航海保障技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

王鶴荀

摘 要：21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，世界各國未來的競爭也將在海洋上競爭。充分開發(fā)和綜合利用海洋資源是世界各國進一步發(fā)展的必然要求，航海保障領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展成為國家海洋戰(zhàn)略的關(guān)鍵一環(huán)。本文介紹了目前航海保障國際國內(nèi)情況，分析了差距，也介紹了國際發(fā)展趨勢以及目前國內(nèi)航海保障在技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞：電子化；e-Navigation；應(yīng)用

中圖分類號：U698 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2016）12-0010-02

人類社會的生存和發(fā)展離不開海洋，尤其航海。人類文明史，一定程度上就是一部航海史，實際上就是一張海圖的不斷變化的歷史。而航海離不開保障，航海保障的目標(biāo)就是找位置，規(guī)避風(fēng)險，提高效率。

1 航海保障現(xiàn)狀

廣義的航海保障是人、船、環(huán)境、管理的總和。狹義的航海保障主要包括導(dǎo)航、海圖、通信等方面。導(dǎo)航即指船舶的定位，自己及周邊環(huán)境情況。海圖的作用是詳細了解海底的狀況。通信則指與相關(guān)方的聯(lián)絡(luò)。

航海保障方面的國際國際組織主要有國際航標(biāo)協(xié)會（IALA），國際海道測量組織（IHO），國際電信聯(lián)盟（ITU），國際海事衛(wèi)星組織（INMARSAT）。

目前世界上有四大全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)：一是美國全球定位系統(tǒng)（GPS）。二是俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）系統(tǒng)。三是歐洲“伽利略”（GALILEO）系統(tǒng)。四是中國“北斗”系統(tǒng)。目前國內(nèi)船舶與岸上的聯(lián)系情況如圖1所示。

2 國內(nèi)保障技術(shù)與國際水平的差距

國內(nèi)航海保障與國際水平的差距主要有一下六點，第一，裝備落后。第二是分析能力弱，主要是船海保障從業(yè)人員專業(yè)素養(yǎng)的差距。第三是服務(wù)能力弱。體現(xiàn)在數(shù)據(jù)發(fā)行覆蓋、氣象導(dǎo)航等方面。第四是沒有精細的海圖。第五是專業(yè)力量分散。第六是，體制機制導(dǎo)致指揮協(xié)調(diào)能力弱，不容易形成合力。

而目前船舶正逐步向智能化、綠色化發(fā)展，主要體現(xiàn)在船舶大型化、專業(yè)化、高速化、自動化、導(dǎo)航定位電子化、 避碰自動化、 海圖電子化、 航海資料數(shù)字化、 通信高速化數(shù)字化廣域化、航行記錄自動化等10個方面，這也對航海保障部門提出了更高的技術(shù)要求。

3 e-Navigation

e-Navigation（電子航海）是目前國際上航海保障發(fā)展方向，指通過電子的方式，在船上和岸上，收集、綜合、交換、顯示和分析海事信息，以增強船舶泊位到泊位的全程航行能力，增強相應(yīng)的海上服務(wù)、安全和保安能力，以及海洋環(huán)境保護的能力。IMO的e-Navigation最終將很可能不是一個系統(tǒng)，而是一些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章、指南、培訓(xùn)要求和數(shù)據(jù)格式，IMO成員使用這些成果，建成一個集成化的海上助航信息環(huán)境。

e-Navigation的實施戰(zhàn)略在通信與導(dǎo)航技術(shù)方面主要是落實和制定多項產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如500kHz頻率的數(shù)字通信（NAVDAT）技術(shù)； 基于 VHF的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（VDES）通信技術(shù)；衛(wèi)星通信技術(shù)；全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)（包括中國BDS技術(shù)）；船舶綜合PNT（定位、導(dǎo)航、授時）。該方面技術(shù)的落實和實施為e-Navigation戰(zhàn)略系統(tǒng)落地提供了基礎(chǔ)支撐，是整個e-Navigation戰(zhàn)略的經(jīng)脈和眼睛。

e-Navigation戰(zhàn)略下的研究內(nèi)容主要有三個方面，一是船載設(shè)備開發(fā)與升級改造，例如綜合導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）的升級改造、ECDIS的智能化、新型通信設(shè)備等。二是岸基支持系統(tǒng)，如水文氣象信息、港口信息、VTS信息、海圖改正、海上搜救等海事服務(wù)集等。三是船岸通信優(yōu)化技術(shù)，如衛(wèi)星通信系統(tǒng)、NAVDAT、VDES、3G/4G/5G信道優(yōu)化控制技術(shù)。

在e-Navigation戰(zhàn)略中，以技術(shù)架構(gòu)為骨架的基礎(chǔ)上，其真正實施的肌肉是各類針對不同用戶需求的海上服務(wù)集（MSP）。每個服務(wù)都針對特定的用戶需求或底層數(shù)據(jù)服務(wù)，如AIS數(shù)據(jù)采集服務(wù)、船舶進出港口統(tǒng)計分析服務(wù)、水上交通管理服務(wù)、航海保障系列服務(wù)等等。這些服務(wù)構(gòu)成了e-Navigation的核心，是e-Navigation“按需服務(wù)”宗旨的體現(xiàn)。

在e-Navigation戰(zhàn)略中，各類海上服務(wù)之間進行著數(shù)據(jù)的交換和傳輸。特定數(shù)據(jù)在交換中應(yīng)具有一定的標(biāo)準(zhǔn)模型，同時還需要標(biāo)準(zhǔn)的交換協(xié)議。 因此，基于S-100標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)是e-Navigation戰(zhàn)略落地的血液，使各類海上服務(wù)集之間，能夠無縫進行數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)信息交換，從而實現(xiàn)e-Navigation戰(zhàn)略各部分之間的“互連互通”。

