E－navigation發(fā)展與研究

廖又明，陳霖?zé)?/p>

(1.中國船舶科學(xué)研究中心，江蘇 無錫，214082;2.賓夕法尼亞大學(xué) 工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，美國 費城)

0 引 言

E－navigation (電子導(dǎo)航)在“大數(shù)據(jù)”理念、“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，以及在具有劃時代意義的“云計算技術(shù)”為代表的信息化技術(shù)大爆發(fā)的背景下，以凝聚著當(dāng)代先進(jìn)的信息化技術(shù)、具有革命性突破的技術(shù)發(fā)展平臺為依托，開創(chuàng)電子導(dǎo)航的新時代。以歐、美及亞洲的日、韓等海洋業(yè)發(fā)達(dá)國家已率先邁入E－navigation 領(lǐng)域，并取得了令人驚喜的成績。

以“大數(shù)據(jù)”理念、 “互聯(lián)網(wǎng)+”思維構(gòu)建的基于“云技術(shù)”的導(dǎo)航系統(tǒng)，將是集信息化技術(shù)、航海電子技術(shù)、基于安全/環(huán)保理念、國際/國內(nèi)海洋法合規(guī)性評估下的行業(yè)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)、新型經(jīng)營運(yùn)行理念，以及全球性共享/合作為一體的，凸顯E 時代技術(shù)特征的航海運(yùn)行體系。新一代E－navigation已成為助力和引領(lǐng)導(dǎo)航事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的驅(qū)動器。

圖1 基于云技術(shù)的E－navigation 概念圖Fig.1 Cloud-based E－navigation concept map

1 E－navigation的發(fā)展

1.1 IMO 推進(jìn)E－navigation的開展

國際海事組織(IMO)是E－navigation發(fā)展的有力推手，在2006年7月IMO 第52 屆年會上將其列為主旨議題進(jìn)行重點研討，隨后在海上安全委員會(MSC)第81 次會議上正式作出實施E－navigation 研究的戰(zhàn)略決策。并明確以國際海事組織下屬單位:導(dǎo)航、無線電通信及海上搜救分技術(shù)委員會(COMSAR)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，委任導(dǎo)航分技術(shù)委員會作為協(xié)調(diào)方，監(jiān)督/促進(jìn)各分技術(shù)委員會按期實施各研究項目、按計劃節(jié)點完成相關(guān)任務(wù)，以保證E－navigation的構(gòu)架能在目標(biāo)完成年(2008年)內(nèi)按計劃如期完成。

1.2 E－navigation 構(gòu)架思路

IMO 認(rèn)為:E－navigation的目的是開發(fā)一個具有戰(zhàn)略性的、集成先進(jìn)的信息化技術(shù)和電子導(dǎo)航技術(shù)的新型E－navigation (電子導(dǎo)航)系統(tǒng)。由構(gòu)建模塊及各子系統(tǒng)，特別是信息化/電子技術(shù)系統(tǒng)所構(gòu)架的海事導(dǎo)航系統(tǒng)，將是一個由“云技術(shù)”支撐的“包羅萬象”的。在有助于提高航行安全性、提升導(dǎo)航精度(這將對整體的海上安全和環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生極大影響)的同時，以減少機(jī)械作業(yè)運(yùn)行量及導(dǎo)航儀操作負(fù)擔(dān)為目的的信息化電子導(dǎo)航系統(tǒng)。這樣一個全新理念的創(chuàng)新技術(shù)，所面臨的挑戰(zhàn)在于確保所有構(gòu)建模塊及子系統(tǒng)在整個導(dǎo)航體系中的適用性、系統(tǒng)性，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建起高效的實時顯示導(dǎo)航環(huán)境、簡化船員操縱流程的新型導(dǎo)航系統(tǒng)。

E－navigation 最終將以具有革命性突破的、全新的結(jié)構(gòu)化模塊組成方式，提供能確保符合各種導(dǎo)航通信技術(shù)和服務(wù)、準(zhǔn)確安全、為各種船舶提供簡捷、精準(zhǔn)且性價比極佳的智能化全球共享導(dǎo)航系統(tǒng)。

