芻議海河下游內河電子航道圖系統建設的意義

苗琪 房新玉 王瑞成 解靜 熊偉

摘??要：隨著內河水運信息化的發展，構建內河電子航道圖系統是當前國內各航道管理部門研究的熱點。通過對國內外研究現狀介紹，文章梳理了海河下游內河電子航道圖系統構建的框架和主要功能模塊，為海河下游內河電子航道圖系統建設打下基礎；對未來建設面臨的困難和機遇進行了分析，總結了項目建設的意義，為海河航道信息化打下堅實基礎。

關鍵詞：內河水運??電子航道圖??助航導航??航道信息化

中圖分類號：?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、國務院印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》對新形勢下內河水運發展提出了安全暢通、經濟高效、綠色智慧的新要求。同年，交通運輸部發布了《交通運輸部關于加強“十四五”期全國航道養護與管理工作的意見》，對內河航道發展提出了更具體的目標和重點任務，要求推進航道基礎設施信息數字化，推廣應用長江干線航道電子航道圖，力爭內河高等級航道電子航道圖覆蓋率60%以上，逐步實現全國內河高等級航道電子航道“一張圖”。

相對于傳統紙質航道圖而言，電子航道圖具有直觀性、便捷性、高效性等特點。已在船舶助航導航、航道維護管理、應急救助指揮、航道信息服務等方面初步發揮了重要作用。目前，我國正在以電子航道圖為抓手，大力開展航道信息化建設。

20世紀五六十年代初，海河航運達到鼎盛時期。60年代以后，內河航運因干旱和上游用水逐步衰落。隨著城市規劃和港口功能的調整，海河的航運功能逐漸弱化，航道逐漸疏于維護，水深變化較大。特別是船閘至海門大橋之間新建的4座橋梁和1條海河隧道，改變了水動力環境和泥沙回淤性態，海河下游通航條件進一步惡化，往來船舶安全航行隱患增多。而天津市航道信息化建設還處于起步摸索階段，盡早開展以電子航道圖為基礎的海河下游航道數字化、信息化建設，具有十分重要的意義。

1??國內外現狀

1.1??國外現狀

國外電子航道圖建設以美國內河電子航道圖的覆蓋率最高，截至2015年年底，美國內河電子航道圖里程為13?197?km，占美國內河航道總里程41?000?km的32.2%。巴西的內河電子航道圖總里程為14?520?km，占巴西內河總里程50?000?km的29.0%。歐洲內河電子航道圖總里程為10?000?km，占歐洲航道總里程的30.7%。俄羅斯的內河電子航道圖總里程為30?000?km，占航道總里程的29.4%。

1.2??國內現狀

國內電子航道圖的建設以長江流域最為突出，目前已完成干線2?688?km的干線電子航道圖建設，主要服務于航行船舶、航運企業和港航管理機構。長江支線電子航道圖里程達1?202?km（漢江518?km、贛江420?km、信江231?km、金沙江33?km）。江蘇省完成了京杭運河江蘇段全線，其他干線航道共計2?500?km電子航道圖制作。通過將廣西壯族自治區和廣東省926幅電子航道圖拼接，珠江水系完成2?082.3?km電子航道圖建設。黑龍江電子航道圖生產從2010年開始，截至2021年，黑龍江省共完成1?682?km的電子航道圖生產。截至2017年，湖南省完成了1?455?km電子航道圖的制作，主要包括湘江、資江、沅江、醴水及其他一些支流。國內浙江、遼寧等省也進行了內河電子航道圖的制作工作。

從國內外現狀可以看出，內河電子航道圖的建設在歐美比較成熟，國內電子航道圖建設，長江流域比較成熟，其他省市也緊緊跟進。因此，加強海河流域內河電子航道圖的建設研究是必要的，具有非常重要意義。

2??海河電子航道圖系統建設框架

海河電子航道圖系統建設框架如圖1所示，分為兩部分工作內容，一部分為內河電子航道圖產品的制作和發布，另一部分工作為內河電子航道圖的系統開發工作。

海河電子航道圖產品的制作和發布包括航道基礎地理信息數據采集、資料收集，產品生產制作，內河電子航道圖產品數據發布和更新。這項工作一方面是將測繪成果進行編輯處理和統一管理，為管理部門開展航道維護管理有關工作提供基礎數據支撐，同時也為不同的航道圖使用者提供電子航道圖服務，將航道數據與航運管理、社會公眾服務需求有機結合在一體，在數字航道體系中起到空間數據基礎和系統支撐的關鍵作用。

內河電子航道圖的系統開發工作是通過需求分析、功能設計，實現船舶定位導航、內河電子航道圖數據定期改正、船舶自動識別系統信息接入、內河水位監測與發布、海河通航信息查詢等功能，為海河航道用戶提供信息化產品服務。

