◎李倩 中鐵建港航局集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司

1.前言

水運(yùn)是我國(guó)綜合交通運(yùn)輸體系和水資源綜合利用的重要部分，隨著《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》、“一帶一路”建設(shè)，內(nèi)河航道從傳統(tǒng)的航道養(yǎng)護(hù)管理模式向綠色化、信息化、智能化轉(zhuǎn)變，對(duì)內(nèi)河航道提出了更高的戰(zhàn)略要求，內(nèi)河航道不僅要發(fā)揮水運(yùn)比較優(yōu)勢(shì)和潛力，還要提升航道公共服務(wù)能力，推進(jìn)航道建管養(yǎng)全過程綠色發(fā)展，加快港航數(shù)字化、智慧化發(fā)展，為建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供有力支撐。

與公路、鐵路等其他交通領(lǐng)域相比，內(nèi)河航運(yùn)成本低、運(yùn)量大、占地少、投資省和污染小的綜合優(yōu)勢(shì)突出，但內(nèi)河航道信息化建設(shè)起步晚，發(fā)展水平相對(duì)落后。隨著我國(guó)航道信息化建設(shè)的逐步推進(jìn)，以長(zhǎng)江為代表的內(nèi)河航道信息化水平不斷提升，尤其在電子航道圖的研發(fā)與應(yīng)用方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，自主研發(fā)了集數(shù)據(jù)生產(chǎn)、更新與服務(wù)于一體的長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、生產(chǎn)流程、數(shù)據(jù)模型、服務(wù)方式等多個(gè)方面取得突破性進(jìn)展，給傳統(tǒng)航運(yùn)業(yè)帶來了全新的變革，是內(nèi)河航道現(xiàn)代化建設(shè)的重要發(fā)展里程碑，內(nèi)河航道主管部門、水運(yùn)相關(guān)企事業(yè)單位正在大力開展電子航道圖、數(shù)字航道以及水運(yùn)信息化建設(shè)。各涉水部門大多針對(duì)水運(yùn)資源開發(fā)、水上環(huán)境保護(hù)、海事監(jiān)管、漁政管理、引航調(diào)度等各自需求建設(shè)和使用了各種相關(guān)的地理信息應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)基礎(chǔ)的內(nèi)河航道空間地理信息的需求越來越大，主要突出表現(xiàn)在內(nèi)河航道地理信息系統(tǒng)建設(shè)及二次應(yīng)用開發(fā)，內(nèi)河電子航道圖的生產(chǎn)和導(dǎo)航應(yīng)用。電子航道圖是指利用計(jì)算機(jī)、地理信息等技術(shù)，將航道各要素信息進(jìn)行技術(shù)處理，制作而成的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化的專題地圖。電子航道圖是航道智慧化、數(shù)字化建設(shè)的核心內(nèi)容和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，航道要素種類繁多，涵蓋范圍廣，隨著社會(huì)的發(fā)展和各種新技術(shù)的出現(xiàn)，更是誕生了眾多與航道相關(guān)的新興事物，必須先建立對(duì)航道要素的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。航道要素主要包含航道類型、通航標(biāo)準(zhǔn)、航道尺度、導(dǎo)助航設(shè)施、整治建筑物、通航建筑物、跨（過）河建筑物、攔河建筑物、與航道有關(guān)的水文氣象、航道營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)等，是一個(gè)龐雜的海量數(shù)據(jù)，各種航道基礎(chǔ)要素大多要以電子航道圖為依據(jù)，以數(shù)字化信息化的方式展現(xiàn)，內(nèi)河航道要素的分類體系與編碼標(biāo)準(zhǔn)，是制作內(nèi)河電子航道圖的基礎(chǔ)，也是決定電子航道圖質(zhì)量的重要因素之一。