圖2 E－navigation 概念圖Fig.2 E－navigation concept map

通訊/搜尋/救援分技術(shù)委員會 (COMSAR:Communications and Search and Rescue)主張:應(yīng)該明確定義用戶的需求范疇，因為真正驅(qū)動E－navigation發(fā)展的動力是用戶的需求而不僅靠技術(shù)的先進(jìn)性。如果利用海上救助委員會(GMDSS)現(xiàn)有的基于GMDSS的特點服務(wù)區(qū)的服務(wù)設(shè)備，作為E－navigation 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，并配以基于移動網(wǎng)絡(luò)的信息化技術(shù)，可實施全球性共享的E－navigation服務(wù)系統(tǒng)。為此，COMSAR 分技術(shù)委員會肩負(fù)統(tǒng)籌實施海事領(lǐng)域技術(shù)可行性、實施應(yīng)用審查及更新升級等事項。COMSAR 由此成為了設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，包括船用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)操作模式和軟件操作系統(tǒng)的編制與安裝，編制所有用戶及研制者均應(yīng)遵循的創(chuàng)建、變更/升級標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程的主導(dǎo)單位，以此確保各組建模塊在電子導(dǎo)航系統(tǒng)中的統(tǒng)一、高效運(yùn)行。

圖3 E－navigation的構(gòu)建與海事應(yīng)用的關(guān)系Fig.3 E－navigation the construction of navigation and Marine applications

E－navigation 技術(shù)委員會以發(fā)展的戰(zhàn)略眼光，結(jié)合當(dāng)代信息技術(shù)重新制定并實施推進(jìn)E－navigation/概念、關(guān)鍵技術(shù)及結(jié)構(gòu)化模塊組建模式等的實現(xiàn)研究。國際海事組織牽頭邀請其他相關(guān)機(jī)構(gòu)科研單位參與到新一代導(dǎo)航系統(tǒng)的研制中，特別是力薦將國際海洋協(xié)會中的航標(biāo)/燈塔、國際海道測量等組織(國際航標(biāo)協(xié)會)作為重要的參建力量，納入其中共同參與各要素模塊的構(gòu)建。組織各分技術(shù)委員會構(gòu)架以各自信息數(shù)據(jù)無縫鏈接機(jī)制，并倡導(dǎo)世界各國積極參與，共筑全球性共享的新一代E－navigation 系統(tǒng)［2］。

圖4 E－navigation 效果圖Fig.4 E－navigation effect diagram

2 E－navigation 構(gòu)建與關(guān)鍵技術(shù)

新概念E－navigation 是基于“大數(shù)據(jù)”理念，由“云技術(shù)”支撐的信息化電子導(dǎo)航系統(tǒng)。它由信息技術(shù)、電子導(dǎo)航技術(shù)、海洋運(yùn)輸行業(yè)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)、國際海洋法合規(guī)性及新型國際合作模式構(gòu)架而成，凸顯E 技術(shù)特征的新一代導(dǎo)航體系。

圖5 E－navigation 構(gòu)架流程圖Fig.5 E－navigation structure flow chart

2.1 基于信息化技術(shù)的E－navigation 構(gòu)建模式

IMO (國際海事組織)對E－navigation的定義是:具有與海事相關(guān)的任何海洋信息的全面采集、集成交換、船/岸同步信息化數(shù)據(jù)顯示/分析、提升導(dǎo)航和相關(guān)服務(wù)能力、確保其海上安全及對海洋環(huán)境污染可控在最小限度內(nèi)的新一代E－navigation 系統(tǒng)。文獻(xiàn)［3］以“安全、環(huán)保”為宗旨的技術(shù)要素、關(guān)鍵技術(shù)與模塊系統(tǒng)化體系的構(gòu)建模式，及運(yùn)行方式、高效的操作流程和聯(lián)動運(yùn)行能力等為目的，提出了基于信息化技術(shù)的E－navigation 構(gòu)建方案及應(yīng)用，實施基于遠(yuǎn)程信息技術(shù)的E－navigation 構(gòu)建法的實用性及先進(jìn)性的實現(xiàn)研究。

