如何拿到海洋信息化大潮中的一張“船票”?

作為海洋大國(guó)，中國(guó)擁有1.8萬(wàn)公里海岸線、300萬(wàn)平方公里的海洋國(guó)土面積，6500多個(gè)面積在500平方米以上的島嶼。

然而，我國(guó)海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，仍以港口、漁業(yè)等近海單項(xiàng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)為主。海洋科技整體水平落后，海洋環(huán)境污染嚴(yán)重。對(duì)于海洋的開(kāi)發(fā)利用和監(jiān)管上來(lái)說(shuō)，相對(duì)于其他海洋國(guó)家，我國(guó)仍處于初級(jí)階段。

對(duì)此，政府提出要“提高海洋資源開(kāi)發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)決維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”。

關(guān)于如何發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，劉經(jīng)南院士認(rèn)為，人類對(duì)時(shí)間和空間位置需求正在從事后走向?qū)崟r(shí)和瞬間、從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)和高速、從粗略走向精準(zhǔn)和完備、從陸地走向海洋和天空、從區(qū)域走向全球、從地球走向深空和宇宙。

目標(biāo)明確，政策支持，那就擼起袖子干吧。

一時(shí)間，海洋局、海事局、海軍、海警局等部門依據(jù)自身的業(yè)務(wù)，紛紛著手引進(jìn)先進(jìn)的海洋測(cè)繪、監(jiān)測(cè)、管理技術(shù)，建立海洋綜合管理平臺(tái)。在巨大的市場(chǎng)需求下，海洋信息化將進(jìn)入全面發(fā)展時(shí)期。

如今，我國(guó)海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，初步形成了包括天、空、海、潛四個(gè)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。

過(guò)去，海洋政府部門的職能主要集中在環(huán)保、氣象、防災(zāi)減災(zāi)和海域管理等方面。近幾年，政府已經(jīng)把思路轉(zhuǎn)變到要做海洋全科，包括國(guó)家海上的安全、海上貿(mào)易交通線、海洋權(quán)益等，因此企業(yè)才慢慢將眼光轉(zhuǎn)向海洋領(lǐng)域。

無(wú)人船填補(bǔ)海洋測(cè)繪盲區(qū)

海洋信息化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于海洋測(cè)繪，因此獲取實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的海洋數(shù)據(jù)至關(guān)重要。然而，海洋測(cè)繪由于環(huán)境限制，除了岸邊區(qū)域外，傳統(tǒng)陸地測(cè)繪方式根本無(wú)法實(shí)施，所以只能依賴測(cè)量船進(jìn)行測(cè)繪。但是，大型測(cè)量船只能在遠(yuǎn)海區(qū)域行駛，而在近岸淺水區(qū)由于人員無(wú)法直接進(jìn)入、大型船舶受水深影響也無(wú)法勘測(cè)，一度成為測(cè)量空白區(qū)。

正是在這樣的背景下，無(wú)人船應(yīng)運(yùn)而生。

智能無(wú)人船平臺(tái)可搭載聲納、ADCP、紅外相機(jī)、激光雷達(dá)等多種水下、水上傳感器，因其體量輕小，適用于沿海近岸、島礁鄰近海域等海區(qū)的水下地形勘測(cè)、鹽度以及海洋物理特征探測(cè)、水下物體勘測(cè)、航路監(jiān)控等工作。

實(shí)際上，無(wú)人船技術(shù)并不是新鮮事物，在國(guó)外發(fā)展較早，剛開(kāi)始主要用于軍事領(lǐng)域，隨著無(wú)人船技術(shù)的普及，應(yīng)用領(lǐng)域慢慢擴(kuò)展到了海洋探測(cè)、環(huán)境參數(shù)采集、海面巡邏以及氣象學(xué)等領(lǐng)域。

目前，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)正在無(wú)人船領(lǐng)域積極探索，但我國(guó)無(wú)人船發(fā)展還處于初級(jí)階段，核心技術(shù)仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，如無(wú)人船的抗浪性、吃水深度限制、傳感器的精度、無(wú)人船的操控、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸能力等方面，國(guó)外無(wú)人船優(yōu)勢(shì)明顯。

以“海豚”無(wú)人船為例，作為一款由法國(guó)MARINETECH公司生產(chǎn)的新一代海上無(wú)人勘測(cè)平臺(tái)，“海豚”無(wú)人船可對(duì)近海、沿岸、島礁附近的水下地形勘測(cè)，建立水下三維地形，對(duì)保障海上航行安全、了解海岸環(huán)境等方面，起到了積極的推動(dòng)作用。

