淺談長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)GPS功能在航道維護(hù)管理中應(yīng)用

周軍，張飛

摘 要：電子航道圖系統(tǒng)GPS功能在航道維護(hù)管理中得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)長(zhǎng)江電子航道圖及數(shù)字航道遙測(cè)遙控終端GPS功能應(yīng)用實(shí)例，分析系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策。GPS功能在電子航道圖系統(tǒng)在航道管理中實(shí)現(xiàn)了電子航道圖GPS功能在航道維護(hù)定點(diǎn)設(shè)標(biāo)導(dǎo)航應(yīng)用、可視距離信息顯示等功能，為航道維護(hù)提供更加豐富、實(shí)用的助航及管理服務(wù)。

關(guān)鍵詞：電子航道圖；GPS功能；航道管理及應(yīng)用

前言

長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)的研發(fā)采用GPS功能研發(fā)經(jīng)歷了長(zhǎng)江電子航道圖1.0版系統(tǒng)、2.0版系統(tǒng)和3.0版系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和GPS功能不同方法組成的系統(tǒng)，是支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示的技術(shù)系統(tǒng)。

航道維護(hù)管理，是指通過(guò)科學(xué)合理的航標(biāo)配置、航道整治工程和航道應(yīng)急救援來(lái)滿足與航道等級(jí)相對(duì)應(yīng)的通航尺度計(jì)算、通航保證率，確保船舶安全航行、航道安全暢通的維護(hù)管理工作。

1 GPS在航道維護(hù)管理中可實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用

通過(guò)數(shù)字航道圖信息系統(tǒng)對(duì)航道空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析后直接使用的數(shù)字航道圖。該數(shù)字航道圖可顯示查詢水深點(diǎn)、灘險(xiǎn)、礁石、助航標(biāo)志、所有臨河和跨河建筑、沿河地質(zhì)情況、植被等與航道相關(guān)的地物的地理數(shù)據(jù)，且能隨比例尺在一定比例范圍內(nèi)任意放大或縮小，來(lái)顯示不同圖層的數(shù)據(jù)。

2 航道維護(hù)管理

2.1 航標(biāo)配布設(shè)置應(yīng)用

航標(biāo)配布是航道維護(hù)管理中的重要內(nèi)容，是根據(jù)江河、湖泊、水庫(kù)的具體航行條件，簡(jiǎn)單明了地指出安全、經(jīng)濟(jì)而又便于船舶航行的航道。配布航標(biāo)應(yīng)注意岸標(biāo)與浮標(biāo)之間的有效結(jié)合，使每一個(gè)標(biāo)志發(fā)揮最大作用。航標(biāo)設(shè)置位置的確定，可以通過(guò)GPS分析查詢模型快速實(shí)現(xiàn)?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)中的地理空間數(shù)據(jù)記錄著每一個(gè)地物準(zhǔn)確的數(shù)字描述。

分析查詢模型可以提取數(shù)據(jù)庫(kù)中與航標(biāo)相關(guān)空間數(shù)據(jù)供航標(biāo)選址分析查詢。輸入查詢條件（航標(biāo)設(shè)置的最小最大距離、設(shè)置航標(biāo)的高程、設(shè)標(biāo)要求的地質(zhì)情況、水流方向和流速等），就可以選擇、抽取符合條件的數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定符合航標(biāo)設(shè)置條件的精確地理坐標(biāo)。

2.2 航標(biāo)維護(hù)管理方面的應(yīng)用

利用3.0電子航道圖終端設(shè)備讀取航標(biāo)運(yùn)行狀況的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最終到達(dá)并存儲(chǔ)至GPS系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，之后將航標(biāo)位置定位的數(shù)據(jù)反饋到終端設(shè)備發(fā)回的數(shù)據(jù)在電子航道圖中進(jìn)行顯示，這就能實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.3 航道維護(hù)管理應(yīng)用

三峽庫(kù)區(qū)蓄水后，轄區(qū)霧情增多、江面寬、大多岸線看不到凸咀和岸形。特別是夜間航標(biāo)燈熄滅后不好找標(biāo)志船，浮標(biāo)流失還原設(shè)置不好定位。通過(guò)船用終端電子航道圖3.0版本系統(tǒng)設(shè)備消除以往憑經(jīng)驗(yàn)定位移設(shè)航標(biāo)，拋錨水域水深不均鋼纜長(zhǎng)度不容易精確掌握，設(shè)標(biāo)作業(yè)時(shí)遇到突發(fā)不良?xì)夂?、風(fēng)浪大、本船搖擺傾斜顛簸大，水下礙航物難以精確到位。為減少拋錨過(guò)程重復(fù)返工定位和拋錨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)利用3.0電子航道圖船用終端GPS系統(tǒng)為航標(biāo)失常快捷安全精確定位恢復(fù)設(shè)標(biāo)，消除不良?xì)夂驐l件下航道維護(hù)安全隱患。

3 長(zhǎng)江航道電子航道圖GPS功能應(yīng)用實(shí)例

3.1 電子航道圖數(shù)字航道系統(tǒng)

該系統(tǒng)利用實(shí)測(cè)CAD航道圖，將圖中的各種物標(biāo)按照點(diǎn)、線、面分為3類，并制作成數(shù)字航道圖。該數(shù)字航道圖能顯示航道中的水深、灘險(xiǎn)、等高線、過(guò)河管線、臨河建筑等地物及其屬性數(shù)據(jù)。

航道的相關(guān)地理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化，需要對(duì)數(shù)字航道圖進(jìn)行編輯和修改。完整的航道圖是由許多個(gè)圖幅組成的，編輯時(shí)工作量比較大，所以電子航道圖GPS功能在數(shù)字航道圖系統(tǒng)的編輯和修改是以任務(wù)的形式來(lái)分派的，指定的圖幅分派給指定的人員來(lái)完成。