2.2 E－航海:信息云服務(wù)的創(chuàng)建與智能交互的構(gòu)架

隨著信息/通信技術(shù)的進(jìn)步，以及對地球監(jiān)測能力的提升，特別是近年來由其創(chuàng)建的新形海事信息服務(wù)，在解決海洋航運(yùn)安全、治理海洋環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展等方面有了突破性地發(fā)展。在各國高度重視及傾斜性政策的支持下，其技術(shù)發(fā)展十分迅速，且行業(yè)競爭也越來越激烈。特別是在海運(yùn)行業(yè)有著超300 萬名員工，營業(yè)額占?xì)W盟GDP 2%以上的歐洲，為了保持其引領(lǐng)地位和競爭力，正在通過集中研究、開發(fā)創(chuàng)新以及利用新型市場機(jī)遇來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，力爭以歐洲e－Maritime 框架作為主導(dǎo)世界海洋信息化產(chǎn)品和服務(wù)的主體。歐洲版的E－navigation 模式是以:如何讓海洋從業(yè)者及相關(guān)機(jī)構(gòu)啟用信息智能交互平臺——這一最具挑戰(zhàn)性的課題為著力點;開創(chuàng)新型的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域，以信息技術(shù)和通信技術(shù)相關(guān)機(jī)構(gòu)及專家參與的研制理念的主導(dǎo)下，創(chuàng)建新形的信息集成理論知識及應(yīng)用技術(shù);開創(chuàng)各探討性課題的研究、總結(jié)并提供e－Maritime 運(yùn)行構(gòu)架模式，以此構(gòu)建多元化的高附加值的市場產(chǎn)品與服務(wù)。這些基于云技術(shù)的智能交互服務(wù)技術(shù)，備受國際海事組織的青睞，正在得以越來越多地被IMO 引用及推薦［4］。

2.3 IMO的E－navigation 研究——海事信息公共應(yīng)用平臺的構(gòu)建

成立于2006年的國際海事組織E－navigation專家小組，一直以來致力于E－navigation 研究推廣。近期提出了旨在以構(gòu)建常用海事“大數(shù)據(jù)”構(gòu)架E－navigation的新概念。專家小組一再強(qiáng)度:任何產(chǎn)品或服務(wù)從一開始，便需確保海事數(shù)據(jù)測量、統(tǒng)計及格式標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性，其宗旨是為日后的各參與及開發(fā)單位，乃至于用戶應(yīng)用等奠定基本保障。在此基礎(chǔ)上才能高效地組織所有海事基本信息數(shù)據(jù)，提升商業(yè)運(yùn)輸船與陸上聯(lián)通及相互之間的數(shù)據(jù)交換與通信協(xié)作，強(qiáng)化海洋船舶交通運(yùn)輸管控力，確保達(dá)到海上船只航運(yùn)安全、環(huán)保運(yùn)行的目的［5］。

圖6 基于E－navigation的船舶交通遠(yuǎn)程管制區(qū)Fig.6 E－navigation based vessel traffic remote control area

2.4 E－航海標(biāo)準(zhǔn)化與構(gòu)架基礎(chǔ)

e－Maritime 概念雖仍在完善中，有待統(tǒng)一的權(quán)威性定義，但需認(rèn)識到構(gòu)建E－navigation的標(biāo)準(zhǔn)化，仍是概念定義階段必將觸及，并將是對概念定義以極大影響的重要流程，為此建立“標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范”的制定規(guī)程十分必要。鑒于目前國際海事組織內(nèi)暫無滿足與導(dǎo)航安全直接相關(guān)的強(qiáng)制性安全系統(tǒng)的定義，標(biāo)準(zhǔn)化目前還不具備列入研討/頒布的條件。而基于當(dāng)前的認(rèn)知，可將初期e－Maritime 結(jié)構(gòu)概念及其定義，以及地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)，作為實現(xiàn)e－Maritime最終概念定義的基礎(chǔ)，給出若干旨在以推薦性為目的研討型，而非立法性議案的標(biāo)準(zhǔn)化提案，以其開展作為E－navigation 構(gòu)架標(biāo)準(zhǔn)草案，這其中將囊括標(biāo)準(zhǔn)的制定、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)模塊及標(biāo)準(zhǔn)的實施要則［6］。

2.5 E－navigation 基礎(chǔ)信息無縫交互支撐系統(tǒng)

國際海事組織(IMO)的海事通信分技術(shù)小組在E－navigation 無縫信息交互應(yīng)用的研究中，首先在總結(jié)E－navigation 初期潛在解決方案的基礎(chǔ)上，羅列出了主要需優(yōu)先考慮的潛在方案，選定了基于成本效益和風(fēng)險分析為主旨，詳細(xì)的船/岸信息交匯應(yīng)用構(gòu)架模式。并給出了一個旨在以支持E－navigation 無縫信息/數(shù)據(jù)交換的構(gòu)建系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐模式的案例，以此闡述其功效、所達(dá)預(yù)定目標(biāo)，及由此而觸發(fā)的若干后續(xù)課題的設(shè)想［7］。

圖7 E－概念的水文數(shù)據(jù)采集與提供服務(wù)示意圖Fig.7 E－concept of hydrological data acquisition and service supply

