吕永祥 何 乐 陈 琳 徐秀梅

（长江航道局 武汉 430010）

1 长江数字航道

1.1 数字航道的内涵

数字航道是数字地球概念在航道领域的具体应用，是对航道管辖区域、管理对象及管理活动的数字化表现，是综合应用地理信息系统、遥感、遥测、宽带网络、通讯、虚拟仿真、多媒体等多种技术对航道业务流程、动态监测管理和辅助决策服务的虚拟化、网络化、数字化的技术系统。

1.2 数字航道的主要特点

通过对航道要素等航道信息资源的数字化，实现航道要素等航道信息的有效采集和传输，达到信息资源传输的远程化、及时化、实时化，进而实现服务的多元化。通过丰富的航道要素信息，为船舶的经济运行提供方便，为船舶的安全航行提供保障。

1.3 长江数字航道总体框架

长江数字航道的总体框架可以概括为“一主六分七中心、一图一站三平台”的7131框架体系，见图1。

图1 长江数字航道总体框架图

一主中心：长江数字航道管理中心。

六分中心：在宜宾、泸州、重庆、宜昌、武汉、南京6个区域航道局建立数字航道管理分中心。

一图：统一的长江干线电子航道图。

一站：长江航道外网门户网站。

三平台：航道动态监测平台、航道维护管理平台、航道应急指挥平台。

2 长江智能航道

2.1 智能航道的内涵

“智能航道”（intelligent waterway）是指在数字航道基础上，利用智能传感器、物联网、自动控制、人工智能等技术，自动获取航道系统要素信息，通过融合处理与深度挖掘，实现航道规划科学化、建养智能化、管理现代化，为水路运输高效、安全、节能提供实时、精确、便捷的航道服务。

2.2 智能航道组成［2］

其主要由感知层、传输层、支撑平台层、服务应用层和制度保障层组成。将充分利用航道资源建立全面感知、广泛互联、深度融合、智能应用、机制完善的智能航道运行服务体系，实现航道资源的物联化、航道信息的互联化和航道管理服务的智能化。长江智能航道架构见图2。

图2 长江智能航道架构图

2.3 智能航道的特点

（1）航道信息感知更为全面、透彻。通过智能传感器、射频识别、无线网络等手段，从空中、水上、水面、水下实现航道要素信息全方位透彻的获取，对航道航标、水位、河床地形、流速、流态等立体空间航道要素精细感知。

（2）航道信息交互更为畅通、友好。航道要素信息以不同方式嵌入网络，实现更全面的互联互通。同时基于多功能电子航道图系统，利用先进的网络通讯技术实现航道要素信息与应用终端实时、顺畅地友好交互。

（3）航道信息服务更为实时、便捷。基于数据库系统平台，结合智能化电子航道图应用服务系统，对海量数据进行整理分析，实现从数据到信息，从信息到知识，从知识到洞察力的过程，进而实现航道信息定制化服务。同时，通过航道信息服务平台，实现提供实时、便捷的航道信息服务，从而保障船舶安全航行、提高航运监管效率、提升航运运输效益。

（4）航道管理与养护更为科学、低碳。基于航道数据库，利用现代科学技术对航道规划、养护、管理等过程进行决策分析，实现航道规划科学化、建养智能化、管理现代化。同时利用遥测遥控与现代传感技术，对航道工程船舶、航标状态进行主动监测与智能控制，实现航道养护管理过程的智能化。

3 长江电子航道图

3.1 长江电子航道图的概念

长江电子航道图是指利用测绘、地理信息和网络等技术，用数字化的形式展现长江航道及两岸地物要素的综合性数字地图产品。

3.2 电子航道图的建设情况

2009年11月28日长江航道局实现了长江宜宾合江门至太仓浏河口河段约2 700 km电子航道图的全线贯通工作，并将此次制作完成的长江电子航道图统称为长江电子航道图（1.0版）。

2012年4月至8月，长江航道局完成了长江干线宜宾合江门至太仓浏河口河段2 687.8 km电子航道图制作，实现了长江电子航道图（2.0版）的全线贯通，并于2012年10月1日起正式对外试运行。

2012年10月，在对船用终端使用情况进行回访、调研，搜集使用意见和需求的基础上，长江电子航道图（3.0版）系统建设工作正式启动。

3.3 不同版本长江电子航道图的功能

（1）1.0版电子航道图实现了航标等航道要素信息的数字化，进而使纸质版的航道图变成电子版，并且可以对相关的航道要素适时更新，实现了部分河段航标信息的遥测遥报等功能。

（2）2.0版电子航道图在基础显示方面，实现了电子航道图浏览与导航、多源目标信息显示、空间净空高度信息动态显示；在网络交互方面，实现了电子航道图的及时更新、航道公共信息服务、其它网站信息浏览和基于船舶位置信息服务；在使用功能上，实现了不同水深灵活显示、偏离航道告警、船舶航行历史轨迹回放、电子航道图标注和模拟航行等功能；在高级服务方面，实现了航道可航水深和航宽的动态显示、0.1 m精度等深线的实时计算与可航范围的显示等高级功能。

