領海基點動態監控體系設計研究

徐文斌，徐鵬杰，范詩玥，劉慶群

（1.國家海洋信息中心，天津 300171）

技術熱點研究

領海基點動態監控體系設計研究

徐文斌1，徐鵬杰1，范詩玥1，劉慶群1

（1.國家海洋信息中心，天津 300171）

針對傳統領海基點監控方式在監控成本和監控效率等方面無法滿足領海基點保護與管理需求的問題，通過分析領海基點監控的現狀﹑需求和可行性，結合國家領海基點保護的要求，提出了一套層次化的領海基點動態監控體系方案，并對方案實施的技術難點和預期效果進行了分析。該方案綜合運用多源定點監控設備﹑移動監控設備﹑遠距離網絡傳輸和輔助決策支持等信息技術手段，可對領海基點本身及其標志﹑保護范圍﹑所在海島﹑周邊領海及其外部海域的人員活動﹑船只運行和工程建設進行監控，為開展領海基點及其周邊大范圍區域的全天候﹑立體化監測提供思路。

領海基點保護；動態監控；海洋權益；網絡傳輸

領海基點是計算領海﹑毗連區和專屬經濟區的起算點，是確定一個國家管轄海域的重要標志，具有重要的法律﹑權益意義。1982年4月聯合國通過《聯合國海洋法公約》，各國都根據自己的具體情況主張權利，而這些權利爭取的基礎是確定領海基點。我國分別在1996年《中華人民共和國政府關于中華人民共和國領海基線的聲明》和2012年9月10日《中華人民共和國關于釣魚島及其附屬島嶼領海基線的聲明》中，宣布了中國大陸領海的部分基線和西沙群島領海基線的77個領海基點，以及中國釣魚島及其附屬島嶼領海基線的17個領海基點的名稱和地理坐標[1-3]，并不斷加強領海基點及其所在海島的保護力度，通過立法﹑立項等方式推動和落實相關工作。

實時掌握領海基點及其標志﹑領海基點所在海島及其周邊海域入境船只和開發活動等情況是開展各項權益維護﹑保護管理工作的基礎。《中華人民共和國海島保護法》規定，國家對領海基點所在海島實行特別保護，任何單位和個人都有保護海島領海基點的義務；并明確領海基點所在的縣級以上人民政府海洋行政主管部門應承擔所轄范圍內領海基點及其所在海島的監控和保護工作。然而我國尚未完全建立國家級的領海基點監控系統，監控標準和技術手段也未經統一。目前的監控手段主要為船只巡航﹑登島檢查和遙感監測，不僅對人力﹑物力需求較高，且難以反映實時狀況，還易受天氣和海況因素影響，在時間和空間上存在明顯盲區。隨著國家海洋權益維護的需求不斷提升，傳統的領海基點監控方式已不能滿足管理和保護的要求，亟需設計和建設一套標準統一﹑實用高效的領海基點海島動態監控體系，在有效減少投入的基礎上，及時獲取領海基點及其所在海島乃至周邊海域的實時信息﹑人類活動情況和生態環境狀況，做到提早發現﹑準確識別﹑全程監控，為管理部門依法開展領海基點管理和保護提供信息基礎和決策依據。

1 領海基點海島動態監控技術方法

特殊條件下的可視化監視和實時傳輸技術一直是制約領海基點動態監控的主要問題。領海基點遠離大陸，處于高溫﹑高鹽﹑高濕的環境，加之沒有穩定的電力供應，建設維護難度大。近年來相關技術快速發展，為領海基點動態監控的實施提供了有利條件。目前，視頻和雷達監控技術已十分成熟，在林業﹑漁業監控等方面得到大量應用，能滿足領海基點海島監控要求，如王志寶[4]等在林業病蟲災害遠程監控系統中將2D/3D GIS技術和視頻監控技術相結合，實現了適于精細監控和大范圍巡查的林業病蟲害可視化監控；郝江凌[5]等基于雷達技術構建的近海船舶分布式監控系統，能對遼東灣內各類船只進行動態監控，并可對越過報警線的船只進行自動報警；廣東省﹑山東省等也展開了針對部分領海基點的視頻監控試點工作。此外，超視距微波傳輸﹑無人機監控和波浪能海面機器人等新技術也趨于成熟，并在相關行業得到了不同程度的應用，能極大地擴展監控范圍，提高監控網絡布設的自由性，有效彌補常規監控設備無法達到的盲區。