2.6 基于E－navigation的環(huán)境研判提升緊急援助響應(yīng)的研究

在對船舶處于任何狀態(tài)下實施安全方面的處置時，船舶狀態(tài)和所處海洋環(huán)境是海上交通系統(tǒng)安全的核心要素。特別是在緊急情況下能快速、準(zhǔn)確和可靠地向操船作業(yè)者提供與安全息息相關(guān)的必要信息。對海上事故信息的收集和研判，是基于操作救援機(jī)械進(jìn)行救助作業(yè)操作的基本支持。作為典型的船員落水(PoB)事故，需給出案例中的操縱援助和決策支持的實施程序，例如迅速反饋并恢復(fù)事故發(fā)生位置等相應(yīng)數(shù)據(jù)。通過信息分析選定事故案例和現(xiàn)有解決方案，這其中將應(yīng)用到基于代表先進(jìn)技術(shù)的E－navigation 緊急響應(yīng)及救助成效。其研究課題的重點是分析識別流程、相應(yīng)的救助響應(yīng)效果，以及對最具潛在優(yōu)勢的方法——基于E－navigation的救援響應(yīng)評估分析，隨后提供實際應(yīng)用需求及發(fā)展動向參數(shù)等建議［8］。

圖8 數(shù)據(jù)采集/分析及提供流程圖Fig.8 Data collection/analysis and provision flow chart

2.7 E－navigation與S－100 數(shù)據(jù)動態(tài)服務(wù)管理系統(tǒng)的構(gòu)建

目前，國際海事組織 (IMO)正致力于E－navigation信息服務(wù)構(gòu)架的研究，支撐、協(xié)調(diào)E－navigation 共享及利用各種海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，打造新型的船/岸信息數(shù)據(jù)無縫鏈接的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)。國際海事組織通過國際海道測量分技術(shù)委員會提供的s－100 數(shù)據(jù)庫，是最基礎(chǔ)的海事基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫 (E－navigation CMDS)。因此，E－navigation 提供的各種服務(wù)數(shù)據(jù)，及數(shù)據(jù)格式等均應(yīng)與s－100 數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)并保持一致。E－navigation為了向用戶提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)服務(wù)，不僅充分共享、利用電子導(dǎo)航圖(ENC)數(shù)據(jù)、水深數(shù)據(jù)、潮汐數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)及自動識別系統(tǒng)(AIS)數(shù)據(jù)等各種各樣的s－100－基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，更需協(xié)調(diào)與基本數(shù)據(jù)的動態(tài)響應(yīng)。構(gòu)建E－navigation 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，旨在處理基于s－100 數(shù)據(jù)庫，且便于E－navigation服務(wù)的，具備動態(tài)協(xié)調(diào)和高效利用各種s－100的數(shù)據(jù)管理服務(wù)系統(tǒng)。這其中既有s－100 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以及旨在以處理各種基本的s－100 數(shù)據(jù)的，ENC (SENC)內(nèi)核管理技術(shù)構(gòu)建的s－101 ENC 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在動態(tài)管理各種基于s－100 數(shù)據(jù)的同時，實施s－100數(shù)據(jù)模型特點和基于s－100 數(shù)據(jù)的即時分析處理，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)成基于s－100－feature－oriented 數(shù)據(jù)存儲形式的s－100 數(shù)據(jù)服務(wù)管理系統(tǒng)［9］。

2.8 海事與遠(yuǎn)程海上信息服務(wù)系統(tǒng)

全程控制船舶運(yùn)輸系統(tǒng)的重要性，越來越得以海事界的認(rèn)可且日顯必要。目前致力于該項系統(tǒng)工程的關(guān)鍵領(lǐng)域的重點研究項目——多網(wǎng)集成運(yùn)行，取得了重大的突破性成就，那就是基于海洋/陸地信息的無縫鏈接系統(tǒng)、新型傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)連通技術(shù)的組網(wǎng)應(yīng)用。旨在達(dá)到更有效地交通流的智能控制、更高效地利用網(wǎng)絡(luò)資源的能力，立足于未來的海上遠(yuǎn)程信息化處理系統(tǒng)，將是突破空間、海域及陸地距離的新型的E－navigation 系統(tǒng)［10］。

圖9 海上遠(yuǎn)程信息化服務(wù)系統(tǒng)示意圖Fig.9 Ocean remote information service system diagram

