我國海事船舶動態(tài)監(jiān)管方式的效能

鐘子洋

【摘 要】 為在航運經(jīng)濟及海事管理模式快速優(yōu)化的當下提升我國海事船舶動態(tài)監(jiān)管體系效能，分析我國海事船舶動態(tài)監(jiān)管體系內各子系統(tǒng)的功能及優(yōu)劣勢，得出目前無一船舶動態(tài)監(jiān)控手段能完全滿足海事動態(tài)監(jiān)管及應急管理需要，海事船舶動態(tài)監(jiān)管體系也越來越難以有效應對航運轉型升級、海事管理變革及新增的相關風險。建議海事部門從管理機制、技術應用及管理創(chuàng)新等方面加快推動和完善海事船舶動態(tài)監(jiān)管體系，全面提升船舶動態(tài)監(jiān)管及應急管理效能，確保我國水上交通安全及海洋環(huán)境清潔。

【關鍵詞】 船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）；船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）；船舶遠程識別及跟蹤系統(tǒng)（LRIT）

目前，我國船舶動態(tài)監(jiān)管體系主要由岸基近距離船舶動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)、遠距離海上動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)、導航系統(tǒng)及海巡系統(tǒng)構成。

1 岸基近距離船舶動態(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構及航運業(yè)的廣泛認可，且被譽為“海上安全最后一道防線”。1982年建成首個VTS后，我國VTS得到了長足發(fā)展。截至2016年6月，我國建立并運行57個VTS中心及266座雷達站，包括沿海41個VTS中心及180座雷達站、內河16個VTS中心及86座雷達站，監(jiān)控面積達9萬km2，基本覆蓋轄區(qū)重點監(jiān)控區(qū)域。

VTS在確保水上交通安全的同時，提高了水上通航效率，對海洋環(huán)境也起到了保護作用，為我國帶來極大的社會、經(jīng)濟及生態(tài)效益。據(jù)統(tǒng)計，我國達到國際先進水平的VTS中心及雷達站數(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。盡管轄區(qū)內交通流年均增長率為20%，VTS管控區(qū)內事故發(fā)生率卻下降70%以上。[2]

然而，VTS的應用效能也存在一定的局限性。

（1）雷達信號的特殊性使其理論距離限值為20 （實際難以達到），有效覆蓋距離也受限（受地理或其他信號影響）。

（2）VTS監(jiān)控技術能力有限，尤其是在船舶擁擠區(qū)，會對雷達回波造成較大影響，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)揮應有的效能。

（3）沿海港區(qū)的快速發(fā)展對VTS造成負面影響，尤其是高聳構建物（大型岸吊）及高樓遮蔽雷達信號并形成信號盲區(qū)。

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

（5）VTS是一個獨立的系統(tǒng)，目前難以實現(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 船舶自動識別系統(tǒng)

我國自2000年開始建立船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）網(wǎng)絡體系，至2012年在AIS網(wǎng)絡體系建設上已投入超過5億元，建設項目有：成立國家級中心1個、區(qū)域級中心7個及分中心32個；管理超過121個沿海AIS基站及143個內河AIS基站。AIS信號基本覆蓋沿海轄區(qū)及各主要河道[3]，信號覆蓋率達99.97%，信號有效率達99.95%。

AIS主要由船載終端及岸基基站構成，海事部門通過AIS可以有效實施船舶動態(tài)監(jiān)管，如監(jiān)控船舶狀態(tài)、名稱、IMO編號、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）及自組織時分多址聯(lián)接技術（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信號能實時且較準確地獲取信息。

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

（3）單個AIS控制站能控制多個基站，因而能以較低費效比實施船舶動態(tài)監(jiān)控。

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

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

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

（3）技術因素也會對AIS實際效能產(chǎn)生影響，主要體現(xiàn)在：①在擁擠港區(qū)有可能會出現(xiàn)AIS信號溢出或沖突情況，導致AIS信號“丟包”（無法正確顯示船舶信息）；② AIS信號有可能影響到轄區(qū)內的船舶與遠距離目標進行通信的能力，甚至可能完全屏蔽AIS信號收發(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）能實現(xiàn)實時視頻監(jiān)控，及時糾正視頻監(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、險情發(fā)展成為事故），并推進船舶動態(tài)監(jiān)控及海事管理，降低海事部門相關費用支出（如減少船艇出動）。

CCTV的優(yōu)勢可以總結為3點。

（1）通過遠程監(jiān)控，降低海事行政成本。

（2）實現(xiàn)實時、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查方面能給予海事部門極大的幫助。

相對地，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)控能力會受到較大影響，同時前端建筑物遮蔽也會對其產(chǎn)生影響。

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

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

2 遠距離海上動態(tài)監(jiān)控體系

2.1 遠距離船舶識別及監(jiān)控系統(tǒng)

