大數(shù)據(jù)可視化分析及展現(xiàn)在珠江航運精準(zhǔn)監(jiān)管場景中的應(yīng)用研究

鐘璐潞

（交通運輸部水運科學(xué)研究院，北京 100088）

1 引言

隨著數(shù)字經(jīng)濟時代的來臨，數(shù)據(jù)已成為新型的生產(chǎn)要素，推動著數(shù)字中國的建設(shè)和發(fā)展。從國務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》可以看出，要加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，就需要充分釋放數(shù)據(jù)要素價值，堅持?jǐn)?shù)據(jù)價值導(dǎo)向和市場化機制，發(fā)揮大數(shù)據(jù)的乘數(shù)效應(yīng)，采好數(shù)據(jù)、管好數(shù)據(jù)、用好數(shù)據(jù)，激發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)潛能。因此，如何盤活數(shù)據(jù)資源、充分釋放其價值，是大數(shù)據(jù)發(fā)展的關(guān)鍵。根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》第十五章中的要求：“充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場景優(yōu)勢，促進(jìn)數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級?！?，明確指出了數(shù)據(jù)只有和行業(yè)知識相融合，找到合適的應(yīng)用場景，才能迸發(fā)出巨大潛能，推動行業(yè)、社會的發(fā)展和變革。

因此，在數(shù)字經(jīng)濟時代，場景扮演著越來越重要的角色。珠江作為我國第二大通航水系，經(jīng)過多年的信息化發(fā)展，積累了大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上，開啟了珠江航運的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，而數(shù)字場景應(yīng)用創(chuàng)新則是一個強有力的抓手，可充分發(fā)揮數(shù)字技術(shù)在航運體制機制優(yōu)化、治理能力提升的作用，從而推動珠江數(shù)字航運的發(fā)展。

2 珠江航運數(shù)據(jù)應(yīng)用場景研究

珠江航務(wù)管理局（以下簡稱“珠航局”），作為交通運輸部派出機構(gòu)，承擔(dān)著珠江水系航運行政管理職責(zé)。在數(shù)據(jù)方面，通過一系列的信息化建設(shè)和發(fā)展，積累了大量的航運業(yè)務(wù)及管理數(shù)據(jù)，并通過珠江航運綜合信息服務(wù)系統(tǒng)形成珠江航運基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫群，基本形成珠江干線電子航道“一張圖”，珠江航運數(shù)據(jù)資源“一中心”，珠江航運干線航運信息“一張網(wǎng)”的格局，在信息資源整合方面初見成效，具備了“航運業(yè)務(wù)、管理、監(jiān)管等領(lǐng)域產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)”的基本條件。

2022 年，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強數(shù)字政府建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確指出數(shù)字政府建設(shè)是推動數(shù)字中國發(fā)展的“總綱”和動力引擎，是撬動數(shù)字經(jīng)濟、推動數(shù)字社會建設(shè)的關(guān)鍵。從總體趨勢來看，順應(yīng)數(shù)字經(jīng)濟和數(shù)字政府建設(shè)，珠江航運的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級是以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)服務(wù)于珠江航運業(yè)務(wù)為核心，以應(yīng)用場景為牽引，通過數(shù)據(jù)創(chuàng)新場景，場景反哺數(shù)據(jù)，最終推進(jìn)數(shù)據(jù)資源的使用效率和效能，從而切實提升珠航局的精準(zhǔn)監(jiān)管能力和社會服務(wù)能力。

根據(jù)《珠江航運“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提到的七個重點發(fā)展領(lǐng)域和方向，依托珠航數(shù)據(jù)治理平臺的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，珠航的數(shù)字化應(yīng)用場景可在精準(zhǔn)監(jiān)管、高效服務(wù)及宏觀決策三個層面展開設(shè)計。其中，在精準(zhǔn)監(jiān)管方面，結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能、可視化等數(shù)字技術(shù)，通過豐富數(shù)字化的精準(zhǔn)監(jiān)管、運行保障應(yīng)用場景和問題解決方案，營造一個多層級、跨部門、跨區(qū)域、跨場景的全方位監(jiān)管體系，達(dá)到持續(xù)提升珠航監(jiān)管水平和保障服務(wù)效能的目的。