2.9 IMO 推薦的“在線窗口”式E－navigation 數(shù)據(jù)同步交互系統(tǒng)

有如船舶/港口船舶監(jiān)控中心、海上交通控制中心，以及通過海上信息通訊系統(tǒng)實現(xiàn)所謂的“一個窗口”的信息化交換概念，是指由陸地/船舶/港口/沿海國家海洋行政當(dāng)局所組建的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在一個終端窗口上，提供一個統(tǒng)一的鏈接節(jié)點開展全方位海事信息化數(shù)據(jù)服務(wù)。例如，在波蘭是由國家海上安全系統(tǒng)中心指定波蘭海域交互數(shù)據(jù)節(jié)點、地區(qū)區(qū)域管轄范圍，及信息化服務(wù)數(shù)據(jù)提供機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)既定義了一艘船和一個接觸點之間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式，還給出了系統(tǒng)功能與體系結(jié)構(gòu)，以及訪問信息流等級要求及動態(tài)數(shù)據(jù)訪問指標(biāo)等。該系統(tǒng)是國際海事組織 (IMO)和國際船用導(dǎo)航/燈塔協(xié)會 (IALA)推薦的基于E－navigation 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)現(xiàn)已多次完成相關(guān)海/陸聯(lián)調(diào)［11］。

2.10 E－navigation 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的構(gòu)架

開展旨在將通用數(shù)據(jù)向海上傳輸過程中的各類數(shù)據(jù)和建模，與e 導(dǎo)航概念的一致性研究，其目標(biāo)是為單個運(yùn)輸物體提供可行的通用溝通模式、數(shù)據(jù)傳輸路徑、數(shù)據(jù)連接方法與識別，及實用的動態(tài)響應(yīng)等具體解決方案的實現(xiàn)研究。這其中不僅將涉及到原型架構(gòu)在Efficien Sea E－navigation概念研究工作中的驗證取項與方法，還需給出原型概念結(jié)構(gòu)在新型“單窗口界面”式的鏈接點選取方法、可行性等與系統(tǒng)構(gòu)架基本方式相融合的研究［12］。

2.11 海上智能交通系統(tǒng)的構(gòu)建

涉及所有運(yùn)輸方式的智能型交通系統(tǒng)概念始于80年代，陸地上的道路運(yùn)輸相關(guān)研究發(fā)展較為突出。最近水運(yùn)，尤其是海上運(yùn)輸獲得了越來越多的關(guān)注，海上智能交通系統(tǒng)的建設(shè)呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)之勢，發(fā)展極為迅速。基于遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)所構(gòu)架的智能型海上交通系統(tǒng)是未來的發(fā)展方向，目前研究的重點已進(jìn)入海上運(yùn)輸中的核心技術(shù)——海洋導(dǎo)航系統(tǒng)。信息化技術(shù)為其發(fā)展勾勒出了突破性發(fā)展的方向，這也是目前國際上海洋導(dǎo)航系統(tǒng)走向入實際化的重點研究課題［13］。

圖10 E－navigation 仿真系統(tǒng)研究與海試Fig.10 E－navigation simulation system research and sea trials

3 專家觀點

3.1 E－navigation的革命——海事“云”

國際海事組織(IMO)認(rèn)為:歷史性的信息化技術(shù)大爆發(fā)的機(jī)遇，促成了E－navigation 成為助力及引領(lǐng)航海運(yùn)輸業(yè)高速發(fā)展的重要突破口;適應(yīng)用戶需求、貼近人們愿望是推動其發(fā)展的基礎(chǔ)條件和最有力的應(yīng)用推手。國際海事組織E－navigation 規(guī)劃、研究分技術(shù)委員會的專家們認(rèn)為:1)只有基于海上云技術(shù)構(gòu)建的新一代海事信息數(shù)據(jù)交換平臺，才能構(gòu)建起具有高效地讓海事各使用方受到最佳性價比的服務(wù);2)由云技術(shù)為核心的技術(shù)模塊系統(tǒng)，以近乎完善的適用性，是解決E－navigation 系統(tǒng)方案全球性應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)保障;3)基于云技術(shù)的導(dǎo)航體系能打造出統(tǒng)一的海上導(dǎo)航技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范、國際/國內(nèi)海洋法合規(guī)性、統(tǒng)一海上作業(yè)操作標(biāo)準(zhǔn)、減輕作業(yè)人員工作強(qiáng)度，以及行政執(zhí)法和實現(xiàn)應(yīng)用成本最佳化的全球性共享的完整體系［14］。

圖11 基于海事云技術(shù)E－navigation 概念圖Fig.11 E－navigation based on maritime cloud concept map

3.2 信息化智能運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展趨勢及對環(huán)境的保護(hù)

