上海港空間地理信息系統建設的對策建議

史曉平　李華光

【摘 要】 基于港口空間地理信息系統對于“智慧航運”建設的重要基礎性作用，以上海港為例，分析港口空間地理信息系統建設在“智慧交通”“智慧城市”和上海國際航運中心等重大戰略實施中的現實意義，從局部經驗、信息科技和信息數據等3個方面論證上海港空間地理信息系統建設實現的條件，并在此基礎上提出上海港空間地理信息系統建設的對策建議：把握我國加強海洋經濟建設的歷史性機遇、爭取交通運輸部和上海市有關部門的支持、夯實空間地理基礎數據建設基礎、完善信息基礎平臺。

【關鍵詞】 智慧交通；智慧航運；上海港；空間地理信息系統

0 引 言

在2014年全國交通運輸工作會議上，交通運輸部部長楊傳堂提出：全面深化改革，集中力量加快推進“綜合交通”“智慧交通”“綠色交通”“平安交通”的發展。綜合交通是核心，智慧交通是關鍵，綠色交通是引領，平安交通是基礎，“四個交通”相互關聯、相輔相成，共同構成了推進交通運輸現代化發展的有機體系。加快發展智慧交通是推進交通運輸管理創新的重要抓手，是提升交通運輸服務水平的有效途徑，也是推動交通運輸轉型發展的重要支撐。水運是現代交通運輸的重要組成部分，是大型物資的最主要運輸方式。上海港作為國內最大、最繁忙、最重要的港口，在我國社會和經濟建設中發揮著巨大的作用?！爸腔酆竭\”是“智慧交通”在水運領域的具體體現。如何在上海港落實好“智慧交通”建設戰略，實現“智慧航運”，是一個具有挑戰性的現實命題。

1 上海港空間地理信息系統建設的 現實意義

1.1 “智慧交通”建設的內在要求

“智慧交通”的本質要求是“以信息化、智能化為牽引，推動現代信息技術與交通運輸管理和服務全面融合，實現交通運輸設施裝備、運輸組織的智能化和運營效率、服務質量的提升”“注重以信息化、智能化引領和提升交通運輸管理效能，促進現代信息技術在行業監管、運行管理和服務領域的深度應用”。在水運管理領域，如何有效地提高航道的通航效率，最大限度地利用港口設施，為港口交通組織、港口生產調度、航運綜合管理服務，是“智慧航運”的題中之義。一方面，信息技術的進步和經濟社會的發展，為“智慧航運”建設提供了現實可能性；另一方面，“智慧航運”的基礎在于航運各類相關信息的高度聚合和有效應用，必然要求建立港口空間地理信息系統，為“智慧航運”建設的實現提供技術和數據基礎，在可視化數字地圖顯示平臺上實現航運要素的查詢、定位，相關信息的顯示等功能，從而為船舶安全航行、港口規劃和建設、港口物流以及相關國防軍事活動等提供決策支持，打造我國航運“升級版”。

1.2 “智慧城市”建設的重要內容

2011年，上海提出建設“智慧城市”。這是上海深化實踐“城市，讓生活更美好”的重要舉措。目前，《上海市推進智慧城市建設2011―2013年行動計劃》已經順利完成并取得了階段性成果。2014年9月，上海發布《上海智慧城市建設2014―2016年行動計劃》，明確提出將“智慧交通”和“智慧航運”建設列入專項建設內容?！爸腔酆竭\”作為“智慧城市”建設的一部分，在新一輪智慧城市建設中應更主動地適應互聯網和先進信息技術發展的新特點、新趨勢，更加突出智慧應用。建設上海港空間地理信息系統，推進和發展“智慧港口”“智慧航道”，全方位打造智能型現代化港口，既是實現“智慧航運”最為基礎的一項內容，同時也可以有效服務于“智慧城市”的建設。

