從最初的紙質版航行參考圖，到高科技的電子航道圖，船舶導航的載體和方式得到了有效更新，導航的準確性和便捷性也有了極大提升。然而，前兩者都是二維平面圖，隨著長江航道不斷邁向高質量發展，如何進一步實現智慧航道管理？平面航道圖能否變得更立體、更真實可感？
長江重慶航道局自2015年起就開始研發「三維數字航道系統」。經過5年不斷探索，該局已順利研發出仿真三維航道圖，並在此基礎上運用新技術，成功研發出了實景三維航道圖，能實現對航道實景的真實再現。
航道技術人員操作使用三維航道系統
仿真三維航道圖集成展示水上水下狀態
2015年初，城市三維精細模型技術發展已較為成熟，但在航道三維仿真模型研究方面仍是空白。如何更好地運用該技術為航運發展服務？如何建設現代化、數位化的長江航道？長江重慶航道局開始立項研究「仿真三維數字航道系統」。
經過反覆調研，該局決定在靜態的城市三維精細模型基礎上，採用當時最先進的三維仿真建模技術，將重慶銅鑼峽至菜園壩段航道以3D的形式展現出來。該做法在國內首次實現了三維仿真模擬技術與長江重慶航道養護管理工作的深度融合。
將航道3D建模以後，航道上的各類設施全部真實還原在仿真三維航道圖中，包括信號臺、塔形標、標誌船、航行水尺等22種200多個物標。航道設施變得更直觀立體，視覺上有了全新體驗。
動態模擬功能是仿真三維數字航道系統的最大特色，如該系統實現了虛擬航行功能，可模擬駕駛員視角，隨著船舶航行，系統可動態顯示航線附近的各類助航設施、橋梁及過江線纜等設施的淨空高度等信息；還可以在平臺中實時調整水位高低，實現與水位相關的航標位置、船舶等數據的動態調整。
採用多波束航道掃測採集形成1:500水下地形圖後，該系統甚至可以模擬「放幹」江水，真實還原水下地形地貌；通過繪製一條橫跨河道的橫線，系統還將自動生成該處橫斷面圖，直觀展示航道的斷面形態：該系統還能實時測量任意點的三維坐標，直觀獲取河床地形信息，為航道整治提供三維建模方案，模擬航道整治效果。
據了解，在系統測試過程中，航運企業最為滿意的一個功能就是，滑鼠在航道圖上可任意點擊，即能顯示當前水深，快速為船舶配載提供決策。由於功能多項、項目新穎，該系統獲得了「2015年中國地理信息產業優秀工程銀獎。」
三維仿真航道系統
實景三維航道圖實現「所見即所得」
雖然「仿真三維數字航道系統」研究取得了重要的研究成果，但是受當時技術手段限制，展現的成果仍存在真實場景的還原度不夠、仿真度不高、畫面失真等問題，距離應用到現實的航道養護管理工作中有一定差距。
科技發展日新月異，航道挖潛也應緊跟時代步伐。2019年，長江重慶航道局根據上級「加強長江航道智能化前沿技術研發與示範應用」的有關要求，確定開展實景三維技術的試點應用項目。
該局先後動用了68架次無人機，利用三維傾斜攝影測量技術，航拍獲取了16萬餘張影像，通過實景三維建模技術，可將消落帶、淤積邊灘、水沫線、礁石形態、航道基地、航標、道路等與航道相關的要素真實還原，還原程度可達到95%以上，下視解析度精度可達0.02米。這個項目可看作是仿真三維航道圖的升級版，具備之前版本的所有功能。
所見即所得！該系統不僅能真實、直觀地展現出航道兩岸的樹木花草、房屋磚瓦、航道設施等，還能實景展示每一座航標的地理位置、航標形狀和燈型燈質等，坐在辦公室就猶如身臨其境，為航行船舶和航道管理提供實景三維航道。此前仿真三維航道圖實現的環境集成、交通展示、設施仿真、航行仿真、船舶管理、水深查詢、水位模擬、斷面分析、量算分析和疏浚分析10大功能，實景三維航道圖都能實現，並且能提供更直觀精準的空間數據信息和影像資料，為船舶航行和配載提供安全、經濟、便捷的航道服務，為航道應急救援、防汛預案制定等提供真實直觀的數據支撐。最關鍵的是為未來船舶實現無人駕駛做好了較好的鋪墊。
據了解，實景三維航道目前已可展示全長27km的重慶示範段航道情況，包含常年庫區黃花城淤變河段，及變動回水區長壽王家灘「卡脖子」河段。長江重慶航道局選擇轄區內極具代表性的兩段河段，是為了提高該技術的適應性，有利於為以後長江航道全線應用該技術打好基礎。
實景三維航道系統
三維數字航道系統未來可期
不管是仿真的還是實景的，三維數字航道系統都具有數據量大，專業性強，技術難度大，硬體要求高的特點，建設起來並不容易。當前技術人員正在攻堅，努力實現水位變化及水面浮標同步變化的真景效果。
在航拍影像中，水面變化特徵十分微小，很難在實景三維航道圖中展現出水面的動感。而且拍攝出來的航標也非常小，不易辨識，需對浮標、岸標等進行單獨建模，最後對接到實景三維航道圖中。這確實是個「浩大工程」！
該項目的成功研發，將對保障航行安全、提升航運效益、提高管理效率等發揮良好的示範作用，有助於打造高質量的現代化長江航道。
來源：長江航道
審核：殷黎 主編：李璐 責編：洪波
祝您一天好心情！