京杭运河苏北段电子航道图建设及应用研究

陈宇

摘 要：本文以京杭运河苏北段电子航道图建设作为研究对象，重点围绕京杭运河苏北段的基本情况及电子航道图建设需求，按照电子航道图的建设标准、建设步骤，提出京杭运河苏北段电子航道图的建设方案，在此基础上，探索电子航道图在航道运行状态智能监测与分析、航道智能巡查、锚地停泊区调度管理、船舶导助航、辅助决策服务等方面的应用，以期通过电子航道图建设，提升以京杭运河苏北段的数字化、智慧化水平。

关键词：京杭运河;电子航道图;建设方案;应用

中图分类号：U612.26                文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）05-0068-03

江苏省是内河航运大省，全省内河航道网络密布，航道总长约2.4万公里。内河航运也是江苏省经济发展的重要支柱，内河货运量约占全省综合货运量的三分之一，内河货运周转量占全省综合货运周转量的一半。随着我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，尤其是在推动江苏高质量发展走在全国前列的目标指引下，江苏省内河航道发展面临的形势任务发生了重大变化。《交通强国建设纲要》《智能航运发展指导意见》《交通强国江苏方案》《内河航运发展纲要》《江苏省智慧航运发展研究》《京杭运河绿色现代航运发展实施方案》等国家、部省文件对内河航道发展指明了方向。但与珠江、长江相比，江苏省内河航道的数字化程度仍存在较大差距，目前尚没有直观的导助航服务。本文以京杭运河苏北段作为研究对象，重点探索京杭运河苏北段电子航道图建设路径与应用场景，以期提升以京杭运河苏北段的数字化、智慧化水平。

1电子航道图及其功能

1.1电子航道图

电子航道图是经过“外业数据采集-内业数据处理-电子航道图生产”后得到的地图成果，是航道图数字化、标准化的产物。[1]由于内河航道分布范围广、规模大、管理主体不统一等特征，导致内河航道电子航道图的制作难度较大。为规范内河航道电子航道图建设，统一建设标准，交通运输部发布了《内河电子航道图技术规范》（以下简称“规范”），有利于不同地区内河航道电子航道图成网成环及后期维护。规范指出电子航道图是将内河航道的地物、水深、航标等信息以数字化形式表达的航道图，是在内容、结构和格式上标准化的数据集[2]。

1.2电子航道图基本功能

电子航道图生产一方面将测量成果进行编辑处理和统一管理，为航道管理部门的航道维护管理各类应用系统（如航标遥测遥控系统）的运行提供基础数据支撑，同时也为不同的电子航道图使用者（行业单位、港航企业、社会公众、船舶）提供电子航道图服务。电子航道图作为测量成果的重要表现形式和各类应用系统的数据基础，将航道数据生产与航运管理需求、社会公众服务需求有机地结合在一起，在数字航道体系中起着空间数据基础和系统支撑的关键作用。其主要功能包括数字化运行系统、航道三维显示、航道设施管理、航道信息服务、导航助航服务、辅助决策服务、管理监控服务。[3]

2 电子航道图建设方案

2.1电子航道图采集数据

电子航道图的生产，需要有电子化的全线测量成果数据作支持，按照标准规范要求，需采集以下数据：

为保证电子航道图生产的现势性、提高数据使用效率、降低生产成本，在航道测量数据收集方面，需综合考虑航行参考图、航道维护性测量成果、航道工程建设测量成果等情况，综合利用已有的航道数据，保证内河航道电子航道图制作的数据需求[4]。

2.2电子航道图建设方案

2.2.1电子航道图技术标准

电子航道图标准体系贯穿于电子航道图数据采集、生产、服务与管理的全过程，用以指导具体建设工作，发挥着至关重要的保障作用。电子海图标准主要包括国际海道测量组织的IHO系列标准、国际内河电子航道图标准协调组织的IEHG系列标准，以及长江电子航道图系列标准。[5]国内内河电子航道图在继承国际内河电子航道图IEHG框架，以及吸收对接长江电子航道系列标准的基础上，结合《内河电子航道图技术规范》，对物标及属性目录、要素编码、数据文件及结构、数据检验等方面进行了规范，为内河航道电子航道图建设提供了参考标准。

2.2.2电子航道图数据生产流程

电子航道图数据生产流程包括外业数据采集和资料选取、数据编辑与处理、数据审核、产品发布与应用几个阶段，如图1所示。

2.2.3成果检查与审核

完成生产建库后，为满足用户需求，应根据相应规则将数据进行分幅，保证终端设备能够快速、高效、便捷地对数据进行使用。[6]在数据对外分发服务前，分幅工作主要包括图幅范围确定、图幅重叠区域处理、图廓修饰、数据裁剪等，并要保证数据要素完整，属性信息详细，然后将数据转换为导航系统能够使用的ENC数据。为保证对外提供的ENC数据的准确性、规范性和标准化，在首次完成生产并对外提供前应进行详细的数据检查与审核，其主要目的在于：一是检验工程建设的生产流程是否完整可靠，能否达到数据生产的目标;二是完成数据生产后，对数据进行详细审核，以确保数据满足对外应用服务的需求。

