航道维护尺度管理系统的设计
王雅琴
摘 要：针对长江航道维护尺度信息化管理的需求，设计并利用长江航道维护尺度管理平台实现了长江航道维护尺度的分析与预测。管理平台的成功运行，证实了本文多提方法在航道尺度的分析预测上具有可应用性，提高了长江航道维护尺度管理的规范性、科学性和便捷性。
关键词：航道尺度;尺度预测;数字航道系统
中图分类号：U612? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）07-0045-02
航道尺度信息表征了航道条件，可以使航道维护管理部门有效地掌握河床的变化情况，实时地对风险航道做出预警和预报。因此设计出能实现航道尺度分析与预测的管理平台，对航道管理部门有着重要意义。
周航道尺度预报是船舶装载的重要依据，也是船舶用户最为关心的维护技术指标。实际航道水深每增加“一寸水”就等于增加“一寸水的运力”，就会给船舶用户带来“一寸水的经济效益”。航运企业对航道维护服务有着航道维护水深、航道信息发布、航道航标维护质量、航道通航安全的需求，这无疑对航道局的航道尺度发布的及时性准确性等有着高标准的要求，因此航道局亟需提高对外服务的质量，完善航道信息发布机制。
1 航道尺度的发布审核
（1）信息内容。航道尺度：周航道维护尺度预报，航道浅滩段每日实际维护尺度，发布的信息内容应包括航道内最浅水深和最窄航宽。周航道尺度预报主要内容包括大埠街至上巢湖4个河段的当月计划维护水深，下周维护尺度预报（水深×宽度），河段内主要浅水道名称、尺度预报（水深×宽度）、测时水位、水位站（航行水尺）名称、探测时间。航道浅滩段每日实际维护尺度当浅滩段航道水深、宽度接近、低于维护标准时或低于季节性海轮航道可望维护尺度时，应每天发布航道浅滩段实际水深和最窄宽度。
（2）发布频次。一周航道维护尺度原则上每周五17：00前发布一次，当预报周期内发生水位、河床突变以及航道尺度有较大变化时，应及时发布航道维护尺度预报更新信息。航道浅滩段每日实际维护尺度根据浅滩段航道实际情况每日发布一次。
（3）发布平台。长江武汉航道局官网、微信公众号，长江航道局官网。
（4）信息来源及传递方式。信息由各航道处航道科根据各一线维护单位上报的航道尺度后，根据流量及水情变化综合数据分析预测，经过部门负责人审核、单位分管领导审定后传真至武汉航道局航道运行处和长江航道总局值班室。
（5）信息采集与审核发布流程。长江航道维护尺度上报、发布工作由长江航道局三级航道维护单位共同完成，传统的工作方式是通过纸质文件发送传真，逐级单位上报审核，最终由长江航道局汇总审核后以网页形式对外发布。传统的方式工作效率低下，不便于对历史数据进行有效存储，不利于航道维护尺度的管理和分析，无法满足航道信息化建设的需求。
2当前数字航道系统中航道尺度管理基本功能
数字航道（digital waterway）是数字地球在航道领域的具体应用，是对航道空间区域、管理对象、管理活动的数字化表现。通过综合运用现代信息技术，开发、整合和应用各种信息资源，数字航道可以实现航道业务流程、动态监测管理和辅助决策服务的数字化、网络化，为政府、企业、公众提供高效的航道信息服务。
2.1数字航道系统主要功能
数字航道系统针对的主要对象为实际的运输航道，利用计算机通过对地理坐标和空间数据的分析对航道状况进行描述，其主要功能为以下两方面：其一，实现航道信息资源的数字化。数字航道技术主要通过利用计算机对航道信息进行自动化的采集和分析，例如采集航道的尺度与水文数据等，并建立相应的数字模型，为信息资源数字化的实现提供支撑体系。其二，使航道的管理与服务体系实现数字化。对数字资源进行处理后，按照相关管理需求将信息资源发布于网络平台上，实现资源的可视化目的，进而提升航运的管理能力与经济水平。
2.2 航道尺度管理模块功能
基于以上数字航道系统的主要功能，目前航道维护尺度管理模块是其众多功能版块中的一个。主要完成基层单位尺度的在线上报、审核、汇总和管理，实现历史数据的提取和对比，形成尺度数据的数字化管理。
航道尺度管理实现对航道尺度数据的填报、审核和发布，该模块是整个管理平台的核心模块，可实现三级航道维护单位用户对数据的远程访问、查看、修改、删除，实现用户和数据的分离，实现航道尺度数据的数字化存储，确保数据的长久性和安全性。
系统实现各辖区重要站點航道尺度的基本信息，包括：所属维护单位、水道起点、起点里程、水道终点、终点里程、水道长度、关联水尺和实际尺度、周预报尺度、水道数据分析。
该系统可以对航道实际尺度的连线水深、分心水深、航道宽度、浅区位置、最浅水深等信息进行填报和信息获取，也可以对周预报尺度进行数据的汇总、审核和展示。
综上所述，如何利用系统填报、审核的尺度数据进行分析达到预测的功能，是整个航道尺度管理系统版块需要进行研究的内容。
3 航道维护尺度算法分析
2017年11月，长江武汉航道局试行了航道维护尺度监测预警表，收集辖区全水道实际维护尺度，按周进行登记记录，探索研究航道维护尺度运行监测的方式方法，初步建立了航道维护尺度运行监测与预报预警工作制度。现应用数理统计方法，通过计算航道维护尺度的波动系数和富余系数，初步对实际航道尺度探测与维护的合理性进行分析。
3.1航道尺度探测合理性分析
分析方法：采用波动系数判断航道尺度探测合理性，即以一周为一个周期，利用日航道探测尺度，计算各水道波动系数。在航标未进行调整的情况下，周波动系数小于等于0.1时，表示周航道探测浅区较为稳定，航道探测水深变化与水位变化保持一致;周波动系数大于0.1、小于等于0.2时，表示周航道探测浅区有小幅冲淤变化，航道探测水深变化大体与水位变化一致;周波动系数大于0.2、小于等于0.3时，表示周航道探测浅区存在一定冲淤变化，航道探测水深变化与水位变化有一定差别;周波动系数大于0.3时，表示周航道探测浅区有较大冲淤变化，航道探测水深变化与水位变化差别较大或相反。当周波动系数较大时，应及时关注航道演变情况，同时检查航道实测尺度的准确性与合理性。
3.2航道尺度维护合理性分析
分析方法：采用富余系数判断航道尺度维护合理性，即以一周为一个周期，利用日航道探测尺度，计算各水道富余系数。与周预报尺度对比，以富余水深小于0.5m，富余航宽大于100m为模型，所计算的富余系数为缩宽增深的标准;以富余水深大于2.0m，富余航宽小于50m为模型，所计算的富余系数为缩深增宽的标准。当某水道航道尺度富余系数介于两标准之间时，认为该水道航道尺度维护较为合理;当富余系数超过模型标准时，认为该水道航道尺度需要优化调整。
3.3 航道尺度辅助决策分析
基于以上各水道的波动系数值的计算和富余系数的合理化分析两个算法，实现数字航道系统中航道尺度辅助决策的分析和预测。
4结论
目前，仍存在着航道尺度信息不全、数据传递不及时等问题。传统的航道尺度测量方式难以实时对风险航道做出预报，数字航道系统在航道尺度分析预测方面存在着较大的发展空间。因此，进一步完善发展数字航道，有利于全面、高效、持续地提高长江航道的通过能力和服务水平，促进航运发展、提升航运效率，为实现长江航运现代化奠定坚实的基础。
