◎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、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(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)勢突出，但內(nèi)河航道信息化建設(shè)起步晚，發(fā)展水平相對落后。隨著我國航道信息化建設(shè)的逐步推進(jìn)，以長江為代表的內(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，必須先建立對航道要素的統(tǒng)一認(rèn)識。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，將長江航道的感知要素分為航道本身要素以及對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)上對內(nèi)河航道要素進(jìn)行梳理，用線分類法對325個(gè)航道要素進(jìn)行歸屬，并分為大、中、小三級，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)祥通過對長江航道元數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合考慮長江航道基礎(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)信息屬性的長江航道要素的內(nèi)容框架，將長江航道要素?cái)?shù)據(jù)劃為7個(gè)一級分類、38個(gè)二級分類。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：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)澐譃榫糯箢悾汉降?、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)工程測量規(guī)范》在繪圖圖式符號方面，對水運(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)，在航道測繪方面針對性強(qiáng)?！堕L江電子航道圖制作規(guī)范》是針對長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)庫為核心，整合長江全線航標(biāo)、水深、礙航物等航道基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，對長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，對內(nèi)河電子航道圖制作中使用特性物標(biāo)、屬性對數(shù)據(jù)源包含的實(shí)體進(jìn)行編碼，對常見的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)工程測量規(guī)范》針對性較強(qiáng)，是水運(yùn)測量方面的規(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)的方式存儲和內(nèi)河電子航道圖制作應(yīng)用。目前，我國還沒有統(tǒng)一內(nèi)河電子航道圖制作的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，《長江電子航道圖制作規(guī)范》它僅是針對長江，對長江上物標(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)雜的一對多，多對一等對應(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，對航道要素重要程度和使用頻率進(jìn)行評估，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，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)。