中交四航院全球海浪数据集
广东省
数据来源：广州数据交易所
在港航工程业务领域，“全球波浪数据缺乏”一直以来是国内企业参与国际竞争中的制约因素及短板，与世界一流企业相比处于劣势。国内企业在开展海外港航工程业务过程中，经常会遇到波浪基础数据缺乏的问题。对比其它国际知名承包商、项目咨工，却在普遍采用业内公认的高精度全球海浪数据集提供的海浪数据作为其港口水域平面布置、水工结构设计、施工方案选择、水动力模型试验的基础，优势非常明显。国际上，知名度较高有美国NOAA、美国OWI、欧洲ECMWF、英国BMT、丹麦DHI五大机构构建的高精度全球海浪数据集。尽管NOAA、ECMWF免费向用户公开了波浪特征参数数据，但波浪谱数据并未公开。随着国际竞争的愈发激烈，精细化研究成为国际主流，波浪谱数据必不可缺。OWI、BMT及DHI的全球海浪数据均需购买，且价格昂贵，其中OWI还对中国企业购买其数据设限。由于在满足市场使用要求的高精度全球海浪数据集方面我方长期处于受制于人、“卡脖子”状态，要在国际市场、尤其是现汇市场具有竞争优势，须尽快解决高精度全球海浪数据集的空白问题。
为了弥补短板，提升国内企业全球竞争力，有必要加强基础研究，构建具有国际竞争优势的自主化高精度、高分辨率、长序列全球海浪数据集，实现全球海浪数据自给。目前国内暂未出现满足市场使用要求、类似美国NOAA、美国OWI、欧洲ECMWF、英国BMT、丹麦DHI的高精度全球平常波浪数据集产品，需通过采用第三代海浪模式的全球波浪数学模型模拟获得。全球模型范围广（全球覆盖）、前后处理及数值计算工作量大，还需重点解决边界波浪能量联通、全球范围多海域模型参数同步准确率定等难题。目前业界普遍采用源码修正实现边界波浪联通，技术难度大，不适用于编译后稳定运行的波浪业务化模型。
基于上述背景，中交四航院全球波浪数据中心研究团队首次提出了通用性全球波浪数学模型边界浪能量联通方法，通过构建外部数据交换和模型运行控制逻辑架构，实现了对业内第三代海浪模式边界联通问题的通用解决方案。全球各大海域气候、地形、海岸特征迥异，模型参数的分区同步率定效率直接影响数据集产品的准确度和时效性，业界普遍采用试错的方式对参数进行逐步调整，本研究首次推导了全球模型参数变化/结果偏差变化敏感度方程，基于大量理论研究和数值试验工作构建了参数分区同步快速率定成套技术方案，极大提高了全球海浪数据集的结果精度与产出效率。通过上述关键技术突破，本研究构建中交四航院全球海浪数据集近岸空间精度达到5km，涵盖岛礁群及近岸复杂地形，实现了对国外业界竞品的超越（NOAA：1/15°、OWI：1/2°、ECMWF：1/8°、BMT：1/12°、DHI：50km），揭示了全球波浪空间宏观分布、代表性海区波浪季节分布、典型海域海浪频谱-方向谱三维多峰离散分布等特征规律，为国内设计、施工、运营方对全球平常浪况复杂性的认知提升提供了数据基础。该数据集的相关研究成果“全球海浪数据集构建关键技术研究与应用”获2023年中国水运建设行业协会科学技术一等奖，国家授权发明专利4项、授权软件著作权3项。
中交四航院全球海浪数据集可以为大量项目不同阶段设计、施工窗口分析与施工方案确定提供了数十年不等的高时空分辨率、高精度海浪时程数据及技术支持，大幅降低了优质海浪数据的获取时间及费用成本，显著提高了设计、施工方案的可靠度与精细化水平。尤其对于海外投标项目，由于可在极短时间内获得优质海浪数据，可为项目投标争取更多可供利用时间，并且优质海浪数据很大程度上决定了投标方是否可以拿出具有竞争优势的投标技术方案及商务报价。同时，该数据集为多个项目施工安全、运营管理等提供了数据基础和技术保障，为大量水动力模型试验提供了波浪边界条件，并在高校、科研院所、防灾减灾业务化部门开展海洋动力灾害特征机制研究、灾害评估、风险区划分等方面得到广泛应用，取得了显著的经济效益和社会效益。
中交四航院全球海浪数据集解决了全球海浪数据获取受限的“卡脖子”问题，推动了海浪数值模拟技术发展，加强了海浪基础研究与工程应用的深度结合，从科研、设计、施工、运营管理等方面全方位促进了国内水运建设行业的进步，助力“交通强国”、“海洋强国”战略和“一带一路”建设，有利于我国水运建设行业在“世界一流企业”号召下全球竞争力的提升。
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