2 監控體系設計研究

從業務需求出發，領海基點海島動態監控體系應以領海基點保護為業務核心。在監控方法上，以多源監控設備﹑實時傳輸網絡﹑多媒體技術和GIS技術等信息化手段為主，盡量減少人員登島和船舶巡航檢查；在監控對象和范圍上，應對相關法規中涉及的領海基點及其所在海島﹑領海基點及其保護范圍標志﹑保護范圍內的人類活動﹑自然環境等信息進行監控，并將監控范圍向周邊海域輻射；在監控要求上，監控體系應對天氣條件有較強的適應性，滿足全天時﹑全天候﹑高準確性的要求。

通過領海基點海島動態監控體系建設，可為地方﹑國家和有關部門開展領海基點保護與管理工作提供信息保障和數字化決策支持，實現領海基點基本情況﹑變化情況和潛在危險的“三清楚”，提升我國在相關海域維護海洋權益﹑處置突發事件﹑提高綜合指揮決策的綜合能力以及領海基點管理決策水平。

2.1 層次化領海基點監控模式

由于領海基點所處位置和地理環境較為特殊，不具備常規陸地監控的基礎條件，無法依靠單一監控手段滿足監控需求。在全面覆蓋監控區域的前提下，采用層次化監控體系設計，可在充分發揮設備優勢﹑合理配置資源的同時，滿足領海基點管理與保護工作的監控需求。層次化領海基點監控模式（表1），即以領海基點為中心，按照領海基點本身及其標志﹑領海基點保護范圍﹑領海基點海島及其周邊領海和領海基點周邊大范圍海域4個層級，根據相應的管理要求設計監控內容，選擇監控設備。

表1 層次化領海基點監控模式

2.1.1 領海基點本身及其標志監控

《中華人民共和國海島保護法》規定“禁止損毀或者擅自移動領海基點標志。任何單位和個人都有保護海島領海基點的義務”。由于領海基點及其標志（標志碑﹑方位碑）長期暴露在自然環境中，在波浪沖擊﹑陽光暴曬和風化侵蝕長期綜合作用下，會發生自然老化，需要通過可靠手段監控其老化破損程度，以便進行破損評估和維護；同時，由于保護意識薄弱，一些人員在領海基點周邊靠岸﹑停船和作業時的不當操作，也會對領海基點及其標志造成破壞，需對其進行實時監控，及時制止破壞行為的發生。因此，該層監控的重點是領海基點周邊人類活動和領海基點標志的安全情況等。

由于高精度定點監控攝像機可根據環境光照度變化，自動選擇彩色和黑白攝像機工作，其自動聚焦鏡頭成像清晰且焦點夜間不偏移，適于進行全天候﹑高清晰度的實時監控，因此可采用架設高精度定點攝像機的方式，實現對領海基點本身及其標志的全天候不間斷定點監控，實時獲取清晰圖像，分析破損老化程度，并對進入監控范圍的異常物體進行監測﹑報警和語音警示。

2.1.2 領海基點保護范圍監控

《中華人民共和國海島保護法》規定“禁止在領海基點保護范圍內進行工程建設以及其他可能改變該區域地形﹑地貌的活動。縣級以上人民政府海洋主管部門應當按照國家規定，對領海基點所在海島及其周邊海域生態系統實施監視﹑監測” 。《領海基點保護范圍選劃與保護辦法》規定“禁止損毀或者擅自移動領海基點標志和領海基點保護范圍標志”。根據上述法規要求，為保護領海基點的準確性和穩定性，防止在領海基點保護范圍內開展工程建設以及其他可能改變該區域地形﹑地貌的活動，應對領海基點保護范圍進行監控，監控的重點在于保護范圍內潛在的人類活動和保護范圍標志的安全情況等。

