我國海事船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管方式的效能

鐘子洋

【摘 要】 為在航運(yùn)經(jīng)濟(jì)及海事管理模式快速優(yōu)化的當(dāng)下提升我國海事船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系效能，分析我國海事船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系內(nèi)各子系統(tǒng)的功能及優(yōu)劣勢，得出目前無一船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控手段能完全滿足海事動(dòng)態(tài)監(jiān)管及應(yīng)急管理需要，海事船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系也越來越難以有效應(yīng)對(duì)航運(yùn)轉(zhuǎn)型升級(jí)、海事管理變革及新增的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。建議海事部門從管理機(jī)制、技術(shù)應(yīng)用及管理創(chuàng)新等方面加快推動(dòng)和完善海事船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系，全面提升船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管及應(yīng)急管理效能，確保我國水上交通安全及海洋環(huán)境清潔。

【關(guān)鍵詞】 船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）；船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）；船舶遠(yuǎn)程識(shí)別及跟蹤系統(tǒng)（LRIT）

目前，我國船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系主要由岸基近距離船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離海上動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)及海巡系統(tǒng)構(gòu)成。

1 岸基近距離船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)

1.1 船舶交通管理系統(tǒng)

自國際海事組織（IMO）推廣船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）后，其作用及重要性得到各國海事管理機(jī)構(gòu)及航運(yùn)業(yè)的廣泛認(rèn)可，且被譽(yù)為“海上安全最后一道防線”。1982年建成首個(gè)VTS后，我國VTS得到了長足發(fā)展。截至2016年6月，我國建立并運(yùn)行57個(gè)VTS中心及266座雷達(dá)站，包括沿海41個(gè)VTS中心及180座雷達(dá)站、內(nèi)河16個(gè)VTS中心及86座雷達(dá)站，監(jiān)控面積達(dá)9萬km2，基本覆蓋轄區(qū)重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域。

VTS在確保水上交通安全的同時(shí)，提高了水上通航效率，對(duì)海洋環(huán)境也起到了保護(hù)作用，為我國帶來極大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國達(dá)到國際先進(jìn)水平的VTS中心及雷達(dá)站數(shù)量約占世界的1/3，監(jiān)控覆蓋區(qū)為全球之最。[1] 2014年，VTS跟蹤及監(jiān)控的船舶超過350萬艘次，截查、糾正及處理4萬多起船舶交通違法行為，并提供至少500萬次船舶交通助航服務(wù)。盡管轄區(qū)內(nèi)交通流年均增長率為20%，VTS管控區(qū)內(nèi)事故發(fā)生率卻下降70%以上。[2]

然而，VTS的應(yīng)用效能也存在一定的局限性。

（1）雷達(dá)信號(hào)的特殊性使其理論距離限值為20 （實(shí)際難以達(dá)到），有效覆蓋距離也受限（受地理或其他信號(hào)影響）。

（2）VTS監(jiān)控技術(shù)能力有限，尤其是在船舶擁擠區(qū)，會(huì)對(duì)雷達(dá)回波造成較大影響，回波也容易受到海況（如高海浪）影響；因此，VTS在部分情況下難以發(fā)揮應(yīng)有的效能。

（3）沿海港區(qū)的快速發(fā)展對(duì)VTS造成負(fù)面影響，尤其是高聳構(gòu)建物（大型岸吊）及高樓遮蔽雷達(dá)信號(hào)并形成信號(hào)盲區(qū)。

（4）雷達(dá)獲取信號(hào)有限，單憑雷達(dá)不能識(shí)別船舶大小及類別，更難以識(shí)別船舶所裝載的貨物。

（5）VTS是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，目前難以實(shí)現(xiàn)與其他信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享；加之缺乏智能輔助系統(tǒng)，既缺乏效率也難言效能。

1.2 船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

我國自2000年開始建立船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）網(wǎng)絡(luò)體系，至2012年在AIS網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)上已投入超過5億元，建設(shè)項(xiàng)目有：成立國家級(jí)中心1個(gè)、區(qū)域級(jí)中心7個(gè)及分中心32個(gè)；管理超過121個(gè)沿海AIS基站及143個(gè)內(nèi)河AIS基站。AIS信號(hào)基本覆蓋沿海轄區(qū)及各主要河道[3]，信號(hào)覆蓋率達(dá)99.97%，信號(hào)有效率達(dá)99.95%。

