航道維護(hù)尺度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王雅琴

摘 要：針對長江航道維護(hù)尺度信息化管理的需求，設(shè)計(jì)并利用長江航道維護(hù)尺度管理平臺實(shí)現(xiàn)了長江航道維護(hù)尺度的分析與預(yù)測。管理平臺的成功運(yùn)行，證實(shí)了本文多提方法在航道尺度的分析預(yù)測上具有可應(yīng)用性，提高了長江航道維護(hù)尺度管理的規(guī)范性、科學(xué)性和便捷性。

關(guān)鍵詞：航道尺度;尺度預(yù)測;數(shù)字航道系統(tǒng)

中圖分類號：U612? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）07-0045-02

航道尺度信息表征了航道條件，可以使航道維護(hù)管理部門有效地掌握河床的變化情況，實(shí)時(shí)地對風(fēng)險(xiǎn)航道做出預(yù)警和預(yù)報(bào)。因此設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)航道尺度分析與預(yù)測的管理平臺，對航道管理部門有著重要意義。

周航道尺度預(yù)報(bào)是船舶裝載的重要依據(jù)，也是船舶用戶最為關(guān)心的維護(hù)技術(shù)指標(biāo)。實(shí)際航道水深每增加“一寸水”就等于增加“一寸水的運(yùn)力”，就會給船舶用戶帶來“一寸水的經(jīng)濟(jì)效益”。航運(yùn)企業(yè)對航道維護(hù)服務(wù)有著航道維護(hù)水深、航道信息發(fā)布、航道航標(biāo)維護(hù)質(zhì)量、航道通航安全的需求，這無疑對航道局的航道尺度發(fā)布的及時(shí)性準(zhǔn)確性等有著高標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此航道局亟需提高對外服務(wù)的質(zhì)量，完善航道信息發(fā)布機(jī)制。

1 航道尺度的發(fā)布審核

（1）信息內(nèi)容。航道尺度：周航道維護(hù)尺度預(yù)報(bào)，航道淺灘段每日實(shí)際維護(hù)尺度，發(fā)布的信息內(nèi)容應(yīng)包括航道內(nèi)最淺水深和最窄航寬。周航道尺度預(yù)報(bào)主要內(nèi)容包括大埠街至上巢湖4個河段的當(dāng)月計(jì)劃維護(hù)水深，下周維護(hù)尺度預(yù)報(bào)（水深×寬度），河段內(nèi)主要淺水道名稱、尺度預(yù)報(bào)（水深×寬度）、測時(shí)水位、水位站（航行水尺）名稱、探測時(shí)間。航道淺灘段每日實(shí)際維護(hù)尺度當(dāng)淺灘段航道水深、寬度接近、低于維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)或低于季節(jié)性海輪航道可望維護(hù)尺度時(shí)，應(yīng)每天發(fā)布航道淺灘段實(shí)際水深和最窄寬度。

（2）發(fā)布頻次。一周航道維護(hù)尺度原則上每周五17：00前發(fā)布一次，當(dāng)預(yù)報(bào)周期內(nèi)發(fā)生水位、河床突變以及航道尺度有較大變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)布航道維護(hù)尺度預(yù)報(bào)更新信息。航道淺灘段每日實(shí)際維護(hù)尺度根據(jù)淺灘段航道實(shí)際情況每日發(fā)布一次。

（3）發(fā)布平臺。長江武漢航道局官網(wǎng)、微信公眾號，長江航道局官網(wǎng)。

（4）信息來源及傳遞方式。信息由各航道處航道科根據(jù)各一線維護(hù)單位上報(bào)的航道尺度后，根據(jù)流量及水情變化綜合數(shù)據(jù)分析預(yù)測，經(jīng)過部門負(fù)責(zé)人審核、單位分管領(lǐng)導(dǎo)審定后傳真至武漢航道局航道運(yùn)行處和長江航道總局值班室。

（5）信息采集與審核發(fā)布流程。長江航道維護(hù)尺度上報(bào)、發(fā)布工作由長江航道局三級航道維護(hù)單位共同完成，傳統(tǒng)的工作方式是通過紙質(zhì)文件發(fā)送傳真，逐級單位上報(bào)審核，最終由長江航道局匯總審核后以網(wǎng)頁形式對外發(fā)布。傳統(tǒng)的方式工作效率低下，不便于對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲，不利于航道維護(hù)尺度的管理和分析，無法滿足航道信息化建設(shè)的需求。

2當(dāng)前數(shù)字航道系統(tǒng)中航道尺度管理基本功能

數(shù)字航道（digital waterway）是數(shù)字地球在航道領(lǐng)域的具體應(yīng)用，是對航道空間區(qū)域、管理對象、管理活動的數(shù)字化表現(xiàn)。通過綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)、整合和應(yīng)用各種信息資源，數(shù)字航道可以實(shí)現(xiàn)航道業(yè)務(wù)流程、動態(tài)監(jiān)測管理和輔助決策服務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，為政府、企業(yè)、公眾提供高效的航道信息服務(wù)。

2.1數(shù)字航道系統(tǒng)主要功能

數(shù)字航道系統(tǒng)針對的主要對象為實(shí)際的運(yùn)輸航道，利用計(jì)算機(jī)通過對地理坐標(biāo)和空間數(shù)據(jù)的分析對航道狀況進(jìn)行描述，其主要功能為以下兩方面：其一，實(shí)現(xiàn)航道信息資源的數(shù)字化。數(shù)字航道技術(shù)主要通過利用計(jì)算機(jī)對航道信息進(jìn)行自動化的采集和分析，例如采集航道的尺度與水文數(shù)據(jù)等，并建立相應(yīng)的數(shù)字模型，為信息資源數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)提供支撐體系。其二，使航道的管理與服務(wù)體系實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。對數(shù)字資源進(jìn)行處理后，按照相關(guān)管理需求將信息資源發(fā)布于網(wǎng)絡(luò)平臺上，實(shí)現(xiàn)資源的可視化目的，進(jìn)而提升航運(yùn)的管理能力與經(jīng)濟(jì)水平。

