基于任務需要的海警大型艦艇基本需求建模與分析

趙偉東，彭 穎

(公安海警學院，浙江 寧波 315801)

基于任務需要的海警大型艦艇基本需求建模與分析

趙偉東，彭 穎

(公安海警學院，浙江 寧波 315801)

以線性和非線性需求結合方式建立了以滿足任務需要為條件的海警大型艦艇基本需求組合模型，預測計算了多個樣本國海警大型艦艇基本需求數，結果表明該模型有一定的實用性。據此對中國海警大型艦艇基本需求進行預測，預測結果可對中國海警大型艦艇發展規劃提供參考。

任務需要；海警；大型艦艇；建模；分析

0 引 言

2013年中國海警隊伍的初步整合，不僅初步解決了中國海上維權執法力量分散布局、海上執法整體效率低下的現實，而且也有效聚合了中國海警隊伍的艦艇裝備實力，形成了可以統籌使用的海上執法力量，這對有效維護國家海上權益、確保海上安全穩定、實現海洋強國戰略目標具有十分重要的現實意義。但是在艦艇實力需求（尤其是1 000 t以上的大型執法艦艇）什么是“夠”、什么是“不夠”的問題上，仍然有不少分歧。從有效完成海上維權執法任務的角度出發，當然是多多益善；但從效費比出發，還有一個“度”的問題。也就是海警艦艇的數量不可能無限膨脹，太多則經濟負擔過重、有可能造成政府公共資源的浪費；太少則捉襟見肘、難以完成現實的維權執法任務。本文從滿足任務需要出發，探討海警大型艦艇裝備基本數量合理需求問題，為大型艦艇建造規劃提供參考依據。

1 主要影響因素

影響海警大型艦艇裝備數量需求的因素有多種，如政治因素、經濟因素、沿海治安環境因素、法定任務因素等。從滿足任務需求角度考慮，則涉及法定任務數量的多少、任務范圍的大小、艦艇裝備技術性能與艦艇排水量分布比例、任務海區地理和氣象環境條件等多個方面。

1.1 法定任務面積、數量和強度

海警的法定任務是決定海警艦艇裝備數量的一個重要因素。一是任務數量多，原則上需要參與執法執勤的艦艇數量就多，艦艇數量需求就大；任務少，則正好相反。二是任務范圍面積大、縱深遠，原則上需要參與執法執勤的大型艦艇數量就多，對大型艦艇的數量需求就多；任務范圍小、縱深近，則對大型艦艇的需求數量就少。三是如果存在海上爭議區且為雙方爭議熱點，則任務強度就大，那么對艦艇的數量需求也會明顯上升；反之，則趨于能維持正常執法執勤的理性需求。因此，單從任務角度看，需要重點考慮任務面積、任務數量和任務強度等因素。

1）任務面積

自從《聯合國海洋法公約》（以下簡稱《公約》）1994年11月16日正式生效后，加入《公約》的沿海國就有了：對內水和領海的主權；在毗連區對移民、海關、財政和衛生等事項的管制權；對200 nmile 專屬經濟區和一般情況下200 nmile 大陸架自然資源的主權權利和海洋污染、海洋科學研究、海上人工設施建造的管轄權，以及在特殊情況下不超過350 nmile 或2 500m等深線加100 nmile 大陸架的主權權利和管轄權。包括中國在內，世界各國（本文暫不考慮一國內部享有獨立海上執法權限的地區）海警的任務范圍實際上已擴展到200 nmile 專屬經濟區并在相關法規、文獻中得到明確[1]。因此可以認為，200 nmile 專屬經濟區范圍是海警的基本任務需求范圍，又鑒于可達該范圍執法的適航艦艇一般為千噸級以上的大型艦艇，所以該范圍的大小成為決定大型艦艇基本需求數量的主要因素[2-4]。