潛在的云技術(shù)、移動網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)及數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)不僅是工業(yè)技術(shù)又一次革命性的技術(shù)突破，并且對運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)性影響更是日益顯現(xiàn)。信息通信技術(shù)引入到運(yùn)輸行業(yè)，將以一種前所未有的突破性創(chuàng)新推動力，促進(jìn)運(yùn)輸業(yè)界的信息化智能交通系統(tǒng)(ITS)技術(shù)的大發(fā)展。特別是在面對日益嚴(yán)峻的低碳化經(jīng)濟(jì)要求的挑戰(zhàn)，ICT的引用不失為旨在以環(huán)保為目的的適應(yīng)新型能源要求的重要舉措。基于云計算平臺進(jìn)行解決方案的仿真計算;通過云計算技術(shù)和移動網(wǎng)絡(luò)信息化數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)所提供的個性化服務(wù)，可取得低碳化的能源使用、高效地減少空耗、提供能源定點/定量的全方位可行性量化服務(wù)的最佳成效［15］。

3.3 基于云技術(shù)的智能運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)勢

當(dāng)代的信息/通信技術(shù)(ICT)為打造更高效、更快捷、更可靠且更具社會福利性的信息化智能交通系統(tǒng)(它)奠定了堅實的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的重任是加速其成為全球性共享常用化智能運(yùn)輸系統(tǒng)。這其中云計算服務(wù)、移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是構(gòu)建該系統(tǒng)的核心技術(shù)也是實現(xiàn)運(yùn)營的關(guān)鍵所在，更是解決系統(tǒng)方案、應(yīng)用實現(xiàn)的有力助手。一般來說，云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的具有數(shù)據(jù)計算、資源共享、計算機(jī)軟件和數(shù)據(jù)信息交互等功能的服務(wù)平臺，并可按需向客戶端計算機(jī)或其他設(shè)備，如電網(wǎng)、鐵路網(wǎng)及公路網(wǎng)等提供個體化服務(wù)。基于“大數(shù)據(jù)”理念、互聯(lián)網(wǎng)思維的云計算服務(wù)，尤其是在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)發(fā)展領(lǐng)域所展露出來的越來越明顯的引領(lǐng)優(yōu)勢，是構(gòu)建未來海上交通導(dǎo)航模式最為理想的基礎(chǔ)支撐及發(fā)展方向［16］。

圖12 國際E－navigation 研討會盛況Fig.12 International E－navigation seminar

4 國際上E－navigation 技術(shù)研究現(xiàn)狀

4.1 E－navigation 國際會議概要

E－navigation 技術(shù)研究備受世界各國海事機(jī)構(gòu)的重視，2013年1月29－31日召開的“2013E－navigation 國際會議”，以及于2014年1月28～30日召開的“2014 E－navigation 國際會議”分別有來自近30個國家和地區(qū)，代表110個相關(guān)研究或?qū)W術(shù)組織的170 余名專家學(xué)者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、用戶及制造商等領(lǐng)域的代表出席了這些國際研討會。這些來自于各方面的代表，充分利用國際研討會這一平臺，發(fā)表代表國際上當(dāng)前E－NAVIGATION研究最新成就、相關(guān)發(fā)展動向及新的規(guī)劃，由此展示當(dāng)前E－navigation 相關(guān)研究最新成就及發(fā)展動向。

4.1.1 E－navigation 戰(zhàn)略規(guī)劃

國際航標(biāo)協(xié)會e－NAV 委員會主席、燈塔導(dǎo)航與無線電導(dǎo)航(GLA RRNAV)研究專家尼克·沃德博士作為該論壇主旨發(fā)言人，在回顧e－Navigation 研究歷程的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)安全、可靠的導(dǎo)航體系，將是在有效的信息分析/交互這其中將是在包括海/陸之間的數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上，集成和展示船上陸地上信息。其可用性在于相同的信息通過各相關(guān)執(zhí)行者(及利益者)能保障船舶航行間數(shù)據(jù)的風(fēng)險性最小、數(shù)據(jù)流暢性陽高。并強(qiáng)調(diào)其先決條件是:標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化及國際間交互操作可靠性。構(gòu)架海事通信及信息基礎(chǔ)設(shè)施——海事服務(wù)機(jī)構(gòu)的信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)信息的即時傳輸。而今后仍將以s –100 數(shù)據(jù)庫為共用基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上快速地組成部分新型的信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其規(guī)格相關(guān)的對象數(shù)據(jù)基于如IVEF (國米VTS 交換格式)的格式，并定義在該數(shù)據(jù)模型框架內(nèi)。它是一個開放的在線系統(tǒng)，各領(lǐng)域可申請更標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，并給出新的標(biāo)準(zhǔn)格式的說明，在協(xié)助消除行業(yè)歧義的基礎(chǔ)上完善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。e－Navigation發(fā)展時間表將視提出的問題是否對海上服務(wù)及產(chǎn)品規(guī)范化服務(wù)的可行性而定，它必將是一個并行開發(fā)的過程及開放的模式。