為滿足領海基點保護范圍監控需求，可借助周邊建筑物或搭建監控塔，架設高精度視頻監控設備，通過自動巡查和人工控制相結合的方式，對保護范圍內的人員行為和開發利用活動進行監控。

2.1.3 領海基點海島及其周邊領海監控

根據《國家海洋法公約》，領海基點連線構成我國領海基線，由領海基線向外延伸12海里的海域為我國領海范圍。為了加強領海管理，有必要在領海基點動態監控中，對領海基點周邊領海的非法填海造地﹑挖沙﹑盜采珊瑚﹑侵犯領海主權等行為進行監控。

在領海基點海島及其周邊領海范圍內，可依靠視頻監控和雷達監控設備，對區域內的移動目標進行探測跟蹤和自動報警：領海基點周邊10 km（約5.4海里）范圍內，可通過架設集成了多光譜監控視頻和小目標雷達的雷達聯動遠距離光電監控設備，對雷達散射截面（RCS）大于1 m2﹑高度大于1 m的目標進行探測，并與多光譜監控視頻聯動，形成多個波段下的動態監測；領海基點周邊12海里范圍內，則主要依靠雷達設備進行主動探測。通過多種手段的相互配合，可實現對領海基點海島及其周邊領海內監控目標的自動搜素﹑目標識別﹑持續跟蹤和錄像取證。

2.1.4 領海基點周邊大范圍海域監控

根據《國家海洋法公約》，從領海基線向外延伸的24海里范圍內為我國領海的毗連區。在毗連區內，為防止和懲治在我國領土或領海內違反相關法律和規章的行為，我國可在該區域內采取必要管制。由于領海基點周邊領海向外的大范圍海域是各國船舶通行的重要區域，船只來往頻繁，對領海基點周邊大范圍海域內過往船舶活動進行實時記錄，對行為異常船只進行跟蹤監控，及早發現非法侵入行為和非法作業活動，對于確保區域內船舶通行安全，維護國家海洋權益具有重要作用。

通過合理的天線高度設置，利用雷達監控站能在3級海況及以下天氣條件下，對80 km（約43.2海里）范圍內RCS大于50 m2﹑高度大于3 m的目標進行探測和記錄；同時配合船舶自動識別系統（AIS）能在有效范圍內，對具備AIS發送設備船舶的船位﹑船速﹑航向﹑船名和吃水量等動靜態信息進行自動探測和持續跟蹤，并可通過甚高頻頻道向附近海域的船舶進行廣播，便于與目標船舶通話和協調。此外，還可利用無人機﹑波浪能海面機器人等移動監控平臺，在更大范圍﹑更遠距離的區域中實現大面積﹑隱蔽式的補充監控，實現領海基點周邊區域的全覆蓋。

根據監控對象的特點和監控內容的差異，依靠多種監控方式相互配合構建的領海基點分層次監控模式，不僅可滿足單個縣市領海基點的監控管理需求，還將沿我國領海基線形成一套較為嚴密的領海基點監控體系，通過統一的監控業務平臺，可對我國領海基點情況﹑領海基點保護范圍以及領海內的人員活動﹑周邊海域過往船只實現動態聯動監控。

2.2 監控體系總體結構設計

按照層次化領海基點監控模式，從采集﹑傳輸﹑存儲應用等方面開展監控體系總體結構設計，形成由感知層﹑網絡層和應用層構成的監控體系總體結構（圖 1），實現監控體系各部分的無縫互聯﹑智能互通，使得整個體系的立體化資源得到合理應用。