2）任務數量

目前，世界各國海警基本上都是為應對海上事務而專門設立的一個機構，該機構所承擔的任務、擔當的角色在不同的國家雖然存在一定差異，但其最主要、最通行的任務基本都是海上執法、海洋維權和海上邊界控制。此外，海警還可能擔負港口安保、海上防御、近海巡邏等安全保衛任務。海警隊伍的多任務特點，決定了海警執法艦艇的多任務屬性，這就為單一艦艇任務的模塊化區分奠定了基礎（見表1）[5]。

表 1 海警大型艦艇任務的模塊化區分Tab. 1 Modular distinction of LPS’s tasks

由于一艘艦艇既可以執行單一任務模塊，又可以執行多項任務模塊，其中除了個別專業裝備外，只是對艦艇人員的執法業務技能要求不同，因此可認為，模塊化任務數量的多少對艦艇基本需求數量的影響不大，所以本文暫不考慮該因素的影響。

3）任務強度

若將各任務模塊的任務量大小（或任務繁重程度）表述為任務強度，顯然任務強度是艦艇基本需求數量的一個重要影響因素。由于各國海警任務模塊的強度大小難以準確界定，所以本文假定對于同一任務模塊，各國海警并無輕重之分，對于超出該假定條件的任務強度采用“熱區”（或“熱點”）進行處理。例如，對于海上維權，如果兩國在海上沒有領土爭議，則兩國在該模塊的任務強度與其他國家相同，所需艦艇基本數量只可維持正常巡邏即可，也就是與任務面積強相關。但如果兩國存在領土爭議，則需要增派巡邏艦艇、加大巡護力度，以彰顯兩國在爭議海區的海洋權益。故本文把兩國間海上存在爭議（包括敵對狀態、領土爭議、專屬經濟區重疊等引起的漁業糾紛等）且爭議激烈的地區定義為一個熱區，記數為1；若兩國間的爭議區有多個且不重疊，則熱區分別計數并作求和處理。每一熱區都有不同的斗爭激烈程度，而斗爭激烈程度與任務強度直接相關。存在熱區且斗爭越激烈，則任務強度就越大，需要的艦艇數量就越多，否則相反。因此，任務強度也是影響艦艇需求數量的主要因素。

此外，對于熱區，尚有持續時間長短之分。若持續時間短，對艦艇需求數量的影響不大，因為可以通過臨時調用其他無爭議海區的艦艇來加強爭議海區的實力來解決。但是若持續時間長，則需要作長遠打算，故對艦艇需求數量產生正向影響。目前各國的海上維權實踐大多表明，海上熱區的解決并非一日之功。既然存在熱區，一般均需長時間的博弈方可能達成妥協方案，因此可以認為一般不用考慮其持續時間的長短。

1.2 以排水量區分的艦艇數量分布與艦艇裝備技術性能

1）以排水量區分的艦艇數量分布

若將千噸以上排水量的海警艦艇均稱為大型艦艇，則大型艦艇有1 000 噸級、3 000 噸級、5 000 噸級甚至萬噸級之分。雖然千噸級以上的大型艦艇均可滿足巡航200 nmile 專屬經濟區的能力，但是不同的排水量級別，顯然巡航執法能力不一樣，而且級差越大性能區別也越大，因此在艦艇數量需求上還要考慮按排水量分布的合理性問題。由于該問題涉及的因素更多，所以本文暫假定各國大型艦艇按排水量區分的艦艇數量分布都合理且一致。

2）同級排水量艦艇的性能

由于各國的經濟實力、技術能力、建造標準、政策法規等各不相同，所以即使是同級排水量的大型艦艇，其性能也可能存在很大差異，這也是不能簡單地以艦艇噸位數衡量一個國家海上實力的原因之一。海軍實力評估如此，海警實力評估也如此。為方便建立模型，本文暫假定各國同級排水量艦艇的性能基本一致，且不將執行消防、助航、破冰等專項特殊任務的大型艦艇考慮在內。