“海豚”智能無(wú)人船

據(jù)天津海景科技總經(jīng)理馮新宇介紹，“海豚”的適航能力非常強(qiáng)，可適應(yīng)3-4級(jí)浪、5級(jí)風(fēng)的海況，可以在最淺0.5米水深環(huán)境下航行，同時(shí)可搭載多種傳感器，實(shí)現(xiàn)高效采集與船身姿態(tài)的實(shí)時(shí)三維調(diào)整，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳到控制端。

除了水下地形勘測(cè)外，無(wú)人船還廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域。南方測(cè)繪海洋產(chǎn)品部經(jīng)理張鵬飛指出，現(xiàn)在海洋信息化應(yīng)用場(chǎng)景包括航道監(jiān)測(cè)、水下物探、港口碼頭建設(shè)、海洋漁業(yè)、自然資源調(diào)查與利用、水下考古及軍事領(lǐng)域，如基于北斗的海上巡邏和水下安防等。

由此可見(jiàn)，海洋測(cè)繪應(yīng)用范圍廣泛，需求旺盛。實(shí)際上，除了海洋測(cè)繪，海上交通管理也是海洋信息化的另一個(gè)重要分支領(lǐng)域。

天基AIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一分鐘全球重訪

隨著人類活動(dòng)逐漸由陸地轉(zhuǎn)向海洋，對(duì)船只的使用也逐漸增多。就在8月發(fā)生“麥凱恩”和油輪相撞事件的馬六甲海峽，每日就有600艘船只通過(guò)。近年來(lái)，漁船與商船的碰撞事故以及漁船單方事故明顯增多，據(jù)中國(guó)海上搜救中心統(tǒng)計(jì)，2007年1月至2008年7月，該中心共開(kāi)展?jié)O船搜救行動(dòng)731次，占全部搜救行動(dòng)的25%。

另外，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人在“一帶一路”國(guó)際合作高峰論壇上強(qiáng)調(diào)設(shè)施聯(lián)通是合作發(fā)展的基礎(chǔ)。加快海上絲綢之路核心區(qū)建設(shè)，必須把設(shè)施聯(lián)通作為先導(dǎo)性工程，著力推動(dòng)陸上、海上、天上、網(wǎng)上四位一體的聯(lián)通。海上通道建設(shè)，重在整合港口航線資源，拓展港口綜合服務(wù)功能，加強(qiáng)與沿線國(guó)家和地區(qū)的港航合作，大力發(fā)展港口聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)的發(fā)展，港口過(guò)往船舶密度將會(huì)大幅度增加，在如此繁忙的航運(yùn)下，對(duì)船只進(jìn)行更有效的監(jiān)管顯得尤為重要。

為了有效監(jiān)控船只的航行，國(guó)際海事組IMO、國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)IALA和國(guó)際電信聯(lián)盟ITU于2000年共同強(qiáng)力推廣一個(gè)新型助航電子系統(tǒng)——船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System，簡(jiǎn)稱AIS)，可用于岸-船、船-船及?？掌脚_(tái)-船之間的自動(dòng)識(shí)別和輔助通信、導(dǎo)航等。IMO明確規(guī)定，300噸以上的國(guó)際航線船舶和500噸以上的國(guó)內(nèi)航線船舶應(yīng)強(qiáng)行安裝 AIS系統(tǒng)，舊船加裝必須在2004年底前完成AIS系統(tǒng)。

那么，什么是AIS系統(tǒng)呢？AIS系統(tǒng)全稱為船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，由基站設(shè)施和船載設(shè)備共同組成，AIS系統(tǒng)配合全球定位系統(tǒng)(GPS)將船位、船速、改變航向率及航向等船舶動(dòng)態(tài)信息，并結(jié)合船名、呼號(hào)、吃水及危險(xiǎn)貨物等船舶靜態(tài)資料，由甚高頻(VHF)頻道向附近水域船舶及岸臺(tái)廣播，使鄰近船舶及岸臺(tái)能及時(shí)掌握附近海面所有船舶之動(dòng)靜態(tài)資訊，且AIS信號(hào)基本上不受惡劣天氣與海況的影響，使船只間可以相互通信，及時(shí)采取避讓行動(dòng)。

AIS系統(tǒng)分為岸基和天基兩種。顧名思義，岸基AIS系統(tǒng)的基站位于岸邊，主要適用于近岸及港口的船只監(jiān)控，但時(shí)效性不強(qiáng)。而天基AIS系統(tǒng)，是將AIS接收機(jī)搭載在低軌道(軌道高度不超過(guò)1000km)的衛(wèi)星、飛船等航天器上，接收航天器覆蓋區(qū)域內(nèi)的 AIS信息并轉(zhuǎn)發(fā)給地面站，再由地面進(jìn)行相關(guān)的加工、處理和應(yīng)用。