遠距離船舶識別及監(jiān)控系統(tǒng)（LRIT）由衛(wèi)星通信設備、通信服務終端（CSPs）、應用服務終端（ASPs）、數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)分中心及國際數(shù)據(jù)交換中心等多項子系統(tǒng)組成。LRIT由代表IMO及成員國的LRIT協(xié)調單位運行管理，無論船舶在哪里，只要其想進入沿岸國及港口國水域，船旗國及有關當局就有權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、備份中心及應用終端組成，大部分LRIT通信器建立在INMARSAT-C型通信基礎上。

LRIT在多方面發(fā)揮著重要作用，主要體現(xiàn)在：

（1）通過遠距離監(jiān)控及航行軌跡發(fā)現(xiàn)可疑船舶，增加反應準備時間，增強海上安保能力。

（2）通過提供信息服務，提高海事搜救及應急反應效率。

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

（4）與現(xiàn)有動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)互補，實現(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被認為可與VTS及AIS等手段實現(xiàn)互補，從而彌補現(xiàn)有體系在遠距離及大面積動態(tài)監(jiān)控方面的不足，但其也存在缺點。

（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、位置及時間）非常有限，因而其遠程追蹤及監(jiān)控能力也有限.

（3）信息獲取時間間隔（6 h）較大，這使海上安保隱患依然存在。

2.2 星基船舶自動識別系統(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)隊自2001年提出以近地衛(wèi)星（運行高度低于 km）為AIS中繼器的想法，逐步演變成現(xiàn)今星基船舶自動識別系統(tǒng)（Sat-AIS）的使用，以實現(xiàn)更大范圍、接近實時的AIS監(jiān)控。

我國正逐步建立一個較為完整的Sat-AIS。該系統(tǒng)包括1個指揮中心、1個備份中心、3個指揮分中心及14個直屬分中心，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態(tài)監(jiān)控能力，大約能覆蓋萬km2；具有較強數(shù)據(jù)處理能力，最大能同時處理艘船舶數(shù)據(jù)；能進行岸到岸全過程動態(tài)監(jiān)控，這是區(qū)別于其他船舶動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)的特點。

（2）能跨越地理限制接收遠至北極圈的信號，極大地擴充海事監(jiān)控范圍。

（3）是一種接近實時動態(tài)監(jiān)控的方式，可為海事部門提供準確及全面的數(shù)據(jù)，為監(jiān)控船舶動態(tài)及分析水域風險提供信息支撐。

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

盡管Sat-AIS能部分彌補岸基AIS的不足，但其也并非完美。

（1）Sat-AIS同樣屬于“被動監(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)星運行特性，Sat-AIS無法實現(xiàn)船舶動態(tài)監(jiān)管即時要求。

（3）即使在衛(wèi)星信號覆蓋范圍內，Sat-AIS應用也受到多普勒效應及信號沖突的影響。

2.3 合成孔徑雷達系統(tǒng)

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

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

（2）AIS能監(jiān)控裝備AIS并正常運作的船舶，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兩者結合，可有效監(jiān)控離岸遠距離海域。

（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，同時提供信息支持。

3 導航系統(tǒng)

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

3.1 GPS

GPS共有31顆衛(wèi)星在軌運行，提供全球覆蓋、精準的衛(wèi)星定位服務。在海事應用中，GPS除了導航作用外，還在現(xiàn)有船舶動態(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)星導航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）系我國首個納入全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。目前，BDS共有10顆衛(wèi)星在軌運行，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）在軌運行。在無GPS時，BDS在搜救、海事調查及交通組織等方面發(fā)揮獨特作用。

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

（2）有較精準的定位及通信功能，能較為有效地監(jiān)控遠洋船舶。

4 海巡系統(tǒng)

4.1 海巡船艇系統(tǒng)

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

4.2 海事飛行器系統(tǒng)

海事有人機系統(tǒng)主要由海事直升機及海事飛機兩種類型飛行器組成，但與其他系統(tǒng)類似，海事有人機也存在劣勢。

（1）極易受天氣影響，如在惡劣天氣下飛機不易出動。

（2）起飛前準備工作及程序較為繁瑣，部分抵消了其快速優(yōu)勢。

（3）風險較大，存在（飛行員及第三者）人命及財產(chǎn)風險。

（4）運行維護費用相當巨大。

5 結 語

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

（1）抓住新常態(tài)下著重加強事中事后管理模式契機，督促各部門單位推進船舶動態(tài)監(jiān)管體系建設，提高建設、使用、維護的主觀能動性。

（2）加大改善現(xiàn)有船舶動態(tài)監(jiān)管體系的投入，進一步完善船舶感知網(wǎng)絡（VTS、AIS及CCTV等），解決VTS數(shù)據(jù)導出等難題。

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

參考文獻：

[1] 席萍.基于GIS的VTS系統(tǒng)研究[D].大連：大連海事大學，2013.

[2] 胡錫潤，楊宗保.關于我國VTS運行管理的一些思考與建議[J].中國海事，2008（1）：51-54.

[3] 梁銀川，宋海豐，劉悅.衛(wèi)星AIS探測技術發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景分析[J].衛(wèi)星應用，2013（6）：22-27.

[4] 王艷軍，王曉峰.AIS和北斗終端組合在船舶動態(tài)監(jiān)控中的應用[J].上海海事大學學報，2011（4）：17-21.