1.3 其他影響因素

1）海上態勢感知能力

海上態勢感知能力是一個國家對海洋實施全方位監控和管理的能力。這一能力的具體體現就是海上信息的實時掌控、海上態勢演變的實時估判和海上執法力量的及時到達與處置。因此，有沒有強大的海上態勢感知能力對艦艇的數量需求影響明顯。也就是說在同等條件下，具備強大海上信息態勢感知能力的一方（比如裝備有覆蓋全海域的海洋巡邏監視飛機），即可全時空、全時域掌控海上發生的事件，進而更有針對性地選派艦艇或飛機進行巡邏，因此其對艦艇的數量需求可以更少，反之則需求數量更多。為方便模型建立，本文暫不考慮此因素的影響。

2）聯合協同執法能力

海上執法力量體系是一個由海警系統、海軍系統和其他涉海力量共同組成的、各系統之間相互配合、協同行動的統一整體。即使在海警力量體系內部，也已形成一個完整的由大型艦艇、艦載工作艇、艦載直升機、海上巡邏監視飛機等組成的海空一體化聯合協同執法體系。在這一體系中，執法艦艇（包括工作艇）只是其中的一個重要執法載體而已。雖然多數國家海警或多或少已具備這一能力，為方便建模，本文暫且忽略這一因素對艦艇基本需求數量的影響。

3）任務海區環境、氣象條件及其他

除以上因素外，由于各國所處的地理位置不同，所屬海區地理、氣象環境條件等也各有差異，故對艦艇的基本需求數量也會產生一些影響。此外，國家政策導向也是影響因素之一。這如同戰爭中的進攻和防御，政策導向不一樣，艦艇基本需求的數量也不同。本文暫且忽略這些因素的影響。

2 模型的建立

2.1 假定條件

根據以上分析，特作如下假定：

1）不考慮除海警力量體系之外其他涉海力量的影響；

2）海警大型艦艇基本需求數量主要受海警任務面積、任務強度制約，其中基本需求數與任務面積成線性關系、與任務強度成非線性關系；不考慮任務模塊多少的影響；

3）各國海警大型艦艇都具有執行多種任務的能力，不計入用來執行如消防、助航、破冰等特殊任務的艦船；

4）各國海警大型艦艇按排水量區分的艦艇數量分布都合理且一致，且同一級排水量艦艇的性能基本一致；

5）不考慮海上態勢感知能力、海空聯合執法能力以及任務海區環境、氣象條件及其他因素的影響。

2.2 建模方法

對海警大型艦艇基本需求數進行預測，尚未有成熟模型可以參考。根據各國實際擁有的大型執法艦艇數量和影響因素分析，本文采用組合模型予以實現，即假定該需求由線性需求和非線性需求組成[6]。處理方法是：根據以上分析和假設，首先建立模型的線性需求部分Ql；然后，根據模型線性部分需求Ql和現役艦艇數QA預測殘差并構建模型的非線性需求部分Qnl；最后將兩部分相加而成組合模型：

1）樣本的選取

樣本數據的選取條件是：①該國海警任務需包含海上邊界巡護和海上執法；②有1 000 噸級以上適宜遠航專屬經濟區范圍的大型執法艦艇；③數據來源明確且相對準確。以此條件選取美國、俄羅斯、日本、韓國、印度、土耳其、挪威、越南8個國家的海警為樣本數據。

2）線性需求

線性需求模型表示為：

其中：AEEZ為任務海區面積，單位為百萬平方千米；δ為大型艦艇平均分布密度，即每百萬平方千米海域上的大型艦艇部署數量。

一般認為，假設每100萬平方千米海域面積保持有1艘在航巡邏執法的艦艇合理，若要滿足不間斷巡航執法，則另需1艘在港備勤的艦艇和1艘在塢維修的艦艇方為合適，故取大型艦艇平均分布密度δ=3。各國海警的基礎數據以及線性需求、殘差的計算結果如表2所示。

表 2 各國基礎數據與線性需求、殘差、非線性需求表Tab. 2 All basic data，linear and nonlinear requirement and residual