國際海事組織海上安全部秘書長Gurpreet Singhota 先生總結(jié)了始于2006年的E－navigation的發(fā)展歷程，強(qiáng)調(diào)E－navigation 全球統(tǒng)一實施的必要性。e－Navigation的發(fā)展過程，不是幾小時的國際會議就能一蹴而就，而是一個需要全球性合作的長期共進(jìn)的宏大工程。目前有必要考慮COMSAR的重組，在此基礎(chǔ)上相關(guān)機(jī)構(gòu)才能提出具體方案，并制定實施計劃，才能在協(xié)調(diào)一致的基礎(chǔ)上分期按計劃完成E－navigation的構(gòu)建［17］。

4.1.2 E－navigation 規(guī)劃與實施

中歐應(yīng)用中心、大連海事大學(xué)的Zhen-jie Liu先生，以“E－navigation 在中國:構(gòu)架與驗證”介紹中國在過去和現(xiàn)在，以及大連海事大學(xué)e－Navigation 開發(fā)和規(guī)劃的相關(guān)情況。中國的數(shù)字航標(biāo)工作已從1990年就開始實施，在過去的幾年中已建立了RBN / DGPS 鏈、AIS。并建成了28個VTS 中心及一個完整的AIS 網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)河AIS 也正在進(jìn)行中。自2008年以來由國家主導(dǎo)建立的ENC 已用于多個國家級沿海港口和相應(yīng)的航道。中國正在規(guī)劃面向未來的e－Navigation，它將是包括基于AIS的空間檢測、定位、ENC的擴(kuò)展以及涵蓋其他水文數(shù)據(jù)的應(yīng)用。目前正在實施AIS 技術(shù)、自動測試?yán)碚摗⑨槍IS的標(biāo)準(zhǔn)化和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的項目的研究。許多項目已納入到了SAR、寬帶無線通信、與e－Navigation 相關(guān)性的展示及應(yīng)用、遠(yuǎn)洋船舶及物流流程的設(shè)計、信息管理/監(jiān)測等構(gòu)建中。

中歐應(yīng)用中心提供人機(jī)對面式的海事研究與產(chǎn)業(yè)化的國際合作與接軌。并在論證與查爾姆斯理工大學(xué)合作，文化/科技交流的可用性。

俄羅斯規(guī)劃發(fā)展部顧問謝爾蓋先生，就俄羅斯一系列由國家資助/推進(jìn)E－navigation發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃的情況作了詳細(xì)地闡述。在俄羅斯實現(xiàn)了VTS 升級和區(qū)域擴(kuò)展、RIS/ AIS 網(wǎng)絡(luò)的延伸與集成、岸基GMDSS的定期升級以及國家LRIT 及監(jiān)控中心的運(yùn)行。2009年，開始了旨在開發(fā)一個國家級e－Navigation的實施計劃。由此可有效地在兼顧到俄羅斯海域各部位細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，作到了幾乎覆蓋不同區(qū)域、高成本地在廣大偏遠(yuǎn)地區(qū)投入基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。通過E－navigation的服務(wù)布局形成了以VTS為中心的，從國家級服務(wù)、區(qū)域集中服務(wù)到本地服務(wù)的導(dǎo)航水平。該系統(tǒng)將是一個以規(guī)范注冊、統(tǒng)一目錄格式的e－Navigation服務(wù)模式。具備國內(nèi)甚至國際水平通用的e－Navigation 建模、模擬服務(wù)，乃至于標(biāo)準(zhǔn)圖表式申請更新、VTS 分配端口及航線，其數(shù)字服務(wù)等是基于AIS 或?qū)拵Щヂ?lián)網(wǎng)的海上導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)。海事衛(wèi)星AIS 計劃也將于2013年或2014年進(jìn)入衛(wèi)星發(fā)射階段。

瑞典海事管理局Ulf 斯維德貝格先生闡述了，旨在以海事信息資源集成與共享的“新一代信息管理”既所謂的“蒙娜麗莎2.0”項目。旨在為改善海員操作的新型服務(wù)方式，增加數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量新要求，并在海事領(lǐng)域內(nèi)完善相關(guān)利益者之間的數(shù)據(jù)交換、處理及服務(wù)應(yīng)用。其數(shù)據(jù)處理的方法將從今天的“需要知道”，向明天的“需要共享”的模式轉(zhuǎn)變。目前在歐洲共同體內(nèi)的安全處理與監(jiān)控采用的也是被稱作“蒙娜麗莎”項目的瑞典系統(tǒng)。