1.3 上海國際航運中心軟實力的重要體現

上海國際航運中心建設不僅需要提升硬件基礎設施，更需要加強“軟實力”的建設。真正意義上的航運中心，是依賴于服務和知識的第二代及第三代航運中心。

隨著信息化技術的飛速發展和海量數據的出現，傳統的港口生產組織管理模式、安全保障管理手段等已經無法滿足現實發展的要求?，F代社會是海量信息的社會，對不斷發展中的航運而言，亦是如此。港口空間地理信息系統是打造“智慧港口”和“智慧航道”的基礎，與發展現代航運服務業息息相關，一旦建成，將會在“智慧航運”建設中發揮重大作用，使多方受益。港口空間地理信息系統在充分掌握港口、航道等相關要素信息的基礎上，采用地理信息系統、遙感、數據庫等技術，結合計算機網絡通信技術、“云技術”和“物聯網”技術等，高效、便利地進行信息數據的整合利用，以圖文并茂的方式將港口水域的整體概況、自然條件、地理形勢（地理位置、范圍、面積、區域形勢等特征）、環境組成、功能設施等特征詳細呈現給用戶，從而為船舶航行、港口規劃與建設、海洋經濟開發、水上安全監管和相關軍事活動等提供決策輔助，實現真正意義上的“智慧航運”。作為有效的輔助決策工具，港口空間地理信息系統能夠做到：使航運交通的組織更加有效；能夠提高船舶進出港的效率，降低安全風險；提供港口、航道信息服務，助力導航服務；通過信息交互融合和大數據應用，為企業、行業和政府管理部門提供在線管理、統計分析、數據挖掘、基準評估、指數編制等服務，輔助企業優化業務管理、提高運營效率、降低經營成本，助推航運經濟轉型升級。

2 實現上海港空間地理信息系統建設的可能性

2.1 局部成功經驗可借鑒

從20世紀80年代開始，我國的空間地理信息系統建設方興未艾，在很多行業都發揮了巨大的作用。陸域“智慧交通”平臺的建設均是建立在空間地理信息系統基礎之上，可為上海港空間地理信息系統建設提供寶貴的經驗。

近年來，一些地區和部門從實際出發，在“智慧港口”“智慧航道”“智慧航運”等建設方面進行了一些局部的實踐探索。在“智慧港口”建設方面，運用物聯網技術將廣布于全球港口的裝載設備、船舶、集裝箱、車輛、儀表都連接到網中，使源頭數據的采集質量得到極大提高，實現物與物之間的信息共享和動態協作，提高港口作業的效率、準確性和可視化程度，形成安全暢通、環保高效的現代化港口。在“智慧航道”建設方面，交通運輸部天津水運工程科學研究院研制的“黃驊港智慧航道系統”，不僅從整體上基本實現了對港口作業船舶（包括疏浚船舶、運輸船舶、港作船舶等）、航保設備（燈標、導標等）、氣象水文等水上信息的實時監控，而且實現了對各類信息的科學分析和針對疏浚組織、生產計劃、航道建設的輔助決策，還實現了將航道、港池作業的人工管控工作變為自動管控的目標。長江航道局以長江電子航道圖系統建設為突破口，以數字航道建設為依托，大力推進智能航道建設，并取得了一定的成果。

2.2 信息科學技術的支撐

近年來，上?！爸腔鄢鞘小钡慕ㄔO已打下了堅實的信息技術基礎，積累了寶貴的實踐經驗。信息基礎設施、信息感知和智能應用、新一代信息技術產業的發展，均使得“智慧港口”和“智慧航道”建設成為有源之水。