3）非線性需求

將各國海警的基本任務強度xb定義為1，一國因存在海上熱區而加強的任務用加強任務強度處理，記其中為第i個海上熱區的加強任務強度。故各國任務強度表示為：

各國海警加強任務強度分級標準與任務強度賦值如表3和表4所示。

②非線性需求模型

表 3 加強任務強度分級標準表Tab. 3 Grading standards of reinforced mission strength

非線性需求模型定義為：

其中，p1和p2均為模型系數；x為任務強度。

根據表2中的殘差和表3中確定的任務強度，采用麥夸特法（Levenberg-Marquardt）+通用全局優化法對模型系數進行擬合，結果為：p1=2.482 7，p2=0.670 26。

基本需求模型表示為：

非線性需求Qnl和基本需求預測Q的計算結果如表2所示。

3 模型的應用與分析

3.1 模型預測結果分析

由式（5）基本需求模型，得美、日、俄等8個樣本的大型艦艇基本需求數Q（見表2）。比較需求預測數Q和現役數QA可知，除韓國和越南海警外，其他6個樣本的需求預測誤差均在±5艘以內，說明所建模型基本可用。因尚有多項影響因素沒有考慮，故作如下分析說明：

1）美國海警大型艦艇基本需求數43艘（取整，下同），與2016年現役數38艘和2015年現役數40艘相比，需求短缺從3艘增加到5艘，說明其遠海執法能力與之前相比已略有下降，但這并不意味著美國海警大型艦艇實力不能滿足其當前的任務需求。因為美國海警具有承擔“兩洋”（大西洋和太平洋）執法任務的能力，裝備有先進的C4ISR系統，更有近40余架海洋巡邏監視飛機和近140余架直升機協助搜救和執法，所以其海上態勢感知能力和海空聯合協同執法能力極為強大，其真實能力絕非可用“38艘”就可簡單描述。另一方面，從美國海警的21世紀發展戰略[11]和北極戰略[12]看，美國海警的任務范圍已有調整，正急于打造一支具有全球視野的“國家艦隊”，故對大型艦艇的未來需求肯定要高于現役的38艘，只是目前新服役大型艦艇（“傳奇”級國家安全緝私船）的數量沒能及時彌補退役大型艦艇（“漢密爾頓”級高續航力緝私船）的數量而已。當然，這一目標能否實現還要依賴美國政府財政經濟狀況的進一步改善。

表 4 各國海警任務強度數值表Tab. 4 Amount of mission strength of samples

2）韓國海警的大型艦艇現役數比需求數多13艘，可從以下方面解釋：

①任務強度低估。由于韓國與朝鮮長期處于分裂敵對狀態，在兩國東西海上分界線附近海域的任務強度可能已超出常規的“很大”級別，作為“第二海軍”的韓國海警必須保持超常規的戰備實力，以隨時準備應對海上不測事件。

②國家海洋政策導向。韓國無論從國土面積還是專屬經濟區面積上看，都不是所謂“大國”。但從其在國際上排在前列的海洋漁業、位居世界第2位的造船業和具有一定實力的港口與海運業來看[13]，韓國又是一個不可小覷的“海洋大國”，其國家海洋政策導向可見一斑，故需配置超出常規的海上執法力量。

③海上態勢感知能力和海空聯合協同執法能力有限。韓國海警配備的海洋巡邏監視飛機約為6架、搜救與執法直升機約為18架。與美日相比，其海上態勢感知能力和聯合協同執法能力不夠強大，需依靠增加艦艇數量作為彌補。

3）日本海上保安廳的大型艦艇現役數比基本需求數多4艘，說明經過近2年的努力，日本海上保安廳為強化在我國釣魚島及其周圍海域的所謂“實控”狀態，持續建造大型艦艇且數量呈明顯上升趨勢。若再觀察日本海上保安廳2015年[14]和2016年[15]財政預算及資金使用說明，今后日本海上保安廳千噸級以上大型艦艇的現役數量還要增加并且比基本需求數要多出10艘以上。鑒于日本海上保安廳尚有約27架海洋監視飛機和50架搜救與執法直升機的大力協助以及裝備有先進的一體化指揮控制系統，說明日本海上保安廳的遠海執法能力已遠超其基本需求范圍。

