天津海事测绘中心水文站网 数据的应用探究

姜楠

摘  要：水文气象数据是海洋测绘、海事监管、航海保障及港口设计开发的基础数据，为交通航运、海洋环境保护、国防建设等提供科学支持。通过多年的建设与维护，天津海事测绘中心已初步建成了覆盖整个北方海区的水文站网。本文从水文气象数据的实际应用方面进行了探索与研究，对今后水文站网数据的应用拓展具有参考价值。

关键词：水文站;潮汐;气象;应用

0 引 言

水文气象要素是航海保障、海洋生态环境保护的参考依据，对于船舶安全通航、港口资源的开发、航运经济发展具有重要意义。国家不断推进的“一带一路”倡议和“海洋强国”发展战略，对如何积累以及有效利用水文气象数据提出了更高的要求。这就使得航海保障单位顺应时代发展潮流，不断提升水文信息服务水平。交通运输部下属的北海航海保障中心、南海航海保障中心和东海航海保障中心分别按照中华人民共和国现行海区责任划分，承担着我国的航海保障任务。3家航保单位下属的海事测绘中心水文队分别负责各海区水文站网的建设、运行和维护，水文气象要素的采集、分析和整理等工作。

1 水文站网概况

北海航海保障中心天津海事测绘中心负责辽宁、河北、山东和天津三省一市沿海海区共计52个港口、航道的周期性测量及142幅海图的出版发行工作。天津海事测绘中心水文队负责北方海区水文信息的观测、采集与预报研究工作。水文数据不仅能够为海道测量、海图编绘提供数据支持，更能为航海保障、海洋开发与监测、海洋科学领域提供研究依据。为了完成交通部海事局下达的港口航道图测量任务以及应急抢险任务，也为了更好地提高天津海事测绘中心水文信息服务水平，海测中心开展了北方海区长期验潮站的建设工作。

天津海事测绘中心前身为天津海事局海测大队，从2001年开始建设长期验潮站，起初验潮站只能观测水文潮汐数据，称之为简易水文站。简易水文站将潮汐观测设备放置于箱体内，固定于港口码头面，由传感器记录水位升降变化，进而掌握潮汐数据，为北方海区港口航道图测量任务提供基础数据。随着海事测绘业务的不断发展以及航海保障工作的要求，仅潮汐数据已经不能满足工作需要，近几年，在交通部海事局的大力支持下，天津海事测绘中心通过航测专项资金开展了《北方海区重点港口水文信息服务系统（一期）》《北方海区重点港口水文信息服务系统（二期）》《北方港口水文信息服务系统》《山东沿海水文站网建设》项目，新建能够采集潮汐、风速、风向、降雨量、能见度、温湿度的标准水文站，以及改造原有简易水文站。截至2018年底，天津海事测绘中心共建设有水文站33座，其中标准水文站17座，简易水文站16座。水文站分布均匀，其中天津6座，辽宁9座，河北4座，山东14座，基本形成了覆盖整个北方海区的水文站网，在支持港口航道图测绘、通航尺度核定、应急抢险测量、深度基准面校核等方面起到了重要的推动作用。各水文站位置示意图见图1，标准水文站及简易水文站分别见图2和图3。

2 数据应用探究

近年来，交通部海事局投资近2 000万元在北方海区建设水文信息服务系统，已初步建成了软硬件设施完善、布局合理的水文站网，积累了庞大的水文信息数据。但是我们也应该看到，水文站网数据主要被运用到的还是潮汐数据，应用于天津海事测绘中心港口航道图测绘任务、应急抢险任务，对少数港方提供潮位数据等，标准水文站采集的气象数据被运用到的微乎其微。如何更充分地利用水文站网的气象数据，如何更好地进行航海保障，如何运用大量的水文气象数据促进港口资源开发，如何创造经济价值，已经成为我们亟待解决的问题。我们可以从以下几方面入手：

（1）搭建数据可视化平台

潮汐指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。目前，天津海事测绘中心水文站网采集的只有垂直方向的潮汐数据，数据单一，建议结合海测中心2015年航测专项《北方海区潮流预报系统》中的潮流数据，形成各港口动态的水文数据图像，生成矢量数据，绘制可视化图表。运用计算机可视化技术及图像处理技术，提高水文数据在查询、制图、数据分析方面的便利，能够更好地为港口建设、应急抢险任务等提供数据支持。

（2）水文数据库管理系统

天津海事测绘中心水文采集仪器有压力式验潮仪、浮子式验潮仪和雷达式验潮仪。压力式验潮仪采集间隔为5分钟一个数据，浮子式和雷达式仪器1分钟一个数据，因此水文数据数量庞大，管理难度大。目前，天津海事测绘中心水文数据面向海事用户、航海保障用户以及港方用户。传统的数据存储方式储存容量有限，也不利用信息交流与共享。搭建水文数据库管理系统，一方面可以更加高效地存储、分析、处理潮位数据，进行潮位推算模型的搭建以及理论深度基準面的核算等工作;另一方面，可以更加快捷地对外提供水文信息服务，提升航海保障工作效率。

（3）港口气象监测预警系统

港口环境特殊，一旦遇到强降雨、台风、风暴潮、大雾等恶劣天气，会对港口生产运营、船舶进出港、港口机械设备作业安全、港区作业人员生命安全等造成严重威胁。大风天气影响机械设备的正常操作，严重的会引起大面积停电，设备毁损;大雾引起的能见度过低会影响船舶航行及海上作业，造成船舶碰撞，严重的会导致沉船事故;强降雨也会给港口生产及人员安全带来隐患。因此，气象要素是港口正常生产运营、涉海人员作业安全的重要保障。充分利用17座已建成的标准水文站，将采集到的风速风向、能见度、温湿度、降雨量等数据整合分析，搭建港口气象监测预警系统，对台风、风暴潮等恶劣天气进行预报，能够有效减少人员伤亡及财产损失，完善航海保障服务职能。在港口气象服务模式方面进行更多的探索，可以为港口码头开发设计提供基础数据，推动港口经济发展，对航海保障工作以及港口生产精细化管理等方面具有重要作用。

3 结 语

天津海事测绘中心水文站网形成的海量数据是推动北方海区航海保障、港口发展、海洋经济的重要数据来源。在实际应用中，水文数据数量巨大，管理难度高，本文从搭建可视化平台以及数据库管理系统两个方面进行了研究与探索，对今后水文数据的高效管理提供了参考;截至目前，潮汐数据是运用最广的，风速、风向、温、湿、降雨量等气象数据应用较少，本文提出整合数据在各港口水文站建设港口气象监测预警系统，最大挖掘北方海区各个水文站的内在价值，提升天津海事测绘中心水文站网的社会影响力。

参考文献

[1] GB 12327-1998.海道测量规范 [S].北京：中国标准出版社，1999.

[2] JTS 131-2012.水运工程测量规范 [S].北京：人民交通出版社，2012.

[3] 王征，桑金，王骥.海洋潮位推算在水深测量中的应用 [J].海洋测绘，2002，22（2）：4-7.

[4] 许军，暴景阳，刘雁春，等.基于区域潮汐场模型的水位控制可行性研究 [J].海洋测绘，2011，31（4）：8-12.

[5] 苗润杰，曲萌，邢国建.简析长期水文站的建设方法 [J].港工技术，2018，55（S1）：140-143.