感知層由多源探測設備﹑信號處理設備和本地存儲及視頻服務設備構成。多光譜監控攝像機﹑探測雷達﹑AIS﹑無人機和波浪能海面機器人等探測監控設備組成的前端探測設備，通過可見光﹑紅外線﹑微波等不同波段對不同監控范圍內的監控對象進行探測﹑跟蹤﹑識別和監控；編/解碼器負責將后臺發出的監控指令發送給云臺攝像機等監控設備，同時將各監控設備采集的信號通過解碼轉換生成監控數據；依靠本地存儲設備對監控數據進行存儲和索引后，再由視頻服務器將監控數據分發給請求數據的客戶端或業務系統。

圖1 領海基點海島動態監控體系總體結構

網絡層由有線專網﹑定向微波延伸網絡和區域無線網絡組成，根據不同領海基點海島自然條件情況，選擇相應組網方式，將各個孤立的監控點和后臺系統聯通，提供穩定暢通的信息傳輸條件。

應用層是業務系統，是監控體系業務化運行的核心部分。通過數據庫系統對基礎地理信息﹑領海基點及海島信息﹑監控資料和資源信息等數據進行統一存儲和集中管理；數據收發﹑存儲索引和遠程控制等系統服務，通過網絡層驅動和鏈接各類系統資源，實現感知層各類設備﹑業務系統數據庫和各級用戶的互聯互通；通過地理信息技術構建的可視化監控平臺，向監控人員﹑省級領海基點管理部門及其上級主管部門提供領海基點海島及其周邊海域基本信息查詢﹑監控管理﹑預警預報﹑產品制作等功能，實現各類領海基點的統一監控﹑監控信息的統一管理和執法力量的統一調度（圖2）。

2.3 技術難點研究

2.3.1 網絡傳輸問題

領海基點海島動態監控體系的網絡傳輸部分主要可分為3段：①前端監控信息網絡，即監控點至鄰近大陸網絡接入點的傳輸網絡；②中端接入網絡，即領海基點鄰近大陸網絡接入點至監控管理中心的傳輸網絡；③后端業務系統網絡，即監控管理中心內部業務系統運行的網絡環境。由于領海基點所處位置特殊，部分基點具有自然條件復雜﹑網絡基礎條件較差等特點；且其監控數據也具有保密性，無法通過公共網絡進行數據傳輸。因此，前﹑中端網絡在傳輸距離﹑傳輸方式﹑數據安全等方面存在一定的困難。

前端監控信息網絡，因跨海搭設有線網絡難度較大，可根據不同情況靈活選擇網絡傳輸方式，對于緊鄰大陸的領海基點，在保證監控對象有效覆蓋的情況下，盡量將監控設備架設在大陸一側，利用大陸已有網絡條件進行數據傳輸；對于距離大陸較近的領海基點，可采用定向微波方式從陸地向監控點進行網絡延伸，無線頻率為5.8G Hz，帶寬可達10 Mbps以上，并通過加密方式接入，確保監控數據穩定和傳輸安全；對于距離大陸較遠的領海基點，可借助基點周邊海島，經多次定向微波構成網絡中繼，完成遠距離數據傳輸。中端接入網絡，由于目前國家海洋局已有專線網絡鏈接至縣一級海洋行政主管部門，可直接利用專線網絡實現領海基點鄰近大陸網絡接入點至監控管理中心的傳輸，再轉發至省﹑國家有關單位。

圖2 領海基點海島動態監控體系業務系統框架

2.3.2 電力供給問題

領海基點海島動態監控體系中，由于監控站點多部署在無市電環境下，監控設備供電存在困難。考慮到多數海島日照條件和風力資源較好，部分監控點所在地全年日照時間可達2 563 h，太陽能和風能充沛，可以這些清潔能源為供電來源，并配套儲能電池和柴油發電機作為補充供電手段，形成“風光油儲”互補的微電網，解決傳統方案中轉換效率低﹑能耗高﹑頻繁維護的問題。同時通過高度一體化的結構設計，使供電設施具有防偷盜﹑快部署﹑易安裝和節省占地面積等特點；供電能力留有一定余量，每站點負荷容量一般不小于2 KW，并采用直流供電，減少逆變環節。