（3）3.0版电子航道图将实现航道流速显示、船舶自动避碰、山区河段可视距离显示等功能。

（4）4.0版电子航道图将纳入更多智能化的要素，通过开展河床演变机理、船舶耗油影响因素等方面的研究，实现近期航道水深预测、辅助航行计划制定、经济航线推荐等功能。

3.4 电子航道图与数字航道及智能航道的关系

数字航道是智能航道的基础，数字航道为智能航道提供了基础设施及系统硬件支持，为智能航道搭建了应用支撑平台。数字航道是航道要素等航道信息的数字化，为智能航道的数据模型提供了数据基础和分析元素。智能航道是数字航道的扩展，是航道要素功能化、智能化的体现。

电子航道图是智能航道、数字航道的载体，也是智能航道、数字航道的核心内容，是实现长江航道信息管理服务的基础平台，建设智能航道关键在于研发建设多功能电子航道图。三者是密切联系相互依存的统一整体。

4 建设长江智能航道的意义

从历史发展来看，世界上的内河航道发展大体可以划分为3个发展阶段：低等级航道－高等级航道－智能航道。经过几代长江航道人的艰苦努力，目前长江干线航道经过治理，到2011年已经全部建成为高等级航道，成功实现了从低等级航道向高等级航道阶段的跨越。但是，长江航道科技水平落后于基础设施发展水平，已经成为影响长江航道整体功能发挥和整体效率提高的最重要的制约因素。长江与世界一流的内河——莱茵河、密西西比河相比，在管理与服务的水平上还有明显差距；为此，长江航道局提出要加快长江航道发展转型升级，在加快长江航道系统治理的同时，同步开展长江数字航道和智能航道建设，到2015年实现长江航道从传统航道跨入数字航道、智能航道，把长江航道基本建设成为世界一流的现代化内河航道。这是基于对世界内河航道发展规律和发展阶段科学判断基础上的科学决策。

从社会服务来看，长期以来，长江航道向社会提供公共服务的手段比较单一，主要是提供航道尺度和少量航道信息服务。随着时代的发展，特别是现代物流业和行业管理的发展，社会各界对航道的公共服务能力、服务手段都提出了新的需求，沿江地方政府、港航管理部门、航运企业和营运船舶都迫切希望最大限度地利用航道资源，全面及时地了解和感知航道乃至长江水运各要素的状态，并充分实现信息资源的交流共享。

从内河水运行业来看，在航道、港口、船舶和支持保障系统等内河水运要素中，航道是基础。在国务院《关于加快长江等内河水运发展的意见》中，明确提出利用10年左右的时间，基本建成“畅通、高效、安全、绿色”的现代化内河水运体系。实现内河水运的现代化首先必须实现航道的现代化。而实现长江干线航道的现代化，最重要的就是要提高长江航道管理和服务的科技水平，建设数字航道、智能航道，最根本性的标志就是智能化。

5 长江智能航道全面建成后的效果预期

建成后的长江智能航道其主要效果为全面感知、广泛互联、深度融合、智能应用、机制完善和高效服务。

（1）全面感知。在数字航道基础上，利用智能传感器、物联网、自动控制、人工智能等技术，自动获取航道系统要素信息，借助高空、水面、水下传感设备，实现水位、气象、助航设施、桥梁净空等信息的动态采集，实时地为航道维护管理、船舶航行提供可靠的航道信息。见图3。

图3 长江智能航道全面感知示意图

（2）深度融合。在全面感知的基础上，通过广泛互联、使得各种航道信息交互作用并充分挖掘、深度融合，在充分挖掘、深度融合的基础上智能应用，主要表现是航道信息感知更为全面、透彻，航道信息交互更为通畅、友好、充分。

（3）智能管理。通过长江智能航道综合服务平台，为规划与建设、管理养护、智能机务、安全管理等应用的开展提供智能管理平台，提升智能化管理水平，使航道管理与养护更为科学、低碳。

（4）高效服务。以多功能电子航道图为载体，借助长江智能航道综合服务平台提供信息服务、智能助航、应急服务等，使航道服务更为实时、便捷。

6 结语

目前，长江数字航道的建设已经在长江干线分段实施，智能航道的载体电子航道图2.0版正在试运行，电子航道图3.0版的关键技术正在研发，长江数字航道、智能航道的建设，必将深化长江高等级航道建设和发展的内涵，有力地推动我国内河水运的转型升级和现代化，为建成世界一流的现代化内河航道提供有力的支撑。

［1］ 国务院.关于加快长江等内河水运发展的意见［Z］.国发〔2011〕2号，2011－01

［2］ 长江航道局.长江智能航道专题研究［R］.武汉：长江航道局，2012.