依據(jù)珠航局的職責(zé)及業(yè)務(wù)范圍，珠航局需要對珠江水系的航運市場進(jìn)行航管調(diào)控和秩序監(jiān)管，重點包括水系內(nèi)的省級客船運輸市場、危險品船運輸市場的監(jiān)管以及航道管理工作的監(jiān)督協(xié)調(diào)。因此，珠江航運的精準(zhǔn)監(jiān)管場景設(shè)計，可以針對船企、船舶、航道三大監(jiān)管對象，展開大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用和應(yīng)用場景設(shè)計。

圖1 珠江航運精準(zhǔn)監(jiān)管場景設(shè)計分析圖

2.1 重點船舶精準(zhǔn)監(jiān)管場景

根據(jù)珠航局對珠江水系、瓊州海峽省際客船、危險品船運輸市場的監(jiān)管職責(zé)，按照國家水上安全管理要求、水運綠色發(fā)展以及船舶運營規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過船舶的年度核查數(shù)據(jù)、經(jīng)營資質(zhì)、安全事故等數(shù)據(jù)，對珠江水系、瓊州海峽省際客船、危險品船以及長期停運重新投入運營的船舶展開立體化監(jiān)督管理，并輔助日常檢查及專項檢查工作。

（1）重點船舶篩查：根據(jù)船舶基礎(chǔ)信息，篩查出四類重點船舶、發(fā)生過事故的船舶、存在船舶違規(guī)記錄的船舶、長期停運船舶，形成重點船舶監(jiān)管目錄。篩查條件包括：①四類重點船舶篩選。從船舶基礎(chǔ)信息中篩選船舶類型為客船、危險品船、砂石船、易流態(tài)貨物船舶的四類重點船舶；②發(fā)生過事故船舶篩選。從安全事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)中篩選出出現(xiàn)過事故的船舶名稱；③違章船舶篩選。從船舶基礎(chǔ)信息中篩選存在船舶違規(guī)記錄的船舶；④低頻運行及長期停運船舶篩選。從船舶動態(tài)信息中篩選出低頻運行及長期停運船舶。

（2）根據(jù)重點船舶監(jiān)管目錄中的船舶，根據(jù)獲取的船舶基礎(chǔ)信息以及船舶位置信息數(shù)據(jù)，針對在航船舶從證照基本信息庫中提取行政許可證信息進(jìn)行監(jiān)督檢查，對于不符合要求的船舶形成整改通知書，并通過短信等方式通知相關(guān)人員。

（3）全域可視化監(jiān)管：集成各類需要重點監(jiān)管的船舶信息、水文氣象信息，通過電子海圖匯集于一張圖上，直觀顯示重點船舶監(jiān)管的信息數(shù)據(jù)。此外，通過顏色區(qū)分，標(biāo)明存在問題需要重點監(jiān)管的船舶，方便監(jiān)管人員進(jìn)一步開展監(jiān)督檢查工作。

（4）過閘重點船舶檢查：根據(jù)地圖船舶位置，針對需要過閘的危險品船，依據(jù)《?；反斑^閘安全管理》相關(guān)規(guī)定，為過閘船舶提供安全自查列表，提醒過閘船舶安全自查；此外，為安全檢查工作人員提供相關(guān)的過閘安檢事項和檢查列表。

2.2 重點企業(yè)精準(zhǔn)監(jiān)管場景

依據(jù)珠航的管理職責(zé)，受部委托，需負(fù)責(zé)珠江水系航運市場宏觀調(diào)控和秩序監(jiān)督管理，實施瓊州海峽省際客船、危險品船運輸市場監(jiān)督管理工作。通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用，可建設(shè)珠江水系的省級客船、危險品船企業(yè)的智能化監(jiān)管，從公司源頭落實安全管理各項制度。