2.2 航道尺度管理模塊功能

基于以上數(shù)字航道系統(tǒng)的主要功能，目前航道維護(hù)尺度管理模塊是其眾多功能版塊中的一個。主要完成基層單位尺度的在線上報(bào)、審核、匯總和管理，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的提取和對比，形成尺度數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。

航道尺度管理實(shí)現(xiàn)對航道尺度數(shù)據(jù)的填報(bào)、審核和發(fā)布，該模塊是整個管理平臺的核心模塊，可實(shí)現(xiàn)三級航道維護(hù)單位用戶對數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問、查看、修改、刪除，實(shí)現(xiàn)用戶和數(shù)據(jù)的分離，實(shí)現(xiàn)航道尺度數(shù)據(jù)的數(shù)字化存儲，確保數(shù)據(jù)的長久性和安全性。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各轄區(qū)重要站點(diǎn)航道尺度的基本信息，包括：所屬維護(hù)單位、水道起點(diǎn)、起點(diǎn)里程、水道終點(diǎn)、終點(diǎn)里程、水道長度、關(guān)聯(lián)水尺和實(shí)際尺度、周預(yù)報(bào)尺度、水道數(shù)據(jù)分析。

該系統(tǒng)可以對航道實(shí)際尺度的連線水深、分心水深、航道寬度、淺區(qū)位置、最淺水深等信息進(jìn)行填報(bào)和信息獲取，也可以對周預(yù)報(bào)尺度進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總、審核和展示。

綜上所述，如何利用系統(tǒng)填報(bào)、審核的尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析達(dá)到預(yù)測的功能，是整個航道尺度管理系統(tǒng)版塊需要進(jìn)行研究的內(nèi)容。

3 航道維護(hù)尺度算法分析

2017年11月，長江武漢航道局試行了航道維護(hù)尺度監(jiān)測預(yù)警表，收集轄區(qū)全水道實(shí)際維護(hù)尺度，按周進(jìn)行登記記錄，探索研究航道維護(hù)尺度運(yùn)行監(jiān)測的方式方法，初步建立了航道維護(hù)尺度運(yùn)行監(jiān)測與預(yù)報(bào)預(yù)警工作制度。現(xiàn)應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，通過計(jì)算航道維護(hù)尺度的波動系數(shù)和富余系數(shù)，初步對實(shí)際航道尺度探測與維護(hù)的合理性進(jìn)行分析。

3.1航道尺度探測合理性分析

分析方法：采用波動系數(shù)判斷航道尺度探測合理性，即以一周為一個周期，利用日航道探測尺度，計(jì)算各水道波動系數(shù)。在航標(biāo)未進(jìn)行調(diào)整的情況下，周波動系數(shù)小于等于0.1時(shí)，表示周航道探測淺區(qū)較為穩(wěn)定，航道探測水深變化與水位變化保持一致;周波動系數(shù)大于0.1、小于等于0.2時(shí)，表示周航道探測淺區(qū)有小幅沖淤變化，航道探測水深變化大體與水位變化一致;周波動系數(shù)大于0.2、小于等于0.3時(shí)，表示周航道探測淺區(qū)存在一定沖淤變化，航道探測水深變化與水位變化有一定差別;周波動系數(shù)大于0.3時(shí)，表示周航道探測淺區(qū)有較大沖淤變化，航道探測水深變化與水位變化差別較大或相反。當(dāng)周波動系數(shù)較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)注航道演變情況，同時(shí)檢查航道實(shí)測尺度的準(zhǔn)確性與合理性。

3.2航道尺度維護(hù)合理性分析

分析方法：采用富余系數(shù)判斷航道尺度維護(hù)合理性，即以一周為一個周期，利用日航道探測尺度，計(jì)算各水道富余系數(shù)。與周預(yù)報(bào)尺度對比，以富余水深小于0.5m，富余航寬大于100m為模型，所計(jì)算的富余系數(shù)為縮寬增深的標(biāo)準(zhǔn);以富余水深大于2.0m，富余航寬小于50m為模型，所計(jì)算的富余系數(shù)為縮深增寬的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)某水道航道尺度富余系數(shù)介于兩標(biāo)準(zhǔn)之間時(shí)，認(rèn)為該水道航道尺度維護(hù)較為合理;當(dāng)富余系數(shù)超過模型標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)為該水道航道尺度需要優(yōu)化調(diào)整。

3.3 航道尺度輔助決策分析

基于以上各水道的波動系數(shù)值的計(jì)算和富余系數(shù)的合理化分析兩個算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字航道系統(tǒng)中航道尺度輔助決策的分析和預(yù)測。

4結(jié)論

目前，仍存在著航道尺度信息不全、數(shù)據(jù)傳遞不及時(shí)等問題。傳統(tǒng)的航道尺度測量方式難以實(shí)時(shí)對風(fēng)險(xiǎn)航道做出預(yù)報(bào)，數(shù)字航道系統(tǒng)在航道尺度分析預(yù)測方面存在著較大的發(fā)展空間。因此，進(jìn)一步完善發(fā)展數(shù)字航道，有利于全面、高效、持續(xù)地提高長江航道的通過能力和服務(wù)水平，促進(jìn)航運(yùn)發(fā)展、提升航運(yùn)效率，為實(shí)現(xiàn)長江航運(yùn)現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。