“在電腦中看，潮汐水位圖就像一張不規(guī)則的曲面網(wǎng)，網(wǎng)中每個結點就代表一個驗潮點的實時數(shù)據(jù)。不同的水位高度用不同顏色標記，就渲染出一張五彩斑斕的抽象畫?！痹诮K海洋大學海洋技術與測繪學院一間辦公室中，周立教授向記者展示了他和團隊研發(fā)的“時空一體圖”，“這項關鍵技術在連云港30萬噸航道建設中立下汗馬功勞?！?/p>

　　江蘇沿海地處國家“一帶一路”建設和長江經濟帶建設的交匯點，區(qū)位獨特。高質量建好中哈(連云港)物流合作基地、上合組織(連云港)國際物流園等，迫切要求進一步加快沿海港口群建設，充分發(fā)揮其在區(qū)域經濟和產業(yè)發(fā)展以及自貿區(qū)建設中的支撐和帶動作用。

　　近日，2020年度國家海洋科學技術進步獎公示，江蘇海洋大學、連云港港口工程設計研究院有限公司、江蘇省海洋資源開發(fā)研究院完成的項目“港口航道基礎地理時空一體圖共享服務關鍵技術”獲二等獎。

　　周立說，海港規(guī)劃建設需要滿足苛刻的技術條件、生態(tài)環(huán)境和社會經濟效益等。從選址階段就要開始對地形、地貌、地質、氣象、水文、波浪、泥沙等自然條件進行勘測，同時對城市供電、供水、通信、施工條件以及社會、人文情況等數(shù)據(jù)進行調查分析。因此，勘測數(shù)據(jù)與調查資料是進行港口規(guī)劃建設的先決條件和基礎。

　　周立和他的團隊長期開展連云港及江蘇沿海空間信息基礎設施和港口海洋動力過程信息關鍵技術的研究，他們創(chuàng)造性地提出了“時空一體圖”的概念，并將紛繁復雜的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)轉變?yōu)橥该骺梢姷囊环Ⅲw圖形式，直觀地描繪蘊含其中的內涵關系和潛在規(guī)律。做到港口航道建設水上水下基礎條件狀況“透明可見、一覽無余、可量可測”。

　　常言道:“百聞不如一見”“一圖勝過千言”。海洋是一個連續(xù)的、邊界不規(guī)則的、內部沒有空洞的三維空間動態(tài)水體。“能不能用一種可視化的模型，真實展現(xiàn)海浪動態(tài)表面隨時間高低起伏的過程?”周立提出一種新思路，創(chuàng)建動態(tài)三維可視化模型，通過曲面建模方式，將潮汐水位、水溫、鹽度，海面、水體、海底等復雜多源的時空數(shù)據(jù)實時展現(xiàn)在海水實時動態(tài)模型圖中。

　　海水潮汐動態(tài)數(shù)據(jù)是港口航道建設條件最重要基礎數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的獲取潮汐水位數(shù)據(jù)的方法是在近海設立一個或多個驗潮站，進行水位觀測。已建成的驗潮站數(shù)量有限，這種固定觀測點采集數(shù)據(jù)的范圍很有限，無法采集離岸較遠的海區(qū)潮汐動態(tài)數(shù)據(jù)。周立將北斗衛(wèi)星導航定位接收機搭載在海事管理部門設置的海面浮標上，同時自主開發(fā)設計了GNSS潮汐測量浮標，放置在需要采集潮汐數(shù)據(jù)的海面。這樣一來就巧妙地將數(shù)據(jù)采集模式由“固定機位”變成“游機位”方式，數(shù)據(jù)采集點大大增加，織密數(shù)據(jù)網(wǎng)，潮汐模擬預報精度大大提升。

　　周立說，“時空一體圖”是對港口航道建設工程多源信息數(shù)字化重現(xiàn)的一種嘗試。團隊經過多年努力，建成了“縱向多層—橫向多庫”數(shù)據(jù)中心,不僅對目前采集的各種數(shù)據(jù)進行動態(tài)集成、信息提取、智能分析、集成共享，還將港口開發(fā)建設以來長期積累的有代表性的歷史數(shù)據(jù)資料進行收集整理和數(shù)字化，準確再現(xiàn)港口航道開發(fā)建設中各個階段的信息。

　　航道是港口重要基礎設施，隨著世界海運船舶大型化發(fā)展，深水航道通航安全顯得越來越重要。“時空一體圖”這一方案為助推江蘇沿海建港科技創(chuàng)新、優(yōu)化港口布局、降低建港風險等方面取得了顯著的社會經濟效益。

　　連云港30萬噸級航道是迄今為止國內外開挖厚度最大的人工航道，由于江蘇沿海地質條件復雜，具有特殊淤泥質海岸和輻射沙脊群等地質特征，變形機制多樣，疏浚工程量大，邊坡工程量占整個疏浚工程量20%～30%，邊坡坡度的確定不僅關系到航道邊坡施工穩(wěn)定和航道安全營運，而且關系到疏浚工程量和工程投資成本，更關系到港口設施及區(qū)域地質安全、人民生活安全。

　　周立說，將航道水文、海底地形地質條件，以及復雜的動力過程疊加在“時空一體圖”三維地理模型上，清晰透明地展現(xiàn)航道施工動態(tài)環(huán)境，為連云港港30萬噸級航道建設工程管理科學化、信息化提供支撐與保障?！拔覀兊臄?shù)據(jù)庫有效整合各歷史時期的基礎數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了工程設計規(guī)劃階段的前期投入，同時使建設施工的現(xiàn)場環(huán)境變得‘透明’，加快建設速度，節(jié)約了時間成本，優(yōu)化施工方案，提質增效降低投資數(shù)十億元。”

　　海洋測繪是謀劃、決策、規(guī)劃和實施一切國家海洋戰(zhàn)略的重要基礎，是海洋保護開發(fā)的眼睛。然而目前海洋測繪仍然面臨諸多問題：現(xiàn)有的海洋船舶測繪平臺作業(yè)成本高、效益低；數(shù)據(jù)采集自動化程度低、實時性差；數(shù)據(jù)不能智能化處理，工作效率低；視覺圖像、聲學圖像，對目標物的判別尚需人工判讀。如需改變現(xiàn)狀，必須在海洋測繪行業(yè)來一場顛覆式的革命，而無人化技術的潮流給海洋測繪帶來了新的發(fā)展機遇。“把人力從簡單重復的勞動中解放出來，創(chuàng)造更大的價值。我們的項目也是一次無人化海洋測繪的嘗試?！敝芰⒈硎荆M行無人化海洋測繪研究，借助云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和地理空間信息技術等，可以完成海洋空間大數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用等一系列工作，這是一種前所未有的無人化海洋測繪新體系，“智慧海洋的建設離不開頂層設計和技術支撐，在海洋測繪領域，無人化是大勢所趨，擺在測繪人面前的課題還有很多，必須竭盡全力?！?記者 王拓)