澳大利亞海事安全局尼克先生介紹了澳大利亞的水域空間管理的發(fā)展模式與進(jìn)展。須強(qiáng)調(diào)的是由國際海事組織領(lǐng)導(dǎo)發(fā)展的e－navigation 需要更多的相關(guān)國際組織和各政府間的大力協(xié)調(diào)。這種協(xié)調(diào)至關(guān)重要的一點是能以確保在日益復(fù)雜的管轄范圍內(nèi)，以及海上安全措施的實施上的可操作性。海上活動隨時將會出現(xiàn)意想不到的沖突問題，其重疊性和重復(fù)性日益嚴(yán)峻。澳大利亞海岸管控中心一再強(qiáng)調(diào)需要標(biāo)準(zhǔn)的格式工具來匯集和啟用系列的水域數(shù)據(jù)庫，以期應(yīng)對日益增加的近海資源采集及船舶交通增量所帶來的潛在安全識別及監(jiān)控處置問題。在2010年創(chuàng)建了一個包含澳大利亞西北海岸相關(guān)信息庫，可以用來顯示海域之間相互依賴關(guān)系、人類活動、人類活動和環(huán)境參數(shù)，如鯨魚遷移和熱帶風(fēng)暴資源的地圖集。目前，類似的工作正在向澳大利亞東北海岸延伸。澳大利亞地球科學(xué)地理空間使用澳大利亞海上空間信息系統(tǒng)(AMSIS)，正在編制新的航運(yùn)管理計劃，在澳大利亞東北地區(qū)一個專門的水空間管理工作組已經(jīng)建立，它將使用AMSIS 系統(tǒng)解決管理問題和水域空間識別，以適當(dāng)?shù)墓芾砟Ｊ浇鉀Q新型的水空間管理問題。

加拿大海岸警衛(wèi)隊的丹尼爾·布列塔尼先生闡述了迄今的加拿大概念，以及在實現(xiàn)e－Navigation計劃的經(jīng)驗。表示通過親密伙伴性關(guān)系的各方提供原則性指導(dǎo)，以及加拿大海岸警衛(wèi)隊與各利益相關(guān)者聯(lián)合實施E－navigation 計劃的影響力，基于加拿大概念的開發(fā)和實施過程以及e－Navigation的可操作性日益成熟可行。

5 結(jié) 語

為如火如荼的E－navigation 研究及所取得的成果點贊的同時，國外E－navigation 相關(guān)研究機(jī)構(gòu)仍在加大研究力度，其人員/資金的投入空前高漲，E－navigation的研究仍在路上。反觀過去的研究，展望未來的發(fā)展，目前需努力解決的主要研究課題大致有如下幾方面:

1)定義E－navigation 概念、應(yīng)用范圍、使用目的、組建模式及受限范疇。其目的是給出E－navigation的系統(tǒng)構(gòu)架模式及方法;

2)以戰(zhàn)略性前瞻眼光梳理E－navigation 戰(zhàn)略框架課題，定義關(guān)鍵問題的識別及關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)先級的界定;

3)對問題識別結(jié)論進(jìn)行可行性評估，梳理/羅列可能出現(xiàn)的障礙及解決方法。以進(jìn)一步發(fā)展的戰(zhàn)略眼光制定構(gòu)架發(fā)展策略及研究方向;

4)在基于對機(jī)構(gòu)成員研究領(lǐng)域及在產(chǎn)業(yè)中重要作用及地位分析的基礎(chǔ)上，識別其可能肩負(fù)的職責(zé)及重任，進(jìn)行合作領(lǐng)域的可行性分析，及IMO 主導(dǎo)研究方向，統(tǒng)籌向相關(guān)國際組織委派研究技術(shù)子課題，強(qiáng)化全球化協(xié)同構(gòu)建力度;

5)由COMSAR 小組委員會和其他各相關(guān)方統(tǒng)籌信息數(shù)據(jù)的錄入，制定數(shù)據(jù)信息工作計劃，包括數(shù)據(jù)交互計劃/綱要 (給出逐步推出時間表的系統(tǒng))，及在導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)中作用。加快國際合作標(biāo)準(zhǔn)模塊的制定，以此加速構(gòu)建全球共享型的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化信息數(shù)據(jù)服務(wù)體系。

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