3??海河內河電子航道圖系統的功能模塊

電子航道圖系統以海河內河電子航道圖為底圖，將航道數據與航運管理、社會公眾服務需求有機結合在一體，為不同的航道圖使用者提供服務，主要功能模塊包括電子航道圖顯示管理、航道基礎設施管理、航道養護檔案管理、航道水深統計分析、航道養護空間分析、航道公共信息服務、航道水位信息監測和預報、航道視頻監控、船舶動態監測、動態電子航道圖、系統基礎功能配置、用戶權限設置和配置這12個功能模塊。

（1）電子航道圖顯示管理，根據航道水深圖，繪制電子航道圖，支持電子航道圖的多尺度顯示，同時標識航區、航警、特殊水域、過江設施、水文氣象等所有復雜內河通航環境與通航條件信息，為船舶提供一站式“導航”服務。

（2）航道基礎設施管理，開發航道基礎設施數據入庫模塊，實現對航道基礎設施的數據時空檢索，信息查詢與統計分析，并可進行基礎設施可視化與數據輸出。

（3）養護檔案管理，對航道養護檔案的集中管理、分類檢索、數據分析，以及養護計劃的制訂、查詢、展示、導出等功能。

（4）航道水深統計分析，以電子航道圖數據和其他掃測數據為基礎，對河道水深進行統計分析，主要分析航道水深變化和航槽演變，自動統計航道沖淤、淺點、維護方量、疏浚位置、范圍及工程量等信息。

（5）航道養護空間分析，利用地理信息技術分析航道橫、縱斷面變化，對存在淤積的航道進行有計劃的監測，梳理航道演變規律，對演變快、水流含沙量大、易淤積的航段加強觀測，分析原因，建立監測資料庫，為制訂航道維護計劃提供科學依據，對航道進行空間分析，分析航道橫、縱斷面變化、為航道養護計劃編排提供計算數據。

（6）航道公共信息服務，包括兩部分內容：①日常航保信息服務，以電子航道圖為基礎，融合水位、水流、橋梁凈空高、氣象等信息，將影響船舶通航的水文氣象信息、船舶狀態異常信息及時推送，實現通航信息主動提醒、實時交互；②航道應急救援、抗洪搶險等特殊情況下的數據共享，面對突發情況時將航道相關數據共享給相關部門，以支撐多部門聯合指揮應急救援任務。

（7）航道水位信息監測和預報，通過在沿線布設水位站，實時顯示水位監測信息，并實現水位的實時監測和未來7天預測功能。航道水文數據可與水利部門溝通協商，如果可以數據共享，可進行數據接入，減少建設投資成本。例如：需自建，可基于北斗衛星通信、4G/5G移動通信、傳感器集成技術、自動控制技術，實現航道潮位、潮流、波浪、流量等水文要素以及風速風向等氣象要素的實時在線遙測遙報組網觀測。系統觀測站可根據搭載載體的不同分為岸基觀測站和浮標觀測站。在航道水域，沿岸碼頭，橋墩、航道燈塔均可作為岸基觀測站的有效載體；沿航道布設的航標可作為浮標觀測站的有效載體。

（8）航道視頻監控，視頻數據的采集分為兩個部分；一是通過安裝在航道兩岸的固定監控攝像機獲取的；二是通過安裝在航標維護船上的移動攝像機獲取的，采集的視頻數據為數字視頻數據。利用視頻融合技術，可將多視角視頻畫面實時融合，形成全景視頻影像，以利于實時監控和輔助決策。

（9）船舶動態監測，通過實時的AIS監測、北斗高精度定位、視頻（VR）智能目標識別等，實現精準化的偏航預警和特殊水域監管，并開展船舶信息統計、熱力分析，了解指定區域的船舶容量、通行量等，服務于航道水域的合理規劃、船型優化等，同時輔助水上執法與水上應急。

（10）動態電子航道圖，實現水位監測信息實時接收與展示，航標動態信息實時接收與展示，航標、橋梁等航道相關疊加數據動態可視化，根據水位監測信息，動態水深計算，并進行可航水深顯示與應用。

（11）系統基礎功能配置，航道圖/地圖切換、地圖測量、地圖快照、地圖經緯網顯示。

（12）用戶權限管理，根據系統的組織、用戶，結合用戶所在部門崗位，定義用戶在項目組織中的角色，分配給用戶對應角色的登錄權限，確保用戶能夠查看角色權限包含信息數據。

4??系統建設的困難和機遇

我國各水系流域所采用的電子航道圖生產技術標準既有基于S-57標準的內河電子航道圖，如廣西壯族自治區航道管理部門開發的內河電子航道圖；也有基于《長江電子航道圖制作規范》（JT/T?765-2009）制作的電子航道圖，如長江水系生產的電子航道圖；還有基于省內地標生產的電子航道圖，如湖南省基于《湖南省內河電子江圖制作規范》（DB43∕T?1486-2018）制作的湖南省內河電子航道圖、河南省基于《通航水域內河電子航道圖制作規程》（DB41/T?2113-2021）制作的河南省內河電子航道圖。這就造成了各水系之間的內河電子航道圖不兼容，給跨水系船舶用戶帶來了極大不便。因此選擇合適的電子航道圖制作標準，使海河電子航道圖適應未來的發展，并便于船舶用戶使用是本項目的難點。

