淺談導標設計中容易出現的誤區及幾點建議

張海波

摘 要：本文通過對導標設計規范的理解，結合船舶航行對導標導航效能的實際需求，分析設計導標應考慮的因素，對導標建設的規模提供依據，避免因設計上的誤區造成投資過大而帶來浪費。

關鍵詞：導標 設計 誤區 建議

1.前言

隨著社會經濟的高速發展，海上運輸越來越受到重視，港口基礎建設的投入逐年以兩位數的速度在增長。船舶越來越向大型化、集約化發展，航道不斷得到拓寬和浚深，以及不斷向外延伸。船舶的大型化、航道的延伸等新的發展變化對導標的建設提出新的要求和挑戰。

在許多情況下，由于導標的建設地點越來越受到限制，如許多航道的通視條件受到影響、陸地資源越來越少，致使導標不得不從陸地遷至在海上建設。

另外，由于氣象條件和環境因素的原因，如港口建設所產生的塵埃、大氣中越來越多的霧霾、碼頭及周圍環境燈光的影響等等，所以在設計導標時，視覺能見度應按實際的為依據。

以上情況將直接關系到導標建設的規模和投資。因此，分析導標在設計上的誤區，避免因此造成規模的不合理和投資上的浪費顯得很有必要。

2.導標設計中的誤區

（1）航道有多長，導標的導航距離就應有多長。有的航道全程需有導標導航，但并不是全部設置導標的航道都需全程導航。航道有以下情況的，不必完全按照航道的長度來界定導標的導航范圍。

①航道入口附近水域比較寬闊，水深也比較深，通航密度也不算太大，且有等浮標作為助航設施。在此附近航段往往不需要有導標來導航。

②在航道末端，或離碼頭比較近的航段，也未必需要導標導航。因為接近碼頭，其附近的各種建筑物及固定設施都比較明顯，對導標的需求顯然不那么迫切。

另一種情況是，導標間距因條件限制不能加大時，前、后導標垂直張角可能難以實現既要符合規范，又要兼顧全程范圍。舉例：某導標前標高20m，后標高25m，導標間距400m，船舶眼高15m。根據張角公式：

可算出觀測者距離前標8000m與800m的垂直張角分別是3.2′和15.8′，前者符合規范，而后者不符合規范。

所以，前、后導標間距沒有調整空間的情況下，只有放棄航道末端的一定距離，不納入導標的導航范圍。

③一般氣象條件下，導標的導航距離應在氣象視距范圍內。雖然導標設置規范中要求導標設置應具備以下地理環境：航道軸線延長線的一方，在目視距離內（一般不大于18.5km）伸向陸地或具有設標條件的水域。但是，18.5km是值得商榷的。由于港口生產建設等原因，大多數情況下，目視距離遠遠達不到這個距離，一般經驗顯示，目視距離能夠達到10～15km就相當不錯了。換句話說，一般情況下，設計導標時，不必太刻意要求其導航距離超過15km。

除此之外，現代航行技術已得到長足的發展，電子海圖、自動導航技術、多功能標繪導航雷達、DGPS、AIS等的應用，逐漸使目視航標（包括導標）的作用有所弱化。這也說明，導標要起到全程導航功能并不見得有那么迫切的需要。

（2）導標應適用于各種大小船舶的導航需求。不同噸位的船舶，其眼高和船舶寬度則不同，進而推算的導標高度、標牌尺寸、張角、前后標距離也不同。這樣建設規模及投資也不同。因此，應充分調研和論證適用船舶的類型。多數人工浚深的航道，由于投資的限制，往往設計為大型船舶單向通航，小型船舶雙向通航作為航行需求的前提。

以防城港三牙航道導標為例（此對導標在上設計90年代由防城港務集團建設，規模小，高度矮，基礎和標體簡陋，計劃重新設計建設）。除20萬噸級以外，進出防城港的其它所有船舶都必經此航段。該航段設計最大船型為10萬噸級單向通航，千噸級船舶可雙向通航。因此，重新設計導標時，首先考慮導標軸線因與航道軸線重合，為大型船舶而且在航道中線航向的船舶提供導航服務。顯然，不必考慮千噸級船舶。如果大小船舶都考慮的話，前后標的垂直張角不能都滿足規范要求，根據張角的公式：