（1）省際客船、危險品船運輸經(jīng)營人誠信監(jiān)管。根據(jù)船舶違規(guī)記錄，篩選出存在失信行為的船企名稱、船舶名稱、失信行為類別（違反船舶航行、停泊、作業(yè)管理、違反防治船舶污染水域監(jiān)管）、違法行為說明、失信行為時間等信息，形成“省際客船、水系省際危險品船運輸經(jīng)營人所屬船舶失信行為匯總表”，從而實現(xiàn)對珠江水系運輸市場整體經(jīng)營情況以及經(jīng)營人的整體情況掌握。

（2）運營存在問題分析。根據(jù)失信行為匯總表，對表中的船企以及失信船舶存在的問題進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果一鍵下發(fā)至相關(guān)企業(yè)。

（3）聯(lián)動閉環(huán)處置管理。企業(yè)根據(jù)實際情況進(jìn)行反饋和自動跟蹤監(jiān)督檢查，從而輔助監(jiān)管人員對重點監(jiān)管企業(yè)的運輸許可證、人員配備證明材料以及相關(guān)的運營計劃等實際情況的督察以及相關(guān)責(zé)任落實情況，實現(xiàn)聯(lián)動閉環(huán)的監(jiān)督管理。

2.3 重點航段精準(zhǔn)監(jiān)管場景

珠江水系支流眾多、河水豐盈，給珠江的航運發(fā)展提供了優(yōu)越條件。航道的水位信息，是航道尺度、船舶安全航行、航道承載力的重要因素。根據(jù)珠江流域所處位置及氣象環(huán)境，其水位與降雨相應(yīng)，4～9 月為最高水位，10～3 月為枯水期，約占年徑流量的20%。在枯水期，淺灘航道水深不足，易導(dǎo)致船舶擱淺、航道擁堵事件，水運優(yōu)勢難以發(fā)揮。

因此，根據(jù)航道的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)以及氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合空間特征和時態(tài)特征，采用時空數(shù)據(jù)分析模型，利用GIS 在空間分析的優(yōu)勢，可以得出各航道區(qū)段水深變化時空分布特征，從而直觀反映航道水深變化規(guī)律和趨勢；此外，根據(jù)歷年的水上交通事故數(shù)據(jù)，識別易發(fā)生事故航段以及分析事故發(fā)生原因；結(jié)合各航段的水文氣象時空特點以及船舶在該航段的航行特征及事故原因，識別問題較為突出的水域，并建立對應(yīng)的應(yīng)對措施庫，為航道網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)和維護(hù)、西江航運干線通航保暢工作等提供重要技術(shù)參考。

（1）基于GIS 的水文氣象時空數(shù)據(jù)建模及分析。針對水位時空的影響因素眾多、規(guī)則復(fù)雜，采用水文氣象時空數(shù)據(jù)模型，在歷年各航段的水深監(jiān)測數(shù)據(jù)、斷面線數(shù)據(jù)、輔助的矢量GIS 數(shù)據(jù)等水文氣象數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析特征量與水文數(shù)據(jù)間的關(guān)系，從而挖掘出水文時序月/季/年在不同航段的變化信息。

（2）各航段水上交通事故分析?；跉v年的水上交通事故及事件數(shù)據(jù)，根據(jù)事故發(fā)生的時空數(shù)據(jù)及事故原因，挖掘出易發(fā)生事故航段及時間特點，并結(jié)合水文氣象特點，挖掘出易造成船舶擱淺、擁堵事件的重點航段及時段，并分析時空下的船舶航行特征。

（3）重點航段趨勢判斷及措施庫建設(shè)。根據(jù)易擱淺、擁堵重點航段的水文氣象時空分析，并結(jié)合未來水文氣象的變化趨勢以及航行船舶流量趨勢判斷，建立對應(yīng)的應(yīng)對措施庫，從而進(jìn)一步提高航道的運力。