在“智慧港口”建設中，根據現代港口運作模式，將基于物聯網技術、網絡通信技術、信息處理技術和空間地理信息系統技術的“智慧港口”分為采集層、傳輸層、數據處理層、業務層和呈現層。采集層的主要作用是快速感知和識別物體以及采集和捕獲信息；傳輸層以無線網絡接入物聯網管理中心和物聯網信息中心，并在數據處理層對海量信息進行智能處理；業務層是將各專業技術、空間地理信息系統技術與智能港口的需求相結合，實現港口智能化應用的解決方案，包括港口客戶服務、港口生產管理、港口運營管理等系統，是“智慧港口”的核心層次；呈現層是實現“智慧港口”與人交流的層次。建設港口空間地理信息系統，可以直接為“智慧港口”提供基礎地理數據服務。

在“智慧航道”建設中，通過現代化信息技術手段，在電子海圖基礎上，綜合應用空間地理信息系統、遙感、遙測、寬帶網絡、通信、虛擬仿真、多媒體等多種技術對航道管轄區域、管理對象及管理活動實現虛擬化、網絡化、數字化，從而在水路交通管理中，深入開發和廣泛利用水路交通信息資源，為管理方式的變革及管理現代化、決策科學化、服務社會化提供信息化支撐。

2.3 海量信息數據奠定基礎

自2010年起，交通運輸部東海航海保障中心上海海圖中心全面負責我國沿海港口航道圖（以紙海圖、電子海圖、改正通告等為主）的編繪制作。經過多年的建設和發展，該中心已經積累了大量的港口航道空間地理數據，并且這些數據覆蓋我國整個沿海的港口和重要航道，數據內容豐富，尤其是上海港區域數據更新非常及時，數據質量高。充分利用這些海量數據，可為上海港空間地理信息系統建設提供重要的基礎數據。

電子海圖（港口航道圖）是基于S-57國際標準生產的電子航道圖，具有國際通用性強、定位精度高、航道信息內容豐富等特點。只要將電子海圖加載在專門開發的“空間地理信息系統”顯示軟件中，該系統就能夠自動全面獲取立體的航道航行信息，結合船舶自動識別系統技術，就能自動將船舶定位信息實時反映在電子海圖上，與終端設備或雷達所獲取的周邊船舶信息疊加，實時反映航道中船舶的航行信息，全面掌握船舶周邊情況；同時，在航道上航行的船舶還可以根據自身航行需求，制訂計劃航線，實時計算航線距離、航行時間及抵達時間，并連續記錄本船航行軌跡及實現航跡回放等功能，可以為船舶設計出最佳航線并保證其安全航行。

在操作上，電子海圖還能夠實現放大、縮小、顯示模式及配色模式選擇等符合國際相關標準的顯示，使船舶能夠通過海圖上的地物地貌信息查詢，獲取航標、臨過河建筑物、水深等立體航道綜合信息，以供船舶航行參考；此外，空間地理信息系統還能夠根據終端用戶需求實現航行報警功能，其中包括航行危險、航線偏移、限速、逆航道航行等諸多報警功能。這就意味著，船舶在基于電子海圖基礎上的“智慧航道”上航行，可以方便、直觀地設計最佳航線并保證安全。

3 上海港空間地理信息系統建設的

對策建議

3.1 把握我國加強海洋經濟建設的歷史性機遇

黨的十八大提出的全面實施海洋強國戰略，交通運輸部提出的“智能交通”建設任務，上海市的“智慧城市”建設專項任務和目標，以及建設上海國際航運中心的國家戰略，均對打造一個智能型的上海港提出了要求。上海港成為一個以知識和服務為標志、以高度信息化為支撐的現代化智能港口，最基本的要求在于是否能構建一個完備的上海港空間地理信息系統。因此，上海港應充分把握我國大力加強海洋經濟建設的歷史性機遇，抓住上?！爸腔鄢鞘小苯ㄔO的有利時機，全面推動上海港口空間地理信息系統的研究和建設工作。

3.2 爭取交通運輸部和上海市有關部門的支持

建設上海港空間地理信息系統涉及交通運輸部和上海市層面。有關部門應高度重視，緊密協調配合，積極爭取政策和項目支持，將上海港空間地理信息系統建設作為試點；爭取開展由交通運輸部和上海市層面組成的高規格項目，結合航運行業和社會發展的實際需求開展頂層設計，高起點規劃。

