在全球氣候變化導(dǎo)致北極快速變暖的背景下，東北航道的通航潛力顯著增強(qiáng)，然而極地復(fù)雜多變的環(huán)境條件仍對(duì)船舶冰區(qū)航行安全構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有北極航線規(guī)劃模型普遍存在對(duì)局部海域環(huán)境動(dòng)態(tài)變化響應(yīng)不足的缺陷，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜極地條件下的實(shí)時(shí)航線優(yōu)化與調(diào)整。針對(duì)這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)方面提升了極地船舶航行服務(wù)的智能化水平。在船舶航行前方獨(dú)立浮冰實(shí)時(shí)監(jiān)測方面，該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)千米級(jí)冰情數(shù)據(jù)的粗分辨率限制，構(gòu)建了次公里級(jí)獨(dú)立浮冰在線計(jì)算框架，實(shí)現(xiàn)了東北航道浮冰分布的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)解析，顯著提升了浮冰信息提取的時(shí)效性與靈活性（250米分辨率）。在船舶航行前方海霧模擬預(yù)警體系方面，該系統(tǒng)基于Polar WRF數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶航行前方海霧的精準(zhǔn)反演（6小時(shí)間隔、5千米分辨率），為低能見度航行提供了實(shí)時(shí)預(yù)警支持。在數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的智能決策方面，該系統(tǒng)構(gòu)建了北極航道船舶及航行環(huán)境的三維實(shí)景模型，實(shí)時(shí)接入浮冰、海霧等模型計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)，可精準(zhǔn)識(shí)別船舶前方500公里范圍內(nèi)的獨(dú)立浮冰分布、海霧能見度及海浪飛沫結(jié)冰等風(fēng)險(xiǎn)因子，并通過動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)航線的自適應(yīng)規(guī)劃與實(shí)時(shí)調(diào)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(shí)效性和可靠性，為北極復(fù)雜環(huán)境下的航線規(guī)劃提供了可靠的技術(shù)支撐和科學(xué)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(jí)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(xué)基金、甘肅省科技重大專項(xiàng)和冰凍圈科學(xué)與凍土工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主部署項(xiàng)目的資助。

該團(tuán)隊(duì)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(shí)時(shí)規(guī)劃系統(tǒng)界面（基于實(shí)時(shí)提取的浮冰、海霧及船舶結(jié)冰分布，評(píng)估船舶通航風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)船舶航行前方航線的精準(zhǔn)規(guī)劃與優(yōu)化調(diào)整）

航行場景實(shí)時(shí)模擬