3 珠江航運大數(shù)據(jù)場景可視化研究

數(shù)據(jù)時代，大數(shù)據(jù)可視化是大量數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果直觀展示并快速獲取信息的重要環(huán)節(jié)。珠江航運大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景，可利用圖形、圖像處理、計算機視覺、用戶界面等圖形化技術(shù)手段，準(zhǔn)確、清晰、直觀地將數(shù)據(jù)分析結(jié)果表達(dá)，從而更好地幫助珠航局理解數(shù)據(jù)分析結(jié)果，有效推進(jìn)航運數(shù)字化轉(zhuǎn)型和相關(guān)航運監(jiān)管工作。

在珠江航運場景可視化設(shè)計，是在航運數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合珠航管理部門的監(jiān)管需求，以場景目標(biāo)為驅(qū)動，利用GIS 空間數(shù)據(jù)可視化技術(shù)及數(shù)據(jù)實時渲染技術(shù)，將分析指標(biāo)及指標(biāo)關(guān)系具象化和圖形化，并結(jié)合數(shù)據(jù)應(yīng)用場景進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)及指標(biāo)的展現(xiàn)和場景化實時交互，從而使珠江航運監(jiān)管人員更好地感知數(shù)據(jù)。

（1）在重點船舶精準(zhǔn)監(jiān)管場景可視化設(shè)計中，需要對篩選出的重點船舶實時位置通過圖形化展現(xiàn)技術(shù)在珠江水系地圖上進(jìn)行實時顯示，并通過鼠標(biāo)互動方式顯示船舶相關(guān)信息。針對行政許可證不符合要求的船舶變色重點顯示，提示監(jiān)管人員展開進(jìn)一步的核實和監(jiān)督檢查工作，從而實現(xiàn)珠江水系全域重點船舶實時監(jiān)管。針對需要過閘的重點監(jiān)管船舶，通過高亮方式突出顯示，并針對需要過閘的危險品船相關(guān)的貨物、人員等基礎(chǔ)信息以及過閘安檢查意事項和檢查列表推送給安全檢查工作人員。

（2）在重點企業(yè)精準(zhǔn)監(jiān)管場景可視化設(shè)計中，可在重點船舶顯示圖層的基礎(chǔ)上，通過圖表聯(lián)動方式關(guān)聯(lián)顯示相關(guān)船企的基本信息及整體經(jīng)營情況；此外，將船企、失信船舶存在問題分析結(jié)果進(jìn)行分類顯示及查看，便于監(jiān)管人員更快速地落實相關(guān)責(zé)任和閉環(huán)處置管理。

（3）在重點航段精準(zhǔn)監(jiān)管場景設(shè)計中，由于涉及時間和空間兩個維度，因此空間維度運用GIS 空間數(shù)據(jù)可視化將珠江水系地圖作為背景呈現(xiàn)易發(fā)生水上交通事故的重點航段，并用藍(lán)色、綠色、黃色、橙色、紅色區(qū)分五個事故等級，形成易發(fā)生事故航道分布圖。針對橙色和紅色易發(fā)航道，通過鼠標(biāo)移動顯示航道的基礎(chǔ)信息以及船舶航行規(guī)律。時間維度的水文氣象時空數(shù)據(jù)分析結(jié)果利用時空立方體可視化技術(shù)，在重點航段顯示隨時間變化的水文氣象變化規(guī)律，并通過場景化實時交互技術(shù)展現(xiàn)存在影響通航的水文氣象預(yù)警并及時向相關(guān)監(jiān)管人員推送相應(yīng)的管理措施。

4 結(jié)語

本文基于數(shù)字中國建設(shè)的發(fā)展趨勢，結(jié)合珠江航運監(jiān)管工作的實際需求，在數(shù)據(jù)驅(qū)動下開發(fā)精準(zhǔn)監(jiān)管數(shù)據(jù)應(yīng)用場景及可視化展現(xiàn)，實現(xiàn)珠江航運重點船舶、重點航道、重點企業(yè)的數(shù)字化、智能化的精準(zhǔn)管理，對促進(jìn)珠江航運的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展有著積極作用。