衛星導航系統在海洋工程中的應用

高明超　朱偉

摘要：隨著全球資源的日益緊張，各國都加大了海洋資源的開發力度，而相關的海洋工程更是成為競爭的焦點。本文首先介紹了什么是衛星導航系統，并具體分析和探討了衛星導航系統在海洋工程中的主要應用，希望能夠起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：衛星導航系統；北斗導航；通信；定位；救援

近年來，海洋工程成為了人們廣泛關注的對象。簡而言之，海洋工程就是對海洋資源進行一系列開發、利用以及保護的工程，其主要目的是為了緩解資源匱乏的危機，實現人類社會的可持續發展。

一、衛星導航系統簡介

目前，整個世界上主要的衛星導航系統有四個：美國的GPS、中國的北斗導航、俄羅斯的格洛納斯系統以及歐洲的伽利略系統。下面具體說一下我國的北斗衛星導航系統，它是我國自主研發的全球衛星導航系統，分為三大部分：空間端、地面端以及客戶端。它的精確度極高，無論是定位還是授時，都可以達到世界領先標準，而且完全實現了全天候提供導航功能。北斗衛星導航系統已經實現了亞太地區的全覆蓋，在自主定位方面，甚至優于美國的GPS，是赤道附近最理想的導航系統。

二、衛星導航系統在海洋工程中的應用

（一）測量與定位

對于海洋的測量，與衛星導航系統密不可分，尤其是在探測地形方面，得到了廣泛的應用。使用衛星導航系統，需要將坐標傳遞到測深儀中，利用一臺接收機將基準點進行固定，之后余下的接收機作為流動測量點，根據衛星的觀測結果，準確測量水下的地形。這種方法能夠不受時間和空間的限制，24小時全天候作業。隨著衛星導航系統的不斷完善，測量的重點已經發生轉移，逐漸開始注重水下移動目標的測量。至于海洋的定位，主要是確定海上航行船只的位置。如果是近海海域，可以在島嶼周圍建立基準站，采用差分技術進行定位，打個比方，假如一個基準站的覆蓋范圍在100km，那么在近海海域方面，我國只需要設立四到五個基準站就可以完成定位工作，而且準確率極高。尤其是我國的北斗衛星導航系統，在海洋定位方面取得了重大的突破，我國海洋方面的定位已經步入厘米級別，能夠很好地保障船只的航行安全。比如在渤海灣投入運行的參考站系統，徹底擺脫了國外的技術壟斷，提供了獨立自主的定位服務。

（二）通信與傳輸

很長一段時間內，從事海洋工程的施工人員與作業單位對于海上通信的要求十分強烈，希望與岸上的指揮中心實時進行信息的交流。而岸上指揮中心也需要及時了解海上作業情況，從而根據情況進行管理，并且根據進度情況，做好相應的調整和安排。拿我國北斗衛星導航系統為例，其具有獨一無二的短報文通信功能，這在海洋工程中是不可替代的技術。通過在海上船只中安裝導航終端，與基準站、指揮中心以及衛星形成一體化的通訊鏈，一旦工程有所變動，可以直接將信息發送到船只上，而且也可以將海上的風浪情況以及天氣變化也打包成信息，進行傳輸。對于國家直接也可以進行通信，尤其是我國“一帶一路”戰略的實施，“海上絲綢之路”沿線的國家都能夠享受我國北斗衛星導航系統提供的信息服務。另外，因為海洋工程中數據傳輸需要保證實時性，而這些數據不僅包括施工的位置、作業的環境，還需要涉及后續的任務與及時的調整，所以實時傳輸的內容比較復雜，需要經過分析和處理。通過衛星導航系統，能夠使用傳感器或者是傳感設備獲得相關的數據，之后進行記錄、整理和存儲，再發送給指揮中心，而反饋信息則由船只控制中心分發給各個作業小組，這樣能夠準確和具有針對性。同時這些信息和數據會被存入中心數據庫中，方便后期查找和提取。

（三）觀測與救援

對于海洋的觀測主要有以下幾方面：第一方面，監測海平面的變化，根據潮汐的測量數據，能夠很好地把握海平面的變化情況。通過衛星導航系統，能夠將海洋站的資料進行歸類，形成統一的框架，之后分析海平面的變化規律和特點，并預測變化趨勢。第二方面，可以預測海洋氣象，衛星導航系統能夠每10分鐘更新一次水汽的變化情況，并提供海洋站上空的水汽含量，這樣能夠及時做好天氣的預測工作，尤其是惡劣天氣，可以做好應急措施，減少損失。第三方面，提供空間位置，尤其是海底地震的監測以及海岸線的勘測等，都有了科學的依據。因為海洋環境復雜，各種災害頻發，而且經常造成很大的損失，無論是海上作業人員還是航行船只，都面臨著巨大的風險。那么在發生海難時，運用衛星導航系統，能夠顯著提高救援效率，不僅搜尋更加全面和準確，救撈系統也更加科學，極大地節省了人力和物力。比如船只遇險后，船上的衛星導航系統終端就會發出求救信號，指揮中心第一時間可以確定遇險位置，進而派遣距離最近的船只進行救援，提高了救援效率。

（四）建設與施工

目前，我國正在著力建設沿海碼頭以及開辟航道，這些都需要進行數據的監控，尤其是要保證位置不出現偏差，加上海上作業的投資大，環境惡劣，地質情況復雜，需要準確定位，才能夠保證施工一步到位。通過衛星導航系統，能夠實現整個海域的信息傳輸，同時還能夠提升工程的建設水平。特別是一些遠程故障的診斷，水下環境復雜，通過衛星導航系統能夠完成診斷，這樣保證了施工人員的生命安全。另外，對于深海捕魚作業而言，使用衛星導航系統，能夠保證捕魚作業的環境安全，并且提高捕獲效率。

三、結論

綜上所述，在海洋工程中應用衛星導航系統，能夠促進海洋技術的發展，推動海洋經濟的發展。尤其是我國的北斗衛星導航系統，更是在不斷發展和完善的過程中，發揮著日益重要的作用，為我國海洋方面的探索提供了強大有力的支撐。