2.內(nèi)河航道要素分類研究

呂永祥從航道要素感知需求來分析，將長(zhǎng)江航道的感知要素分為航道本身要素以及對(duì)航道直接影響的要素，從而分為航道河床、水文狀況、航標(biāo)、通航建筑、通航船舶、船舶交通信息以及氣象信息等6類。魏曦等根據(jù)內(nèi)河航道管理和電子航道圖生產(chǎn)制作的需求，結(jié)合我國(guó)航道特點(diǎn)以及要素的實(shí)際情況，在現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對(duì)內(nèi)河航道要素進(jìn)行梳理，用線分類法對(duì)325個(gè)航道要素進(jìn)行歸屬，并分為大、中、小三級(jí)，建立符合生產(chǎn)和應(yīng)用需要的航道要素分類體系。李學(xué)祥通過對(duì)長(zhǎng)江航道元數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合考慮長(zhǎng)江航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集情況、航道維護(hù)管理資源調(diào)配和科學(xué)決策、提升航道綜合信息服務(wù)能力的需要，確立了9項(xiàng)信息屬性的長(zhǎng)江航道要素的內(nèi)容框架，將長(zhǎng)江航道要素?cái)?shù)據(jù)劃為7個(gè)一級(jí)分類、38個(gè)二級(jí)分類。袁兵在研究航道要素感知的高精度定位技術(shù)時(shí)，從航道維護(hù)管理和綜合服務(wù)的需求出發(fā)，將水流條件、航標(biāo)、水位水深、航道地形、礙航物及能見度定為典型航道要素。

圖1 研究技術(shù)路線

在要素分類標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，主要是集中在一些國(guó)標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。如：《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》要素分類采用線分類法，要素類型按從屬關(guān)系依次分為四級(jí)：大類、中類、小類、子類，分類編碼采用6位十進(jìn)制數(shù)字碼，其分類要素應(yīng)用面比較廣，涉及到多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?！督煌ㄐ畔⒒A(chǔ)數(shù)據(jù)元第4部分：航道信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元》根據(jù)航道管理對(duì)象和管理業(yè)務(wù)信息的基本內(nèi)容和屬性將航道信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元?jiǎng)澐譃榫糯箢?，包含：航道、樞紐、整治建筑物、錨地、過河（海）建筑物、臨河（海）建筑物、航標(biāo)、航道管理機(jī)構(gòu)、通航安全管理?！端\(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》在繪圖圖式符號(hào)方面，對(duì)水運(yùn)工程涉及到的要素以圖式的方式進(jìn)行了分類，分類詳細(xì)，在航道測(cè)繪方面針對(duì)性強(qiáng)。《長(zhǎng)江電子航道圖制作規(guī)范》是針對(duì)長(zhǎng)江電子航道圖制作與生產(chǎn)的規(guī)范，以空間地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，整合長(zhǎng)江全線航標(biāo)、水深、礙航物等航道基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，對(duì)長(zhǎng)江航道要素采用線分類法擴(kuò)展了物標(biāo)與屬性定義，現(xiàn)已應(yīng)用于實(shí)踐?！秲?nèi)河電子航道圖技術(shù)規(guī)范》建立了符合內(nèi)河航道管理和電子航道圖生產(chǎn)與應(yīng)用需要的航道要素分類與編碼規(guī)范，對(duì)內(nèi)河電子航道圖制作中使用特性物標(biāo)、屬性對(duì)數(shù)據(jù)源包含的實(shí)體進(jìn)行編碼，對(duì)常見的286個(gè)實(shí)體按照9個(gè)類別，詳細(xì)規(guī)定了每個(gè)實(shí)體編碼的方法。

3.航道要素分類研究目前存在的問題

內(nèi)河航道要素分類與編碼是制作內(nèi)河電子航道圖的基礎(chǔ)，在要素分類體系研究方面，雖然在一些國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、航道管理部門等有一系列的要素分類規(guī)范，但這些規(guī)范的目的和應(yīng)用范圍的不同，在內(nèi)河航道要素分類與編碼方面還存在一些問題。