AIS主要由船載終端及岸基基站構(gòu)成，海事部門通過AIS可以有效實(shí)施船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管，如監(jiān)控船舶狀態(tài)、名稱、IMO編號(hào)、位置、速度及矢量；因此，這種由全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、甚高頻（VHF）及自組織時(shí)分多址聯(lián)接技術(shù)（SOTDMA）等組建起來的系統(tǒng)在確保水上交通安全、保障交通組織及支持海事管理等方面，發(fā)揮著積極作用。

（1） AIS信號(hào)能實(shí)時(shí)且較準(zhǔn)確地獲取信息。

（2）由于VHF的通信特性，AIS信號(hào)盲區(qū)較少，抗干擾能力強(qiáng)，尤其是在惡劣海況下能保證實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（3）單個(gè)AIS控制站能控制多個(gè)基站，因而能以較低費(fèi)效比實(shí)施船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

AIS能與VTS產(chǎn)生互補(bǔ)及協(xié)同功效，從而提升海事船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管能力，但經(jīng)過多年實(shí)踐，AIS各種問題凸顯。

（1）受地理因素、環(huán)境噪聲及對(duì)流層因子的影響，AIS信號(hào)在很大程度上取決于天線長度，最多只能達(dá)到40 km，同時(shí)AIS監(jiān)控范圍也受到限制，難以達(dá)到對(duì)大范圍、遠(yuǎn)距離船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控的要求。

（2）作為一種被動(dòng)的監(jiān)控系統(tǒng)[4]，AIS只能監(jiān)測到裝備并正確使用AIS設(shè)備終端的船舶。部分漁船為了非法捕魚往往會(huì)偽裝成游艇到禁漁區(qū)捕魚；許多船舶為了從事違法行為（如裝載危險(xiǎn)貨物、違法拋泥）逃避海事監(jiān)管，往往會(huì)篡改、偽造甚至故意關(guān)閉AIS），這對(duì)海事動(dòng)態(tài)管控造成負(fù)面影響，并對(duì)水上交通安全形成隱患。

（3）技術(shù)因素也會(huì)對(duì)AIS實(shí)際效能產(chǎn)生影響，主要體現(xiàn)在：①在擁擠港區(qū)有可能會(huì)出現(xiàn)AIS信號(hào)溢出或沖突情況，導(dǎo)致AIS信號(hào)“丟包”（無法正確顯示船舶信息）；② AIS信號(hào)有可能影響到轄區(qū)內(nèi)的船舶與遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行通信的能力，甚至可能完全屏蔽AIS信號(hào)收發(fā)，即出現(xiàn)AIS通信干擾現(xiàn)象。

1.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，及時(shí)糾正視頻監(jiān)管覆蓋區(qū)的違法行為（如船舶超載、違法錨泊及違反航行規(guī)則），有效降低事故發(fā)生率（如避免船舶隱患、險(xiǎn)情發(fā)展成為事故），并推進(jìn)船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控及海事管理，降低海事部門相關(guān)費(fèi)用支出（如減少船艇出動(dòng)）。

CCTV的優(yōu)勢可以總結(jié)為3點(diǎn)。

（1）通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，降低海事行政成本。

（2）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、直觀的水上交通安全管理。

（3）視頻記錄及重放功能在事故及違法行為調(diào)查方面能給予海事部門極大的幫助。

相對(duì)地，CCTV也存在弊端。

（1）監(jiān)控能力取決于天氣及能見度，如在大霧、夜間及惡劣天氣條件下監(jiān)控能力會(huì)受到較大影響，同時(shí)前端建筑物遮蔽也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。

（2）監(jiān)控能力受限，大部分先進(jìn)高清攝像頭只能在晴好天氣條件下清楚辨析5 km以內(nèi)的目標(biāo)，因而監(jiān)控范圍僅限港區(qū)水域。

（3）在監(jiān)控正對(duì)攝像頭方向的目標(biāo)船舶或錨泊船舶時(shí)，存在一定的困難，這在一定程度上降低了實(shí)際效用，從而產(chǎn)生安全隱患。