4 中國航海保障取得的成果

中國航海保障人近幾年在技術(shù)領(lǐng)域取得了初步成果，例如，首次出版中文版北極航行指南、出版中文版南極海圖（14幅）；也首次采用專業(yè)海洋測量船舶對極地海域?qū)嵤┚芎５罍y量（錨地）；首次應(yīng)用兼容北斗、GPS和AIS的極地科考綜合導(dǎo)助航系統(tǒng)等等（導(dǎo)航及人站互動）；還發(fā)現(xiàn)了羅斯海難言島附近適宜錨泊的錨地。

東海航海保障中心在e-Navigation框架下實施的技術(shù)主要有：①定位增強技術(shù)。如無線電指向標(biāo)-差分北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，海上北斗連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（BD-CORS）。②水上數(shù)字通信技術(shù)，水上安全信息數(shù)字廣播系統(tǒng)（NAVDAT），寬帶VHF數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，海上區(qū)域性WIFI，衛(wèi)星覆蓋。③助航信息集成和服務(wù)技術(shù)。如電子海圖服務(wù)云平臺-海e行，洋山港e-Navigation示范區(qū)建設(shè)（霧中導(dǎo)航），全球航海安全信息系統(tǒng)。

無線電指向標(biāo)-差分北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（RBN-DBDS ）的具體應(yīng)用有：東海航海保障中心完成首個了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的沿海差分衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為航海用戶提供1-2米定位精度的定位導(dǎo)航服務(wù)；大戢山RBN-DGNSS（DBDS+DGPS）臺站于2014年1月1日起正式運行；GB17424《差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（DGNSS）技術(shù)要求》的修訂也已納入2015-2017年交通運輸部標(biāo)準(zhǔn)修訂計劃。

在北斗CORS系統(tǒng)的具體應(yīng)用有：長江口北斗CORS試驗系統(tǒng)覆蓋的2213平方公里核心區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)了水平精度3厘米、垂直精度5厘米的高精度定位，在系統(tǒng)覆蓋的5812平方公里高精度區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了水平精度15厘米的實時定位，在周邊的12132平方公里區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了亞米級的實時定位。

水上安全信息數(shù)字廣播系統(tǒng)（NAVDAT）方面，做了NAVDAT電子海圖發(fā)布試驗，電子海圖更新數(shù)據(jù)包大小91KB，數(shù)據(jù)傳輸用時僅37秒。

洋山港e-Navigation示范工程目前正在進行中，它的建設(shè)目標(biāo)是保障能見度不良情況下（500m～1000m）的大型集裝箱船舶進出洋山港航行的安全。主要從5個方面入手，利用NAVDAT、VHF寬帶、4G網(wǎng)絡(luò)等手段，播發(fā)助航信息；基于BD-CORS系統(tǒng)，實現(xiàn)大型船舶的高精度靠泊；基于RBN-DGNSS和播發(fā)BDS/GPS差分信號，實現(xiàn)高精度導(dǎo)航；優(yōu)化現(xiàn)有洋山港航標(biāo)配布、提升性能，適應(yīng)霧航需求；匯聚AIS、BDS、VTS等各類信息，提升監(jiān)控能力。

在全球航海安全信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)方面，東海航海保障中心目前主要目標(biāo)是先是開放公眾平臺，協(xié)同應(yīng)用開發(fā)，提供航海數(shù)字服務(wù)業(yè)務(wù)。其次是建立一站式的航海信息服務(wù)平臺，提供行業(yè)數(shù)據(jù)專題服務(wù)業(yè)務(wù)。比如可通過海圖中心高集成的數(shù)據(jù)池獲取所需數(shù)據(jù)，如漁業(yè)漁情數(shù)據(jù)、海洋資源數(shù)據(jù)、海洋生態(tài)數(shù)據(jù)，使各類型行業(yè)內(nèi)外用戶可以查詢獲取大部分的相關(guān)信息。

5 結(jié)語

海洋已成為人類第二大生存和發(fā)展空間，世界各國未來的競爭也將在海洋上競爭。作為中國的航海保障部門，必須展望未來，在安全、環(huán)保、效率的框架下，重點在新領(lǐng)域、新技術(shù)、新服務(wù)、新方式（大數(shù)據(jù)）等四個方面進行突破，在深海、遠海、新通道范圍內(nèi)為船舶提供及時、準(zhǔn)確、全面、便捷的服務(wù)，緊跟全球步伐，積極參與國際組織，努力趕超世界水平，為中國的海洋強國戰(zhàn)略貢獻自己的力量。

本文節(jié)選十四期《交通安全講堂（Transport Safety Forum）》作者演講內(nèi)容

鏈接：《交通安全講堂（Transport Safety Forum）》由國家水運安全工程技術(shù)研究中心、武漢理工大學(xué)和中國水運報社主辦，交通安全信息應(yīng)急技術(shù)國家工程實驗室、國家道路交通管理工程技術(shù)研究中心、交通運輸部內(nèi)河智能航運協(xié)同創(chuàng)新平臺、交通運輸部長江航運技術(shù)研發(fā)中心、長江黃金水道綠色與安全協(xié)同創(chuàng)新中心、中國遠洋運輸（集團）總公司技術(shù)中心、長江海事研究中心協(xié)辦。每月舉辦一次，邀請國內(nèi)外在交通安全領(lǐng)域具有較高學(xué)術(shù)影響和管理水平的學(xué)者、管理專家作為演講專家。