4）越南海警的大型艦艇需求數比現役數少17艘，考慮其有限的海上態勢感知能力和海空聯合協同執法能力，可推斷越南海警大型艦艇現役數還不滿足其當前任務需求。這從越南近年不遺余力擴充其大型艦艇數量（正計劃建造2 500 噸級大型艦艇7艘以上）也可得到印證。

3.2 中國海警大型艦艇基本需求預測

取我國專屬經濟區面積 AEEZ=3.879 666百萬平方千米，加強任務強度xei=8.8（釣魚島及其周圍海域，強度1；西沙及其附近海域，強度1；黃巖島及其附近海域，強度1；仁愛礁及其附近海域，強度1；褚碧島及其附近海域，強度1；永暑島及其附近海域，強度1；美濟島及其附近海域，強度1；西南漁場附近海域，強度1；中韓暫定漁業區，強度0.6；中朝海上劃界及漁爭，強度0.2），任務強度總計x=9.8。據式（5）計算，則我國海警大型艦艇基本需求數Q=100.3艘，其中線性需求為11.6艘、非線性需求為88.7艘，取整為100艘，即當前任務條件下我國大型艦艇的基本需求為100艘左右。考慮我國目前對海上態勢的感知能力尚處于“半盲”狀態[16]，裝備的直升機數量也有限，因此面對東海及南海日益嚴峻的海洋維權執法形勢，100艘左右僅僅是最低基本需求。

4 結 語

若不考慮其他因素的影響，以滿足任務需要為前提，綜合考慮任務范圍、任務強度等因素，可建立包含線性需求與非線性需求在內的大型艦艇基本需求組合模型。該模型的計算結果除與2個樣本（韓國、越南）的現役數相差較大外，與其他樣本現役數均有較好的符合度，可見該模型有一定的實用性。

依據該模型預測計算的中國海警大型艦艇基本需求數為100艘左右。考慮到目前中國海警的海上態勢感知能力和海空聯合協同執法能力有限，而海洋維權執法形勢十分嚴峻，中國海警目前所需大型艦艇數應高于此值才更趨合理。

另外，如能增加海上態勢感知能力、海空協同執法能力等影響要素進行研究并加入基本需求組合模型，將有利于該模型的優化并使其具備更好的實用性和可靠性，如此可對中國海警大型艦艇發展規劃提供更為可靠的參考依據。

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[15]平成28年度海上保安庁関係予算決定概要[R/OL]. 海上保安庁. (2016-01-19)[2016-10-15].http://www.kaiho.mlit.go.jp/soubi-yosan/yosan/kaihoyosan.html.Heisei 28 Annual Budget Summary of Japan Coast Guard[R/OL]. Japan Coast Guard. (2016-01-19)[2016-10-15].http://www.kaiho.mlit.go.jp/soubi-yosan/yosan/kaihoyosan.html.

[16]RYAN D. Martinson, Takuya Shimodaira. Curing China’s Elephantiasis of the Fleet [J]. China Brief, Jamestown Foundation. 2015, 15(10).

Basic requirement modeling and analysis for large patrol ships of coast guard based on the mission need

ZHAO Wei-dong, PENG Ying
(China Maritime Police Academy, Ningbo 315801, China)

Combination model of the basic requirement for large patrol ships (LPSs) of coast guard is established with linear and nonlinear methods based on the mission, and the number of basic requirement of LPSs of several samples were forecasted, the results show that the model is practical. In view of the above, this paper obtains a result about the basic requirement of China Coast Guard (CCG), and this maybe useful for research and development of CCG's LPSs.

mission need；coast guard；large patrol ship；modeling；analysis

TN96

A

1672-7649(2017)11-0183-06

10.3404/j.issn.1672-7649.2017.11.035

2016-12-21；

2017-02-09

全國教育科學“十二五”規劃2015年度教育部重點課題資助項目(DIA150308)

趙偉東(1965-)，男，教授，主要從事海警建設與發展、海警艦艇裝備、海上執法等研究工作。