電子航道圖系統(tǒng)結(jié)合GPS系統(tǒng)的應(yīng)用。安裝在航標(biāo)上的GPS終端將航標(biāo)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)回收并存入航道GPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，最終實(shí)現(xiàn)在數(shù)字航道圖中顯示航標(biāo)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。

航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的航標(biāo)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：燈器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、燈質(zhì)數(shù)據(jù)、太陽(yáng)能板的工作電壓電流數(shù)據(jù)。當(dāng)這些被監(jiān)測(cè)的航標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，在監(jiān)控系統(tǒng)顯示界面發(fā)出警報(bào)，提示出錯(cuò)類型，顯示出錯(cuò)的具體數(shù)據(jù)，并幫助選擇合適的解決方法。

3.2 電子航道圖終端GPS功能應(yīng)用中存在的問(wèn)題及對(duì)策

3.2.1 存在的問(wèn)題

（1）系統(tǒng)應(yīng)用維護(hù)的技術(shù)力量薄弱。系統(tǒng)操作應(yīng)用人員知識(shí)水平有限，特別是運(yùn)營(yíng)船舶缺乏專業(yè)知識(shí)，在社會(huì)船舶中還未得到全面推廣。（2）電子航道圖系統(tǒng)GPS功能單一。長(zhǎng)江航運(yùn)船舶對(duì)電子航道圖應(yīng)用認(rèn)識(shí)不夠，基本還停留在直觀紙質(zhì)航道圖，且對(duì)系統(tǒng)故障無(wú)法排除。（3）大家對(duì)電子航道圖GPS功能只局限最基本的定位功能，而其中的查詢及導(dǎo)航、測(cè)距、險(xiǎn)情救援、礙航物標(biāo)注、航道維護(hù)中遠(yuǎn)程定點(diǎn)指揮、拋錨設(shè)標(biāo)還未得到有效應(yīng)用。

3.2.2 對(duì)策分析

（1）引進(jìn)專業(yè)人才，加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)能力，提高系統(tǒng)應(yīng)用水平，挖掘系統(tǒng)應(yīng)用潛能；加強(qiáng)應(yīng)用人員培訓(xùn)，培養(yǎng)一批業(yè)務(wù)能力過(guò)硬的操作人員，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，及時(shí)解決系統(tǒng)問(wèn)題。（2）從航道維護(hù)管理工作實(shí)際出發(fā)，開(kāi)發(fā)適合航道工作開(kāi)展的系統(tǒng)功能，豐富系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立適用于航道管理的系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)航道工作的全面信息化、系統(tǒng)化。（3）優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增加系統(tǒng)尚未對(duì)立的航道相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)系統(tǒng)顯示功能，細(xì)化航道圖標(biāo)顯示，使電子航道圖上GPS功能更形象、直觀。

3.2 應(yīng)用前景

3.2.1 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新

航道維護(hù)管理中頻繁變化的河床淤積礙航變化位置在顯示過(guò)程中應(yīng)該將這一變化自動(dòng)反應(yīng)出來(lái)。長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)GPS系統(tǒng)相關(guān)功能有助于最大限度利用航道的“水深、水面、水流”?！八睢敝负降郎疃?，“水面”指航道寬度，“水流”指水的流速?！八?、水面、水流”的最大限度利用可以從根本上提升長(zhǎng)江航道服務(wù)于沿江經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的質(zhì)量，同時(shí)最大限度利用航道自然尺度，有利于提高航道通過(guò)能力。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)河流、河床演變的監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)收集河流演變的相關(guān)數(shù)據(jù)（河床地質(zhì)、流量流速、河底流沙情況等），通過(guò)電子航道圖GPS發(fā)展預(yù)測(cè)模型，可以分析預(yù)測(cè)河流、河床未來(lái)的形態(tài)變化。

3.2.3 由專題航道導(dǎo)航功能，逐步完善成為綜合型服務(wù)社會(huì)船舶根據(jù)需求，逐步由GPS轉(zhuǎn)換為北斗導(dǎo)航等系統(tǒng)，將長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)向北斗衛(wèi)星逐漸轉(zhuǎn)變完善，不僅可以用于航道維護(hù)管理，還可以用于城市規(guī)劃建設(shè)、環(huán)境污染防汛分析、地質(zhì)災(zāi)害分析等各個(gè)領(lǐng)域。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，GPS便捷、強(qiáng)大的分析定位、輔助決策功能也越來(lái)越突顯優(yōu)勢(shì)。GPS在航道維護(hù)管理中的應(yīng)用將加快推動(dòng)航道事業(yè)的發(fā)展，真正體現(xiàn)了航道事業(yè)“科學(xué)發(fā)展”和“又好又快發(fā)展”的理念。

參考文獻(xiàn)

[1]《長(zhǎng)江電子航道圖制作規(guī)范》（JT/T765-2009）

[2]《長(zhǎng)江電子航道圖生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)》

[3]《長(zhǎng)江干線電子航道圖公共服務(wù)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)》

[4]《長(zhǎng)江電子航道圖管理規(guī)定及維護(hù)規(guī)程》

[5]《長(zhǎng)江電子航道圖應(yīng)用服務(wù)管理辦法》

[6]《長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)運(yùn)行條件下航道維護(hù)管理規(guī)定（試行）》

[7]《長(zhǎng)江電子航道圖系統(tǒng)運(yùn)行條件下航道維護(hù)技術(shù)規(guī)范》

[8]GB5863-93.內(nèi)河助航標(biāo)志[S].