如何拿到海洋信息化大潮中的一張“船票”?

作為海洋大國，中國擁有1.8萬公里海岸線、300萬平方公里的海洋國土面積，6500多個面積在500平方米以上的島嶼。

然而，我國海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，仍以港口、漁業(yè)等近海單項傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)為主。海洋科技整體水平落后，海洋環(huán)境污染嚴重。對于海洋的開發(fā)利用和監(jiān)管上來說，相對于其他海洋國家，我國仍處于初級階段。

對此，政府提出要“提高海洋資源開發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟，保護生態(tài)環(huán)境，堅決維護國家海洋權(quán)益，建設海洋強國”。

關(guān)于如何發(fā)展海洋經(jīng)濟，劉經(jīng)南院士認為，人類對時間和空間位置需求正在從事后走向?qū)崟r和瞬間、從靜態(tài)走向動態(tài)和高速、從粗略走向精準和完備、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。

目標明確，政策支持，那就擼起袖子干吧。

一時間，海洋局、海事局、海軍、海警局等部門依據(jù)自身的業(yè)務，紛紛著手引進先進的海洋測繪、監(jiān)測、管理技術(shù)，建立海洋綜合管理平臺。在巨大的市場需求下，海洋信息化將進入全面發(fā)展時期。

如今，我國海洋監(jiān)測技術(shù)不斷發(fā)展進步，初步形成了包括天、空、海、潛四個監(jiān)測平臺的海洋環(huán)境立體監(jiān)測技術(shù)體系。

過去，海洋政府部門的職能主要集中在環(huán)保、氣象、防災減災和海域管理等方面。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)向海洋領域。

無人船填補海洋測繪盲區(qū)

海洋信息化的基礎數(shù)據(jù)來源于海洋測繪，因此獲取實時準確的海洋數(shù)據(jù)至關(guān)重要。然而，海洋測繪由于環(huán)境限制，除了岸邊區(qū)域外，傳統(tǒng)陸地測繪方式根本無法實施，所以只能依賴測量船進行測繪。但是，大型測量船只能在遠海區(qū)域行駛，而在近岸淺水區(qū)由于人員無法直接進入、大型船舶受水深影響也無法勘測，一度成為測量空白區(qū)。

正是在這樣的背景下，無人船應運而生。

智能無人船平臺可搭載聲納、ADCP、紅外相機、激光雷達等多種水下、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、鹽度以及海洋物理特征探測、水下物體勘測、航路監(jiān)控等工作。

實際上，無人船技術(shù)并不是新鮮事物，在國外發(fā)展較早，剛開始主要用于軍事領域，隨著無人船技術(shù)的普及，應用領域慢慢擴展到了海洋探測、環(huán)境參數(shù)采集、海面巡邏以及氣象學等領域。

目前，國內(nèi)很多企業(yè)正在無人船領域積極探索，但我國無人船發(fā)展還處于初級階段，核心技術(shù)仍落后于發(fā)達國家，如無人船的抗浪性、吃水深度限制、傳感器的精度、無人船的操控、數(shù)據(jù)的實時傳輸能力等方面，國外無人船優(yōu)勢明顯。

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

“海豚”智能無人船

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，可適應3-4級浪、5級風的海況，可以在最淺0.5米水深環(huán)境下航行，同時可搭載多種傳感器，實現(xiàn)高效采集與船身姿態(tài)的實時三維調(diào)整，實時將數(shù)據(jù)傳到控制端。

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

由此可見，海洋測繪應用范圍廣泛，需求旺盛。實際上，除了海洋測繪，海上交通管理也是海洋信息化的另一個重要分支領域。

天基AIS系統(tǒng)實現(xiàn)一分鐘全球重訪

隨著人類活動逐漸由陸地轉(zhuǎn)向海洋，對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。近年來，漁船與商船的碰撞事故以及漁船單方事故明顯增多，據(jù)中國海上搜救中心統(tǒng)計，2007年1月至2008年7月，該中心共開展?jié)O船搜救行動731次，占全部搜救行動的25%。

