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开展基于AIS大数据的沿海港口设施运行状态定期跟踪评价

我国沿海港口是落实国家重大战略和参与国际物流供应链经贸竞争的基础性、先导性、战略性设施，是反映国民经济发展和对外贸易水平的“晴雨表”。沿海港口设施的运行状况对于“双循环”格局下国际国内供应链的安全、稳定和韧性具有十分显著的影响。

作为行业主管部门，交通运输部长期开展沿海港口运行及基础设施建设情况跟踪分析工作，以把握沿海港口运营、建设节奏和发展方向，但目前相关工作基本仍依托传统的数据统计、采集方式和非标准化的分析方法，存在传导程序繁琐、时效性差，人为统计和上报误差率高、可调整空间大，缺乏持续跟踪和判断标准等诸多问题，亟待应用大数据等更加先进的技术手段，逐步建立一套能够更加及时、高效、简明、直观地反映我国港口运行状况和服务水平的技术方法和判读标准，基本成熟后其成果可纳入港口年度、季度经济运行分析报告。

沿海港口运行及基础设施建设情况跟踪现状

为了全面、准确掌握全国沿海港口基础设施建设和运行最新进展、港口供给能力保障度和适应性，合理引导沿海港口建设方向和建设节奏，交通运输部先后组织了4次全国港口普查和岸线普查工作，并自“十一五”期起委托部规划院开展《沿海港口运行及基础设施建设情况跟踪分析》研究，长期按季度进行沿海港口经济运行分析，积累形成了沿海港口通过能力等本底数据。

但上述跟踪统计工作仍主要围绕泊位通过能力等指标，以地方按期上报统计数据或定期人为核定的传统方式为主，存在可获得性差、时效性差、易发生人为干预等诸多问题。

目前，全国沿海港口千吨级及以上生产性泊位已超5500个，由于“泊位通过能力”的取值通常采用泊位工程投产之初的“泊位设计通过能力”，或早期开展能力核查工作后的“泊位核定通过能力”，已不能准确反映最新码头能力供给情况，数据失真的累积效应已然显现，难以直接有效地支撑交通运输部开展港口岸线资源宏观管理等工作，也不能很好地定量化回答关于我国沿海港口结构性的能力过度超前或韧性不足等方面问题。

沿海港口发挥作用及资源利用面临新形势

经过多年的发展与建设，沿海港口已逐渐成为我国交通市场化程度最高的领域。2022年，沿海港口货物总吞吐量达到101.3亿吨，是2000年的8.1倍；其中煤炭、原油、金属矿石和集装箱货物吞吐量分别达到18.3亿吨、6.6亿吨、16.3亿吨和2.6亿标准箱，分别是2000年的5.6倍、5.5倍、13.7倍和12.7倍，20万吨级集装箱码头、30万吨级原油码头、40万吨级矿石码头等一批超大型码头投产，大型化、专业化发展水平也已位居全球前列。

与此同时，一方面，我国沿海港口设施供给能力和资源利用状况长期以来饱受争议和困扰，对港口发展所必需的海、陆域和岸线等资源要素供给产生了明显不利影响。另一方面，受国际政治、经济形势急剧变化和疫情冲击的影响，沿海港口作为国际贸易、国家战略物资供应保障的最前沿领域，日益受到社会各方、各级政府乃至党中央、国务院的高度关注。国家和行业主管部门肩负着指导沿海港口良好运行和健康、可持续发展重要责任，更加及时、准确、全面和系统把握全国沿海港口的运行和发展状况，对于凝聚共识、减少争议、正确指导和把握发展建设节奏等具有重要意义。

研判港口服务水平的指标选择

“泊位设计通过能力”是一项可以根据规范计算得到的理论值，与运营货类、船型组合、设备工艺、泊位利用率等多个因素有关。其中，泊位利用率是指一年中船舶实际占用泊位的天数占年日历天数的百分数，是最能直接反映港口泊位繁忙程度的重要指标，也是泊位设计通过能力理论计算公式中直接影响计算结果且经常在实际情况中发生较大变动的重要参数，例如某港口如果频繁出现船舶压港现象，其泊位利用率一定较高。

由此，分析真实、可靠的泊位利用率数据、研究合理的泊位利用率标准，对于判读港口设施使用状况，具有简洁、直观、实用的效果，也是评判泊位服务水平的重要指标。部分大型港口企业已对泊位利用率开展跟踪，但其属于企业自主行为，统计工作量大，数据仅作为内部掌握，且仍有人为干预可能。