2 遠(yuǎn)距離海上動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系

2.1 遠(yuǎn)距離船舶識(shí)別及監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)距離船舶識(shí)別及監(jiān)控系統(tǒng)（LRIT）由衛(wèi)星通信設(shè)備、通信服務(wù)終端（CSPs）、應(yīng)用服務(wù)終端（ASPs）、數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)分中心及國際數(shù)據(jù)交換中心等多項(xiàng)子系統(tǒng)組成。LRIT由代表IMO及成員國的LRIT協(xié)調(diào)單位運(yùn)行管理，無論船舶在哪里，只要其想進(jìn)入沿岸國及港口國水域，船旗國及有關(guān)當(dāng)局就有權(quán)從信息交換中心獲得該船舶的LRIT信息。我國LRIT由數(shù)據(jù)中心、備份中心及應(yīng)用終端組成，大部分LRIT通信器建立在INMARSAT-C型通信基礎(chǔ)上。

LRIT在多方面發(fā)揮著重要作用，主要體現(xiàn)在：

（1）通過遠(yuǎn)距離監(jiān)控及航行軌跡發(fā)現(xiàn)可疑船舶，增加反應(yīng)準(zhǔn)備時(shí)間，增強(qiáng)海上安保能力。

（2）通過提供信息服務(wù)，提高海事搜救及應(yīng)急反應(yīng)效率。

（3）通過提供信息服務(wù)（如在特定時(shí)間通過特定區(qū)域的船舶信息），打擊非法排放壓載水及應(yīng)對(duì)溢油事故。

（4）與現(xiàn)有動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控多重覆蓋。

（5）為其他涉海管理部門在其他工作方面提供信息支持。

盡管LRIT被認(rèn)為可與VTS及AIS等手段實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，從而彌補(bǔ)現(xiàn)有體系在遠(yuǎn)距離及大面積動(dòng)態(tài)監(jiān)控方面的不足，但其也存在缺點(diǎn)。

（1）只能獲取特定船舶（300總噸以上）信息。

（2）獲取的信息（如船舶名稱、位置及時(shí)間）非常有限，因而其遠(yuǎn)程追蹤及監(jiān)控能力也有限.

（3）信息獲取時(shí)間間隔（6 h）較大，這使海上安保隱患依然存在。

2.2 星基船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

由于需要監(jiān)控大量船舶及AIS覆蓋范圍有限，美國海岸警衛(wèi)隊(duì)自2001年提出以近地衛(wèi)星（運(yùn)行高度低于 km）為AIS中繼器的想法，逐步演變成現(xiàn)今星基船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（Sat-AIS）的使用，以實(shí)現(xiàn)更大范圍、接近實(shí)時(shí)的AIS監(jiān)控。

我國正逐步建立一個(gè)較為完整的Sat-AIS。該系統(tǒng)包括1個(gè)指揮中心、1個(gè)備份中心、3個(gè)指揮分中心及14個(gè)直屬分中心，并在多方面均能發(fā)揮積極作用。

（1）最大優(yōu)勢在于具備提供大范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)控能力，大約能覆蓋萬km2；具有較強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力，最大能同時(shí)處理艘船舶數(shù)據(jù)；能進(jìn)行岸到岸全過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控，這是區(qū)別于其他船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)的特點(diǎn)。

（2）能跨越地理限制接收遠(yuǎn)至北極圈的信號(hào)，極大地?cái)U(kuò)充海事監(jiān)控范圍。

（3）是一種接近實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控的方式，可為海事部門提供準(zhǔn)確及全面的數(shù)據(jù)，為監(jiān)控船舶動(dòng)態(tài)及分析水域風(fēng)險(xiǎn)提供信息支撐。

（4）也可應(yīng)用于海事動(dòng)態(tài)監(jiān)控，如港口交通組織管理、應(yīng)急搜救、海事調(diào)查及打擊水上違法犯罪行為。

盡管Sat-AIS能部分彌補(bǔ)岸基AIS的不足，但其也并非完美。

（1）Sat-AIS同樣屬于“被動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)”，不能監(jiān)控那些不遵守規(guī)則的船舶。

（2）由于衛(wèi)星運(yùn)行特性，Sat-AIS無法實(shí)現(xiàn)船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管即時(shí)要求。

（3）即使在衛(wèi)星信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，Sat-AIS應(yīng)用也受到多普勒效應(yīng)及信號(hào)沖突的影響。

2.3 合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)

合成孔徑雷達(dá)（SAR）是一種可為海事部門提供大范圍監(jiān)控船舶動(dòng)態(tài)的監(jiān)管手段，能克服部分天氣限制及晝夜更替對(duì)船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管帶來的不利影響，但其較高的誤警率及時(shí)間和安全要求，使其難以形成體系。由于SAR具有如下特點(diǎn)，其依然保留定期執(zhí)行空中巡航的任務(wù)。