另外，國家領導人在“一帶一路”國際合作高峰論壇上強調(diào)設施聯(lián)通是合作發(fā)展的基礎。加快海上絲綢之路核心區(qū)建設，必須把設施聯(lián)通作為先導性工程，著力推動陸上、海上、天上、網(wǎng)上四位一體的聯(lián)通。海上通道建設，重在整合港口航線資源，拓展港口綜合服務功能，加強與沿線國家和地區(qū)的港航合作，大力發(fā)展港口聯(lián)運業(yè)務。

可以預見，隨著聯(lián)運業(yè)務的發(fā)展，港口過往船舶密度將會大幅度增加，在如此繁忙的航運下，對船只進行更有效的監(jiān)管顯得尤為重要。

為了有效監(jiān)控船只的航行，國際海事組IMO、國際航標協(xié)會IALA和國際電信聯(lián)盟ITU于2000年共同強力推廣一個新型助航電子系統(tǒng)——船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System，簡稱AIS)，可用于岸-船、船-船及?？掌脚_-船之間的自動識別和輔助通信、導航等。IMO明確規(guī)定，300噸以上的國際航線船舶和500噸以上的國內(nèi)航線船舶應強行安裝 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)全稱為船舶自動識別系統(tǒng)，由基站設施和船載設備共同組成，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態(tài)信息，并結(jié)合船名、呼號、吃水及危險貨物等船舶靜態(tài)資料，由甚高頻(VHF)頻道向附近水域船舶及岸臺廣播，使鄰近船舶及岸臺能及時掌握附近海面所有船舶之動靜態(tài)資訊，且AIS信號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，及時采取避讓行動。

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，但時效性不強。而天基AIS系統(tǒng)，是將AIS接收機搭載在低軌道(軌道高度不超過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，再由地面進行相關(guān)的加工、處理和應用。

目前，天基AIS信息提供商主要有美國的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，公司預計2017年完成對第二代AIS衛(wèi)星監(jiān)控網(wǎng)的組建，屆時將有58顆衛(wèi)星上搭載AIS傳感器，全球重訪時間將優(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，同時提供位置異常船舶甄別服務，在大量船只中快速、準確識別異常船只。

據(jù)悉，在全球16萬余艘裝備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%是設備故障問題，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小時收集一次數(shù)據(jù)，那么對上述事件的監(jiān)管就力不從心，引進國外先進的天基AIS系統(tǒng)，可以大大縮短重訪時間，形成有效監(jiān)管。

天基AIS數(shù)據(jù)

我國未來將會建成新型海洋立體監(jiān)測網(wǎng)，該網(wǎng)由AIS衛(wèi)星、雷達遙感衛(wèi)星等天基監(jiān)測端、中低空無人機遙感監(jiān)測網(wǎng)、智能無人船等?；O(jiān)測平臺共同組成，可以對海洋交通、環(huán)境、島礁生態(tài)、岸線變遷進行持續(xù)、高效監(jiān)測，為生態(tài)島礁建設、航運安全、海域開發(fā)、海洋環(huán)境保護提供支持。

未來海洋信息化市場規(guī)模將迅速擴大

近年來，國內(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)，以南方測繪為代表的測繪硬件廠商，以及云洲智能科技有限公司。

在海洋信息化發(fā)展的過程中，天津海景馮新宇認為，本土企業(yè)既要提升自身的技術(shù)水平和服務能力，也要學習和引進國外先進的技術(shù)和設備。根據(jù)用戶需求，定制個性化的解決方案，在海洋信息化領域為一帶一路保駕護航。

對海洋信息化未來市場的預估，據(jù)不完全統(tǒng)計，單在無人船領域，國內(nèi)在做技術(shù)開發(fā)的實體超過60家，企業(yè)也有20家左右，預計未來5年內(nèi)，無人船在測繪地理信息、海洋調(diào)查相關(guān)領域總體上會達到千套級的使用，將存在10億的市場空間——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。

在海洋信息化領域，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)向遠海、由數(shù)字化轉(zhuǎn)向智能化——張鵬飛表達了這樣的期待。

你想了解更多的海洋監(jiān)測新技術(shù)與應用案例嗎?歡迎參加9月21日在大連召開的“海洋立體監(jiān)測新技術(shù)應用研討會”（會議免費，歡迎參加）。屆時，來自國家海洋局、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)測新技術(shù)體系，探討海洋事業(yè)發(fā)展與生態(tài)文明建設新思路。

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