3 京杭运河苏北段电子航道图建设及应用

3.1电子航道图建设

根据内河航道电子航道图建设标准，结合京杭运河的实际情况，按照电子航道图建设步骤，开展京杭运河苏北段电子航道建设。

（1）数据补充采集和处理。京杭運河苏北段全长475公里（含湖西航道与中运河），其中泗阳船闸到淮安船闸62公里已经完成了初步的电子航道图建设，补充采集其余342km航道的基础数据（水下地形数据已有，不需重复采集）;湖西航道和中运河共71km航道，需补充采集基础数据，包括水下地形数据。对采集的原始数据进行处理、生产转换、校核等，为实现电子航道图生产提供所需的数据源。

（2）建设电子航道图生产编辑系统。保证数据生产的正常进行，并将现有62km电子航道图进行标准化转换后，纳入生产编辑系统，生产符合标准的、苏北运河完整的475km电子航道图。

（3）电子航道图数据展示。叠加全省电子航道图，展示系统首页为整个江苏省航道图，点击可选择京杭运河苏北段详细电子航道图进行展示，并且可将线、面相结合，比如点击某段航段，即可展示出与这段航段相关的前后船闸、码头、锚泊区、航标等航道要素信息。

（4）电子航道图服务系统。结合苏北航务管理处内外网网站和船讯通APP，建设电子航道图内网和外网服务系统。

3.2电子航道图应用

为船舶用户提供形象、直观、高效、精确的导航、助航功能和便捷的通信功能，电子航道图应用系统主要功能如下[7]：

（1）航道运行状态智能监测与分析：基于电子航道图展现苏北运河船舶运行动态、过闸动态、航线动态;实现分区、分航段的船舶交通流量监测、拥堵预警;实现船舶航行条件复杂、船舶流量较大、停泊区密集区域等重点航段的高清视频监控与分析，实现航政艇、航道工程船舶的智能管理和动态监测。具有报警、记录、回放巡航历史轨迹功能。

（2）航道智能巡查：利用高清视频和电子航道图实现航道电子巡查;航道养护数据分析与报表生成;实现对临、跨、过河设施、航标、标志标牌进行的航政巡查、养护和管理，并通过GIS和BIM三维展现技术进行展现。利用高分影像对比分析，航道临跨过河设施、违章建筑、护岸的变形预警。

（3）锚地停泊区调度管理：依据船舶智能感知所获取的数据和锚地停泊区专用视频采集数据，实现对锚地实时泊位状况的自动分析和管理，告知待闸待港船舶当前泊位情况，并根据调度计划提供合理的船舶停泊引导。

（4）通过AIS信号与手机终端定位相结合，为用户提供船舶助航、周边船舶识别与显示、航行预警、流速信息显示、可航水深查询与显示、可视距离及虚拟航标的显示等功能。并能提供对航道内船舶密度进行分析，对附近船舶进行提醒，让船员可以规划更为合理的航线。

（5）辅助决策服务。结合虚拟航标功能，对航道内突发状况（设备安装点水域附近碍航物、事故现场、礁石）进行预警提示，并推送给附近所有船舶谨慎驾驶。还可提供满足船员查询条件的当天及未来7天不同水深航道范圍的显示与查询，为船民设计经济航线、编制航次计划以及船舶配载等提供辅助决策服务。

4 结语

近年来，无论是国家层面还是地方层面，开始逐步重视智慧航道建设。京杭运河作为江苏省乃至全国重要的内河航道，具有重要的战略地位，其数字化、网络化、智能化建设越来越受到管理者的重视。因此，为提升京杭运河苏北段的航道设施维护、管理及运输服务能力，需要加快推进电子航道图建设。一方面按照统一标准规范完成苏北运河475km电子航道图制作，实现电子航道图与GIS、三维实景的融合，“一张图”综合展现;另一方面深化电子航道图应用，生成航闸养护、综合服务、船舶助航服务专题“三张图”，为行业监管提供支撑，为公众提供图行服务。

参考文献：

[1]桑百川，彭文，杨保岑等.国际内河电子航道图标准及其应用[J].海洋测绘，2015（35）：56-59.

[2] JTS 195-3-2019 内河电子航道图技术规范[S].北京：人民交通出版社，2019.

[3]基于内河电子航道图制作和应用的内河航道要素分类体系研究[J].中国水运，2015（15）：41-43.

[4]李红，皮一婧.试述电子航道图运行模式下的航道维护[J].工程技术，2019（08）：25-26.

[5]段原昌.基于电子航道图的长江上游山区航道助航技术研究与应用[J].水道港，2018，39（1）：119-124.

[6]石昕.中国内河电子航道图发展研究[J].海洋测绘，2017（37）：60-63.

[7]邓良爱，王当利，陈璐.长江电子航道图虚拟航标的类别与显示研究[J].中国水运，2020（04）：58-61.