以實際項目工作為重點，研究數據資源的綜合利用、數據平臺的開發和整合。同時，加大港口空間地理信息系統的創新投入，形成合理導向，重視相關專業人才的引進和培養，鼓勵企業、事業單位在科技研發方面投入更多的研發資金，從而促進國內地理信息系統等相關產業的創新發展，改變依賴進口及國外系統的現狀，使之成為“突出創新驅動、推動智慧交通發展”的重要內容，為上海成為具有全球影響力的科技創新中心作出貢獻。在條件成熟時，及時總結上海港空間地理信息系統建設的經驗成果，以點帶面，點面結合，統籌推進我國沿海港口的空間地理信息系統建設，最大限度地提升港口管理智能化程度，促進航運效能進一步提升，更好地服務經濟發展。

3.3 夯實空間地理基礎數據建設基礎

強化空間地理基礎數據建設。數據是系統建設和使用的基礎，沒有強大的、高質量的數據，就如同“無源之水，無本之木”，系統就只是一個空殼，無法發揮作用。建設上海港空間地理信息系統，最為關鍵的是空間數據的可靠性、完備性和實時性。只有可靠、完備的數據才能支撐空間地理信息系統的推廣使用；只有實時性的數據才能使系統作出高效、準確的決策，保障客戶的安全。盡管上海港空間地理基礎數據水域部分已經比較完備，數據的及時性強，數據更新有保障，但是，該數據庫建設仍存在幾個亟需解決的問題：

（1）數據的完整性問題。建設上海港空間地理信息系統除了空間地理數據，還需要其他各個涉海行業的非空間地理信息數據，這些數據來源于各個部門，存在著數據來源多樣性。因此，數據共享既可以解決數據完整性問題，也可以解決數據重復采集的問題。

（2）數據的兼容性問題。來源不同的數據存在格式不統一的問題。建議未來將這些數據按照S-100的標準進行組織，解決數據兼容性的問題。

（3）多樣性大數據的管理和信息挖掘。需要建立一個完善的空間地理信息數據庫對這些數據進行有效管理，并利用數據挖掘技術，有效地從數據庫中發現隱含的、有意義的、有價值的信息。

3.4 完善信息基礎平臺

陸地空間地理信息系統的發展已較為成熟，但涉及水域方面較少，將港口陸域管理與港口水域管理緊密聯結在一起的綜合研究和應用基本空白，這與港口的管理體制有一定的關系。自港口管理體制改革后，港口生產管理以地方為主，干線和沿海開放水域的管理仍以中央直屬單位管理為主。同時，港口又是地理（及其相關）要素分布異常復雜的空間區域，其地理信息包括：市政基礎設施（含港口交通）；水文、氣象、地質等自然條件；航道、港池、泊位、錨地、助航標志、障礙物、碼頭前沿水深、碼頭岸線配置等港口水域信息；集裝箱裝卸設備、海上減載設備、拖帶和起重設備、物流堆場等與港口配套建設相關的陸域設施資料；碼頭資料、貨物吞吐量、航運公司等相關信息。

建設上海港空間地理系統系統的難點還在于信息的整合，如中央事權與地方事權管理信息的整合、不同管理部門之間的信息整合、港口水域與陸域信息的整合等。因此，應注重基礎平臺開發建設?；A平臺完善與否是上海港空間地理信息系統成功的關鍵?；A平臺應具備一定的通用性和適用性。港口基礎地理數據管理平臺作為一個開放的平臺，不僅提供港口、航道的基礎地圖，而且能夠提供良好的二次開發接口，能夠與其他領域的系統有效整合，并在其基礎上開發適合于本部門、本行業業務的應用（如港口規劃建設、碼頭生產調度、引航管理、船舶交通管理以及應急等業務）。