（1）是一種主動(dòng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控方式，可以有效監(jiān)測違法船舶及大量無須強(qiáng)制安裝AIS的小型船舶；先進(jìn)的SAR可以提供更大范圍的船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控，尤其是針對(duì)外海范圍。

（2）AIS能監(jiān)控裝備AIS并正常運(yùn)作的船舶，而SAR則能監(jiān)控所有已裝備及未裝備AIS的船舶，將SAR與Sat-AIS兩者結(jié)合，可有效監(jiān)控離岸遠(yuǎn)距離海域。

（3）使用SAR可在大部分天氣狀況下發(fā)現(xiàn)并監(jiān)測溢油事故，同時(shí)提供信息支持。

3 導(dǎo)航系統(tǒng)

在海事動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中，AIS、LRIT和Sat-AIS等大多數(shù)技術(shù)都是基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的。

3.1 GPS

GPS共有31顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，提供全球覆蓋、精準(zhǔn)的衛(wèi)星定位服務(wù)。在海事應(yīng)用中，GPS除了導(dǎo)航作用外，還在現(xiàn)有船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管范圍之外為海事部門提供船舶跟蹤及監(jiān)測功能。

3.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）系我國首個(gè)納入全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，BDS共有10顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，最終將有5顆地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO）、30顆中軌衛(wèi)星及傾斜地球同步衛(wèi)星（IGSO）在軌運(yùn)行。在無GPS時(shí)，BDS在搜救、海事調(diào)查及交通組織等方面發(fā)揮獨(dú)特作用。

（1）能彌補(bǔ)現(xiàn)有監(jiān)控體系的不足，增加必要信息冗余及交叉比對(duì)。

（2）有較精準(zhǔn)的定位及通信功能，能較為有效地監(jiān)控遠(yuǎn)洋船舶。

4 海巡系統(tǒng)

4.1 海巡船艇系統(tǒng)

海巡船艇系統(tǒng)由多種型號(hào)海巡艇構(gòu)成，海事船艇大體分為4類，分布在沿海、沿岸及內(nèi)河水域，主要任務(wù)為日常巡邏、執(zhí)法及應(yīng)急搜救等工作。作為海事主要執(zhí)法手段，海巡船艇被認(rèn)為是最可靠有效的現(xiàn)場監(jiān)管方式，但同時(shí)海巡船艇行駛速度慢、航程較短、管用養(yǎng)修費(fèi)用高及易受天氣海況影響等因素制約其發(fā)揮動(dòng)態(tài)管控能力。

4.2 海事飛行器系統(tǒng)

海事有人機(jī)系統(tǒng)主要由海事直升機(jī)及海事飛機(jī)兩種類型飛行器組成，但與其他系統(tǒng)類似，海事有人機(jī)也存在劣勢。

（1）極易受天氣影響，如在惡劣天氣下飛機(jī)不易出動(dòng)。

（2）起飛前準(zhǔn)備工作及程序較為繁瑣，部分抵消了其快速優(yōu)勢。

（3）風(fēng)險(xiǎn)較大，存在（飛行員及第三者）人命及財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

（4）運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)巨大。

5 結(jié) 語

現(xiàn)有海事船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系下的多種監(jiān)控手段各有優(yōu)劣勢，在各自領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，確保水上交通安全及保護(hù)海洋環(huán)境。但是，目前尚未有能提供全面、一次性解決船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管復(fù)雜難題的手段，在可預(yù)見的未來也難有突破；因此，建議海事決策層全面評(píng)估現(xiàn)有船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系，從機(jī)制、技術(shù)及創(chuàng)新方面推動(dòng)和完善海事動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系建設(shè)。

（1）抓住新常態(tài)下著重加強(qiáng)事中事后管理模式契機(jī)，督促各部門單位推進(jìn)船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系建設(shè)，提高建設(shè)、使用、維護(hù)的主觀能動(dòng)性。

（2）加大改善現(xiàn)有船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系的投入，進(jìn)一步完善船舶感知網(wǎng)絡(luò)（VTS、AIS及CCTV等），解決VTS數(shù)據(jù)導(dǎo)出等難題。

（3）加快引入無人機(jī)、云數(shù)據(jù)及智能輔助系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)手段，為我國最終建立一套全方位“可視、可查、可控”的立體智能船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管體系奠定基礎(chǔ)。

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