2.3.3 設備防護問題

在設計的監控體系中，需高度重視各類設備的防護問題，以保障設施在高溫﹑高濕﹑高鹽的環境中正常運行，防止臺風等極端惡劣天氣的影響。根據設備運行要求，設定設備工業防護等級，如長時間暴露在室外的設備，選擇等級為IP68；關鍵設備應考慮要求設備提供商提供相應的備品和備件。

2.4 預期效益分析

開展領海基點海島及其周邊海域監控是實施領海基點保護的必然之舉，領海基點海島動態監控體系建成后，可取得以下效益：

1）實現全方位﹑立體化監測。該體系根據領海基點保護的實際需求設計，采用的雷達跟蹤探測系統能實時抓取和跟蹤海面﹑低空的可疑目標；與雷達聯動的多光譜高精度視頻監控設備可對監控對象實施全天候不間斷拍攝；通過其上﹑下掛載的傳感器，波浪能海面機器人能對水面及水下目標進行探測；無人機設備能獲取監控目標周邊大范圍信息，并可對重點目標進行跟蹤監控。通過上述設備，可實現對領海基點的全方位﹑立體化監控，并對可疑目標及時報警，形成無死角防護區域。

2）有效降低成本。該體系建成后，通過前端采集設備和后端業務系統的高效配合，能完全實現領海基點無人值守監控，并及時對異常情況進行自動報警，有效減少船舶巡航和現場監察頻次，提高巡查效率，指引有效防范，合理調配資源；同時可改善領海基點周邊涉海﹑涉島基礎信息和實時現場狀態的掌控能力，為有關漁業生產﹑規劃計劃﹑基礎建設等工作提供資料，并可投入打擊非法侵漁活動﹑規范漁業生產秩序的應用中。

3 結 語

1）本文給出了一套領海基點海島動態監控體系的設計思路。鑒于領海基點的重要性和我國加強領海基點保護的緊迫性，應采取總體規劃﹑分布推進﹑重點深入的原則，統籌開展全國領海基點動態監控體系建設，優先解決周邊人類活動頻繁﹑海洋生態環境脆弱和地質條件復雜的領海基點動態監控。同時鑒于領海基點監控涉及監控點位結構建設﹑高精度監控設備和信息化管理平臺建設，總體經費投入較多，應在國家層面加大投入，通過專項等方式逐步分批開展，并發揮所在省市作用，解決監控體系建設資金問題。

2）領海基點海島動態監控體系的運行維護和建設同等重要。由于領海基點環境的特殊性，在建設完成后，應加大系統日常維護的力度，明確各成員單位的職責﹑協調任務分工，建立自身管理﹑合作管理﹑外包服務等形式相結合的運行保障機制，保障體系的持久穩定運行。領海基點監控體系運行的核心部分由編制內人員負責關鍵環節的管理；設備維護和管理可考慮合作管理的模式，協調和組織具備能力的單位共同參與；系統補給等服務可采用服務外包的方式，充分利用社會優勢資源。同時，加強教育培訓，穩步提升隊伍素質，根據“缺什么，補什么”的原則，制定系統培訓計劃。

3）加強領海基點動態監控信息共享。信息共享有助于充分發揮領海基點動態監控體系對領海基點及其周邊海域監控信息的服務效能，應制定共享和協調機制，按照授權分級向各級政府﹑外交﹑海警﹑海事等部門提供監控信息，向氣象﹑環境﹑漁業等部門提供應急服務；另一方面應在安全制度和技術保障下，有限度地向社會公眾提供部分領海基點監控信息，滿足公眾知情權，營造保護領海基點的良好社會輿論氛圍。

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P229

B

1672-4623（2017）09-0005-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.09.002

2016-05-19。

項目來源：國家海島監視監測系統建設運行資助項目（22201505B）。

徐文斌，碩士，高級工程師，研究方向為海域海島監視監測、海洋信息化。