科研進展
北極東北航道航線智能規(guī)劃研究獲新進展
在全球氣候變化導致北極快速變暖的背景下，東北航道的通航潛力顯著增強，然而極地復雜多變的環(huán)境條件仍對船舶冰區(qū)航行安全構成嚴峻挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有北極航線規(guī)劃模型普遍存在對局部海域環(huán)境動態(tài)變化響應不足的缺陷，難以實現(xiàn)復雜極地條件下的實時航線優(yōu)化與調整。針對這一科學問題，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學與凍土工程全國重點實驗室研究人員研發(fā)了第二代航線規(guī)劃系統(tǒng)RouteView 2.0。
新系統(tǒng)RouteView 2.0從三個方面提升了極地船舶航行服務的智能化水平。在船舶航行前方獨立浮冰實時監(jiān)測方面，該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)千米級冰情數(shù)據(jù)的粗分辨率限制，構建了次公里級獨立浮冰在線計算框架，實現(xiàn)了東北航道浮冰分布的實時動態(tài)解析，顯著提升了浮冰信息提取的時效性與靈活性（250米分辨率）。在船舶航行前方海霧模擬預警體系方面，該系統(tǒng)基于Polar WRF數(shù)值模型，實現(xiàn)了對船舶航行前方海霧的精準反演（6小時間隔、5千米分辨率），為低能見度航行提供了實時預警支持。在數(shù)字孿生驅動的智能決策方面，該系統(tǒng)構建了北極航道船舶及航行環(huán)境的三維實景模型，實時接入浮冰、海霧等模型計算數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了東北航道局部海域船舶航行的沉浸式展示，形成一種新的航線規(guī)劃可視化手段。
實驗驗證表明，新系統(tǒng)RouteView 2.0創(chuàng)新性地集成了多源環(huán)境要素實時監(jiān)測技術，可精準識別船舶前方500公里范圍內(nèi)的獨立浮冰分布、海霧能見度及海浪飛沫結冰等風險因子，并通過動態(tài)路徑優(yōu)化算法實現(xiàn)航線的自適應規(guī)劃與實時調整，顯著提升了船舶航行安全與決策效率及極地航行決策的時效性和可靠性，為北極復雜環(huán)境下的航線規(guī)劃提供了可靠的技術支撐和科學依據(jù)。
該研究成果以RouteView 2.0: A Real-time Operational Planning System for Vessels on the Arctic Northeast Passage為題發(fā)表在Environmental Modelling & Software期刊上。西北研究院高級工程師吳阿丹為論文第一作者，車濤研究員為論文通訊作者。該研究獲國家自然科學基金、甘肅省科技重大專項和冰凍圈科學與凍土工程全國重點實驗室自主部署項目的資助。
該團隊研發(fā)的航線規(guī)劃系統(tǒng)RouteView 1.0于2023年正式發(fā)布，成果分別以A ship navigation information service system for the Arctic Northeast Passage using 3D GIS based on big Earth data和RouteView: An Intelligent Route Planning System for Ships Sailing Through Arctic Ice Zones Based on Big Earth Data為題先后發(fā)表在Big Earth Data和International Journal of Digital Earth期刊。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2025.106464
航線實時規(guī)劃系統(tǒng)界面（基于實時提取的浮冰、海霧及船舶結冰分布，評估船舶通航風險，實現(xiàn)船舶航行前方航線的精準規(guī)劃與優(yōu)化調整）
航行場景實時模擬