我國珠江、長江等水系建設有智能傳感器網絡，通過成熟的航道感知信息系統，能夠實現水位遙測遙報和航標遙測遙報，從而為船舶用戶提供有效導助航服務。海河建設內河電子航道圖系統，為有效提供航道信息服務、助航導航服務，同樣需要建立水位遙測遙報、航標遙測遙控的智能傳感器網絡。

內河電子航道圖系統建設應遵循“三分建設，七分維護”的原則，但目前大部分信息系統建設完成后的運維工作做得較少，海河下游內河電子航道圖系統建設完成后，需要避免這種情況，投入資金和人力進行運維系統的維護工作。

國家交通強國戰略的實施為內河電子航道圖建設帶來了新的機遇。《國家綜合立體交通網規劃綱要》和《交通運輸部關于加強“十四五”期全國航道養護與管理工作的意見》都提出了加快內河航道信息發展的意見。國務院提出了構建暢通、高效、平安、綠色的現代化內河水運體系。這些都為內河電子航道圖的建設提供了重大的機遇。

5??項目建設的意義

5.1??是國家內河航道與港口布局規劃落實的具體體現

內河水運是國民經濟的基礎產業和服務性行業。隨著經濟社會的不斷發展，內河水運憑借運能大、占地少、能耗小、污染輕、成本低等優勢，成為了現代交通綜合運輸體系的重要組成部分而得到快速發展。習近平總書記在中央財經委員會第十一次會議強調，構建現代化基礎設施體系，加快建設國家綜合立體交通網主骨架，加強沿海和內河港口航道規劃建設，優化提升全國水運設施網絡。

自2007年頒布實施《全國內河航道與港口布局規劃》以來，內河水運建設全面加快，航道條件明顯改善，支撐作用不斷增強，基本建立了以“兩橫一縱兩網十八線”1.9萬km高等級航道和內河主要港口為核心和骨干的基礎設施體系布局。2021年中共中央、國務院印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》對新形勢下內河水運發展提出了安全暢通、經濟高效、綠色智慧的新要求。《交通運輸部關于加強“十四五”期全國航道養護與管理工作的意見》要求“十四五”期要完善內河航道運行監測體系，通過航道基礎設施信息數字化工作，在電子航道圖生產和服務保障支持的基礎上，結合現場監控等手段，建立航道長期跟蹤觀測與演變分析研究機制，掌握重點河段和區域航道要素變化情況，推進航道精細化管理，有效轉變傳統航道養護管理模式，使航道養護計劃更科學，養護管理和服務更高效，為建設暢通、高效、平安、綠色航運提供信息和技術支撐。開展該項目是對國家航道規劃及立體交通網規劃落實的具體體現。

5.2??提升海河下游航道信息化水平

本項目是落實中央、部委關于推進航道基礎設施信息數字化要求的重要舉措，通過系統整合現有海河下游航道有關的數據資源，謀劃建設航道要素信息數據庫，開展航道電子航道圖生產與服務保障系統建設，實現海河下游航道要素信息及兩岸重要地物信息的準確表達，是改變內河航道圖信息量小、制作周期長、時效差的重要手段，可有效提升航道信息化水平，足不出戶就可以了解海河下游航道情況，是海河下游建設、發展的基礎保障。

5.3??提高船舶通航安全監測效能

海河下游內河電子航道圖系統建設，通過船舶自動識別系統信息接入、內河水位監測與發布、海河通航信息查詢等方式，建立船舶航行信息服務體系，為海河下游通航船舶提供信息化產品服務，是保障航道安全運行的基本前提，對于進一步推進航道綠色智慧發展、提供優質公共服務、為港航企業和通航船舶提供便捷高效綠色服務具有重要的意義。

5.4??節約航道養護維護成本

通過海河下游內河電子航道圖系統建設，可以系統化地準確掌握航道水深變化，科學制訂航道養護數據計劃，有效節約航道疏浚維護成本。

5.5??合理利用航道水深，提高企業經濟效益

利用電子航道圖生產和服務保障系統提供的信息服務，港航企業和通航船舶可以及時了解航道水深、合理配載，推動航運物流發展，提高企業的經濟效益。

6??結語

開展海河下游內河電子航道圖系統建設，采集海河下游航道基礎地理信息數據，將航道測量成果按照內河電子航道圖制作規范進行編輯處理，生產出符合標準規范的海河下游內河電子航道圖，在此基礎上開發電子航道圖應用系統，可為導航助航、航運管理、安全應急等提供權威、便捷的數據支持，同時填補天津內河電子航道空白。

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