港口是天然的大数据池，其中AIS（船舶自动识别系统）数据是港航领域最基础、最广泛的大数据源。AIS数据是通过不间断发送和接收船舶航行动态报文数据，以实现船舶之间、船舶与基站之间的高效通信，信号发送间隔可达约6秒更新一次。AIS数据兼具船舶自身属性（船舶类型、船舶吨级等静态信息）和时空信息（任一时刻所处空间位置的动态信息），且能够保证数据来源的真实、客观。基于AIS数据开展船舶航迹分析，根据船舶与泊位的空间关系进行靠、离泊动作的判断，进而实现泊位利用率的计算提取，将为开展港口服务水平的定期动态监测、定量分类分析提供一种全新的技术手段。

基于AIS的泊位利用率计算跟踪技术方案

随着物联网、云计算、大数据等新一代信息技术在港口领域的逐步应用，可依托GIS平台开展基于AIS等数据耦合的空间拓扑分析，结合船舶实际靠泊行为特征，从空间关系、航速特征、经留时长等角度，计算得到实际泊位利用率。其中，AIS可提供船舶全程时空信息，同时交通运输部已组织多次港口普查、岸线普查工作，掌握全国港口设施的空间地理信息，可提供泊位设施的空间属性信息，为实现上述基于AIS的泊位利用率自动计算提供了数据基础。

在完成数据解析清洗、多源融合等整备工作后，可依托GIS平台，通过对泊位靠泊区域预设“电子围栏”，进而叠加AIS数据，根据船舶航迹判断其航行特征。如船舶驶进“电子围栏”范围后（空间边界控制条件），并且在一段时间内空间位置无变化（停留时间和航行速度控制条件），即可将船舶进入“电子围栏”的时刻提取为靠泊初始时刻。类似地，当船舶驶出“电子围栏”范围时，可提取出船舶离泊时刻，进而可计算船舶在泊时间，得到实际泊位利用率。

在交通运输部的大力支持和指导下，部规划院研发建设了“港口规划大数据决策应用系统”，完成了上述算法研发和平台建设工作，并以2019年上海港集装箱泊位为例进行了试算验证，将基于AIS数据计算的泊位利用率数据与港口集团实际泊位利用率统计进行了对比，偏差绝对值均小于5%，可以较好地反映泊位实际利用率，实现定期跟踪、定量分析沿海港口设施运行状态。

相较于传统跟踪统计方法，基于AIS的泊位利用率计算方法具有以下优势：一是真实、客观，可由第三方研究机构基于AIS数据直接计算获得，保证计算结果客观公正；二是连续、稳定，可将部海事局自有AIS数据作为数据源，保证数据来源质量可靠、获得性好；三是便捷、高效，利用上述技术路线可快速开展泊位利用率的数据计算，可大幅节省统计、核查等工作所消耗的人力成本；四是快速、及时，接入AIS数据即可计算，可根据实际需求，按月、按季度、按年进行及时跟踪，保证了数据分析的时效性。

研究建立相关机制和标准

一是建立基于AIS的全国港口泊位利用率动态评价机制。建议部综合规划司、水运局、海事局给予大力支持，部规划院作为承担单位，利用“港口规划大数据决策应用系统”，研发建立基于AIS的全国港口泊位利用率动态评价机制，作为辅助决策管理的新的技术手段，先行试点开展重点地区集装箱、铁矿石、原油、LNG等重要运输系统专业化泊位利用率的定期跟踪评价，支撑交通运输部和地方政府等更好地掌握我国港口主要货类码头的服务水平和保障韧性。

二是建立AIS全量历史数据共享机制。部海事局自有AIS基站，可稳定、持续地获取AIS数据，为大数据挖掘分析提供了良好的数据基础。目前，部海事局已与部规划院建立了AIS实时数据共享机制，通过数据接口可实时调用AIS数据服务，但无法进行大量数据下载存储，不能实现基于AIS全量历史数据的泊位利用率计算。为此，建议协调部海事局与部规划院间建立AIS全量历史数据交换机制，例如每季度初共享提供上季度全量数据，为开展基于AIS的泊位利用率计算等研究工作提供可靠、稳定数据源。

三是研究制定泊位利用率评价标准。利用基于AIS的泊位利用率计算跟踪技术方案，通过长期的跟踪评价和数据积累，逐步建立不同区域、不同货类的泊位利用率评价标准，例如京津冀、长三角、珠三角等地区港口的泊位利用率评价标准，或集装箱、铁矿石、原油、LNG等不同货类的专业化泊位利用率评价标准，为交通运输部科学研判码头设施供给能力适应度、识别现状码头结构性问题、合理引导港口资源有序开发等提供技术支撑。

四是建立全国泊位利用率权威宣传。基于AIS的泊位利用率跟踪评价成果基本成熟后，建议纳入港口年度、季度经济运行分析报告，同时也可在交通运输部官网定期发布，或以白皮书形式定期发布，为交通运输部和地方政府决策提供技术参考，为建设交通强国提供数据支持。

来源：中国水运报

作者：姚海元 张民辉 王达川 倪瑞鸿 黄俊