《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》是對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與編碼，要素層次較高，在水運(yùn)行業(yè)對(duì)航道信息需求上耦合度不高，在航道要素上分類不詳細(xì)，不能滿足內(nèi)河航道要素分類的具體應(yīng)用需求?！端\(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》針對(duì)性較強(qiáng)，是水運(yùn)測(cè)量方面的規(guī)范，航道要素分類層次結(jié)構(gòu)不明顯，不是以地理信息數(shù)據(jù)為框架的要素分類，在要素分類上主要以圖式形式來表現(xiàn)各種要素，存在同一類別地物由于繪圖符號(hào)的不同被重復(fù)分類的情況，不適用于以面向地理信息數(shù)據(jù)的方式存儲(chǔ)和內(nèi)河電子航道圖制作應(yīng)用。目前，我國(guó)還沒有統(tǒng)一內(nèi)河電子航道圖制作的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，《長(zhǎng)江電子航道圖制作規(guī)范》它僅是針對(duì)長(zhǎng)江，對(duì)長(zhǎng)江上物標(biāo)及其屬性進(jìn)行分類。由于在電子航道圖航道要素體系分類和電子航道圖格式、內(nèi)容上的差異，與其他水系之間不兼容?！秲?nèi)河電子航道圖技術(shù)規(guī)范》借鑒有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合電子航道圖制作實(shí)際，規(guī)定了內(nèi)河電子航道圖制作中物標(biāo)與屬性，其內(nèi)河航道要素分類主要是針對(duì)航道實(shí)際地理地物進(jìn)行的分類。以地理地物形式展現(xiàn)表達(dá)的地理要素分類需將航道要素與航道有關(guān)的物標(biāo)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，由于航道要素是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)，航道有關(guān)的物標(biāo)種類也繁多，在電子航道圖生產(chǎn)制作中要確定每一種航道要素對(duì)應(yīng)的物標(biāo)和屬性，是比較繁雜困難的工作，處理航道要素與物標(biāo)、屬性之間復(fù)雜的一對(duì)多，多對(duì)一等對(duì)應(yīng)關(guān)系是將是需要解決的問題。

4.研究方法

關(guān)于內(nèi)河航道要素分類，還沒有統(tǒng)一的內(nèi)河航道要素分類體系與編碼標(biāo)準(zhǔn)。通過收集整理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、文獻(xiàn)資料，開展區(qū)域性調(diào)研工作，明確需要納入分類體系的航道要素，對(duì)航道要素重要程度和使用頻率進(jìn)行評(píng)估，梳理形成航道要素集合，結(jié)合調(diào)研情況，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，確定要素分類的方法，對(duì)要素進(jìn)行層次梳理，形成航道要素分類體系標(biāo)準(zhǔn)及編碼標(biāo)準(zhǔn)。

（1）調(diào)研與航道相關(guān)部門和企業(yè)，摸清航道要素的需求和痛點(diǎn)；

（2）收集航道要素資料，分析整理需求，制定航道要素的涵蓋范圍；

（3）整理航道相關(guān)的靜態(tài)元素及動(dòng)態(tài)屬性，研究確定各航道要素的規(guī)范命名提出一套全面、合理的航道要素分類方法；

（4）利用試點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行編碼合理性驗(yàn)證，反復(fù)修改完善；

（5）總結(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行編碼標(biāo)準(zhǔn)制定，形成航道要素分類及編碼標(biāo)準(zhǔn)體系。

5.結(jié)論

航道要素包含的信息量大，要素分類標(biāo)準(zhǔn)的確定是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)的工程，要建立一套統(tǒng)一的內(nèi)河航道要素分類體系以及編碼標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)的航道圖系統(tǒng)，降低航道信息要素標(biāo)準(zhǔn)的分散、不統(tǒng)一、不對(duì)稱強(qiáng)度，減少航道信息化應(yīng)用中的重復(fù)溝通、數(shù)據(jù)對(duì)接成本。形成面向行業(yè)管理、建設(shè)、綜合服務(wù)構(gòu)建相應(yīng)的應(yīng)用及服務(wù)綜合平臺(tái)，逐步實(shí)現(xiàn)管理在線化、監(jiān)管精準(zhǔn)化、服務(wù)便捷化，為推進(jìn)航道數(shù)字化、智能化、信息化提供支撐，實(shí)現(xiàn)航道養(yǎng)護(hù)管理和信息服務(wù)現(xiàn)代化，提高航道管理維護(hù)效能和服務(wù)品質(zhì)。