目前，天基AIS信息提供商主要有美國(guó)的Orbcomm、挪威的NorskRomsenter和加拿大的ExactEarth。

影響AIS系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵要素包括數(shù)據(jù)獲取頻率、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性以及異常甄別能力這幾大方面。

以加拿大的ExactEarth為例，該系統(tǒng)現(xiàn)有衛(wèi)星11顆，公司預(yù)計(jì)2017年完成對(duì)第二代AIS衛(wèi)星監(jiān)控網(wǎng)的組建，屆時(shí)將有58顆衛(wèi)星上搭載AIS傳感器，全球重訪時(shí)間將優(yōu)于1分鐘，用戶數(shù)據(jù)更新頻率也將優(yōu)于1分鐘。ExactEarth可監(jiān)控全球范圍內(nèi)裝備AIS系統(tǒng)的船舶，數(shù)據(jù)經(jīng)多層防護(hù)，同時(shí)提供位置異常船舶甄別服務(wù)，在大量船只中快速、準(zhǔn)確識(shí)別異常船只。

據(jù)悉，在全球16萬(wàn)余艘裝備AIS的船舶中尋找不足1%的存在位置異常的船舶，如同大海撈針。而這1%里面99%是設(shè)備故障問(wèn)題，另外那1%才可能是海上犯罪事件，如偷油、走私、偷渡人口等。以前的AIS系統(tǒng)2小時(shí)收集一次數(shù)據(jù)，那么對(duì)上述事件的監(jiān)管就力不從心，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的天基AIS系統(tǒng)，可以大大縮短重訪時(shí)間，形成有效監(jiān)管。

天基AIS數(shù)據(jù)

我國(guó)未來(lái)將會(huì)建成新型海洋立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，該網(wǎng)由AIS衛(wèi)星、雷達(dá)遙感衛(wèi)星等天基監(jiān)測(cè)端、中低空無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)網(wǎng)、智能無(wú)人船等海基監(jiān)測(cè)平臺(tái)共同組成，可以對(duì)海洋交通、環(huán)境、島礁生態(tài)、岸線變遷進(jìn)行持續(xù)、高效監(jiān)測(cè)，為生態(tài)島礁建設(shè)、航運(yùn)安全、海域開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境保護(hù)提供支持。

未來(lái)海洋信息化市場(chǎng)規(guī)模將迅速擴(kuò)大

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)致力于海洋信息化企業(yè)大量崛起，其中就包括以天津海景科技為代表的創(chuàng)業(yè)企業(yè)，以南方測(cè)繪為代表的測(cè)繪硬件廠商，以及云洲智能科技有限公司。

在海洋信息化發(fā)展的過(guò)程中，天津海景馮新宇認(rèn)為，本土企業(yè)既要提升自身的技術(shù)水平和服務(wù)能力，也要學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。根據(jù)用戶需求，定制個(gè)性化的解決方案，在海洋信息化領(lǐng)域?yàn)橐粠б宦繁ｑ{護(hù)航。

對(duì)海洋信息化未來(lái)市場(chǎng)的預(yù)估，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，單在無(wú)人船領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)在做技術(shù)開(kāi)發(fā)的實(shí)體超過(guò)60家，企業(yè)也有20家左右，預(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)，無(wú)人船在測(cè)繪地理信息、海洋調(diào)查相關(guān)領(lǐng)域總體上會(huì)達(dá)到千套級(jí)的使用，將存在10億的市場(chǎng)空間——云洲智能科技有限公司海洋事業(yè)部總經(jīng)理唐梓力如是說(shuō)。

在海洋信息化領(lǐng)域，海洋信息化發(fā)展方向?qū)⒂申懙貫橹鬓D(zhuǎn)向海陸并重、由軍管轉(zhuǎn)向軍民融合、由近海轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)海、由數(shù)字化轉(zhuǎn)向智能化——張鵬飛表達(dá)了這樣的期待。

你想了解更多的海洋監(jiān)測(cè)新技術(shù)與應(yīng)用案例嗎?歡迎參加9月21日在大連召開(kāi)的“海洋立體監(jiān)測(cè)新技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)”（會(huì)議免費(fèi)，歡迎參加）。屆時(shí)，來(lái)自國(guó)家海洋局、海事局相關(guān)局屬單位、科研院所、高校及相關(guān)應(yīng)用單位的專家、代表，將共同交流研討海洋資源環(huán)境監(jiān)測(cè)新技術(shù)體系，探討海洋事業(yè)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)新思路。

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