已知：前導標高程20m，后導標高程25m，前后標距離300m，觀察距離8000m。分別以眼高18m和5m為例，通過計算得垂直張角分別為α=2.04′和1.8′，顯然，前者符合規范，而后者則不符合規范。

以上結果表明，導標設計應有船舶類型的針對性。一般情況下，建設適用于各種類型船舶的導標不大現實。

（3）船舶眼高越高，導標就應該建得越高。

①前導標極限高程的公式如下：

式中：h。——滿足地理視距需要的前標極限高程（m），即觀察者通過水天線的視線在前標標位處的高程，自平均大潮高潮面起算；

Ds——前標至搜尋區起點的距離（m），即前標至使用段起導點與使用段起導點至搜尋區起點的距離之和，后者可取自前標至使用段起導點距離的10%～20%，根據具體情況可適當增減；

e——觀察者眼高（m）。

②后導標高程公式（后標至使用段某點的距離小于8000m時）如下：

式中：H——后標標頂高程（m），自平均大潮高潮面起算；

h——前標標頂高程（m），自平均大潮高潮面起算；

D——觀察距離（m）；自前標至使用段某觀察點的距離；

d——導標間距（m）；endprint

α——前后標標頂垂直張角（′）；

e——觀察者眼高（m）。

從前標公式可以看出，眼高越高，h。反而越小。

對于后導標高程來說，舉例如下：

假設前導標高程20m，前后標距離500m，觀察距離8000m，α為3′，眼高分別為8m和15m。則通過計算得后導標高程分別為：28.1m和27.3m。這個例子說明，船舶眼高越高，后導標高程不一定就越高。

3.認清設計上的誤區，避免導標建設規模及投資不必要地擴大

因陸地資源越來越有限，很多導標都要在灘涂或水中建設，成本大大增加。導標選取適當的高度和規模尤其重要。

（1）考慮能見度的因素。①船舶眼高地理視距大于能見度距離時，取能見度作為起導距離。由于各地空氣環境逐年變差，霧霾天氣不斷增多，港口背景燈光的影響，造成大多數氣象條件下的能見度遠遠達不到標準能見度水平，當船舶眼高地理視距大于能見度距離時，應取實際一般能見度作為導標起導點距離。②前導標至航道入口距離大于能見度距離時，取能見度作為起導距離。如某航道入口至前導標距離20km，而當地能見度同上只有15km，同樣的道理，導標的起導點最大只能選取15km。

（2）考慮航道入口的開闊水域的因素，選取確實需要的導航范圍。由于航道狹窄，才需要設置導標。但是，在一些自然形成和人工開挖相結合的航道，往往航道入口附近比較開闊，船舶航行此處通常不需使用導標，這種情況下，起導點最好從真正需要導航的位置起算。起導點越長，前導標的極限高程就越高。海上建設導標，考慮的因素比較多，也比較重要，如海浪、臺風等因素，建設規模增大一點，投資就可能增加很多。

舉例：如為某航道設計導標，前標至搜尋點距離為20km，多數情況下氣象能見度只有15km，代表船型眼高為8m。求前標的極限高程。

根據前導標極限高程公式：

e=8m，Ds分別用20km和15km代入，結果分別為5.3m和1m。即前者需要建5.3m高的基礎，后者只需要建1m高的基礎。前、后標的其它標體、標牌在此不一一計算。但完全可以看出其建設規模和投資是完全不同的。

4.結束語

經過以上分析，在設計導標時，建議遵循如下兩條原則，以達到導標建設和投資的合理性：

（1）“掐頭去尾”原則。必要時，航道的前端和末端可以不納入導標的導航范圍。但應以下列因素為前提：

①航道太長，超出多數氣象能見度范圍；②船舶眼高地理視距大于多數氣象能見度；③航道的前端和末端有著其它良好的助航條件、比較開闊的水域。

（2）“重大輕小”原則。航道的尺度基本都是按照最大通航船舶來設計的，船舶類型不同，其眼高也不同，因此，應以設計最大通航船舶的眼高作為導標設計的依據。設計的導標可能只滿足代表船型使用，而不滿足其它小型船舶使用，這是正常的。

參考文獻：

水運工程導標設計規范.endprint