàn)有的水深測量產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀以及生產(chǎn)模式分階段的穩(wěn)步推進(jìn),獲得的眾源數(shù)據(jù)以及經(jīng)過二次加工的水深數(shù)據(jù)可以對海洋研究提供更加翔實精確的輔助性數(shù)據(jù)。從對于安全需要相對弱化的一些輔助性領(lǐng)域進(jìn)行切入點,例如海域水深變化趨勢研究、船舶流量較少海域的測量生產(chǎn)進(jìn)度安排的參考等。在眾源數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制得到穩(wěn)步提高達(dá)到航海保障要求后,逐步推進(jìn)眾包測深獲得的眾源水深數(shù)據(jù)加入到海圖工作中。