基于GOOS系統的全球智能海船助航系統構想

上海海事大學商船學院 李國祥 王海燕

全球海洋觀測系統（Global Ocean Observing System，GOOS）是全球地理觀測系統（GEOSS）的一部分，于1992年，在世界氣象組織（WMO）、聯合國環境規劃署（UNEP）和國際科學協會理事會（ICSU）的協助下，由政府間海洋委員會（IOC）執委會正式提出建立。其目標旨在建立一個統一、協調、能夠實現資料和產品共享的國際系統，從而提供海洋資料和信息，使人們能安全、有效、合理、可靠地利用和保護海洋環境、進行氣候預測和海岸管理。

GOOS系統及其對海船助航的局限性

GOOS的產品豐富，涉及面廣，涵蓋了海平面變化、洋流地點和強度、異常高浪、海冰、要害海藻、漁業服務、干旱地區雨量、越冬期長度和寒冷狀況、疾病爆發可能性等多個領域。其用戶涉及政府、環境管理部門、業務服務部門（如航海、港口、保險、搜救等）、航運部門（如石油天然氣業、航運業、漁業、測量業、建筑業等）、企業（如旅游公司、拖撈公司等）及個人（如沖浪運動員、潛水員、釣魚者、旅游者等）。

GOOS的建設與完善有助于改善風、海浪和海冰的預報，改善暴風雨、大浪、浪涌的警報，改善港口的管理、離岸的設計和業務，有助于海輪的行程安排和海上娛樂活動，改善不良水質的探測，有助于漁業和水產業的管理，改善氣候預報，改善為農業、能源業和水利業的降雨和溫度的預報，有助于瘧疾等流行病的預防等。

GOOS的執行主要依靠GOOS項目辦公室、海洋學和海洋氣象學技術聯合委員會（JCOMM）、GOOS的各區域性聯盟（簡稱GRAs）、區域性海洋觀測系統（ROOS）以及區域性近岸海洋觀測系統（RCOOS）來完成。其中，GOOS項目辦公室是GOOS系統的組織和協調核心機構，辦公室總部設在聯合國教科文組織（UNESCO）的政府間海洋委員會（IOC）內部，位于法國巴黎。JCOMM是一個跨政府的技術專家組織，其功能是協調國際間海洋地理和海洋氣象觀測活動、進行數據管理和服務、聯合氣象和海洋地理方面社團的專家、加強技術和能力建設。GRAs是區域性的海洋觀測系統，一般是跨國性質。ROOS和RCOOS是規模比較小、通常范圍局限為一國之內的觀測系統。

綜合來看，GOOS系統對于海船助航還有一定的局限性。

1、對于海船航線而言，GOOS系統的全球分布很不均衡。由于GOOS系統最初的目的是觀測海洋氣象和環境，為防止海洋災害和漁業生產等服務，這就使得其該系統的浮標、潛標等探測單元的分布主要集中在沿海港口附近。這些探測單元分布的局限性限制了其為遠洋船舶提供服務。如果能將觀測點覆蓋到所有的海船航線上，就能利用這些探測單元為海船提供有用的數據。

2、GOOS系統不能向海船提供實時船舶定位。GOOS系統可以提供洋流、水溫、氣象、地震和海嘯等海洋環境參數，這些數據對海洋船舶有一定的助航作用，但目前還不能為船舶提供像全球定位系統GPS和北斗系統BDS一樣的定位功能。如果利用GOOS系統的觀測單元為船舶提供相應的位置信息，通過這些觀測單元的聯網，就能提供精確的全球船舶位置信息。

3、 GOOS系統不能與海船實時聯網通訊。GOOS系統主要是觀測海洋參數的，這些參數要傳給岸上相關單位，有的需要打撈潛標等操作，回去后讀取其內部的數據，有些觀測單元有簡單的通訊功能，但不能實時、快速與海洋船舶進行通訊交流。也就是說GOOS系統目前的聯網程度遠未達到海船所需要的程度。

4、GOOS系統不能監控全球船舶的實時航行數據。GOOS系統目前主要針對海洋環境進行數據監測，幾乎不對海上航行船舶的航行數據進行監測。如果能同時監測全球海上航行船舶的數據，就能實現VTS的功能，聯網后可實現遠強于VTS的功能。

5、GOOS系統不能向海船及時提供海洋氣象數據。GOOS系統雖然可以測取海洋環境數據，但到目前為止，幾乎不向海上航行船舶提供這些環境數據。船舶獲取氣象信息主要通過氣象衛星云圖以及船上自己的觀測，如果GOOS系統能全面提供其所觀測到的海洋環境數據，無疑對船舶航行有極大的幫助。

全球智能海船助航系統概述

隨著海船自動化的程度越來越高，智能船舶和無人駕駛船舶一定會是未來船舶的發展趨勢。船舶需要智能化，除了提高船舶本身的智能水平外，還需要覆蓋全球海洋的智能助航系統。從系統的結構框架來看，該系統的組建可以有幾種方法：一是在全球海洋區域布置全新的檢測系統；二是利用現有的全球海洋觀測系統，進行適當的補充改造和升級。無論從經濟性和高效性來看，后一種是最便于實現的方案，即在GOOS系統的基礎上建立起全球智能海船助航系統（Global Intelligent Navigation System，GINS）。

第一階段，升級GOOS系統監控分布單元的軟硬件設施，全球航線上增布GOOS系統監控分布單元。

由于歷史原因，GOOS系統檢測分布單元在大部分港口附近布置還算完整，只有個別欠發達地區的港口可能還需增布檢測單元。但遠離海岸和遠洋航線上的檢測單元幾乎是空白，這就需要各國各地區相互合作，經過精確計算合理布置大量的檢測單元。一旦布置完成，就可向經過的船舶提供當地的相關信息。

第二階段，GOOS系統檢測分布單元的全面聯網，并向線上船舶提供基本的數據服務。在第一階段的基礎上，可以通過相關協議將分布于全球各地的GOOS系統檢測分布單元相互聯網，以實現將全球各地已檢測到的船舶航行和海洋數據收集起來送給云主機，或直接發給有需要的船舶計算機系統，供該船舶分析利用。

第三階段，GOOS系統網絡為航線上的所有船舶提供綜合服務。在第一和第二階段的基礎上，已經建立的GOOS系統全球網絡隨著其不斷地升級，可以為路過船舶提供越來越多和越來越復雜的數據和交流，最終可以實現對無人駕駛船舶提供精確的位置信息和洋流等氣象信息，提供基于岸基的船舶遠程自動控制。

結論與展望

基于GOOS系統的全球智能海船助航系統現在只是一種設想，其實質是建立全球海洋信息網絡系統以服務于航運、氣象、環境保護等，如果該系統的設想能夠真正實現，對航運船舶、海洋環境監測、漁業甚至軍事等都可提供廣泛的應用。但真正付諸于實施有很多問題需要解決。如需要簽署一個相關的公約或規則，讓全世界絕大部分國家同意加入該組織并參與建設。其次還要協調各國家對該系統的支持和兼容，使之成為一種標準系統，能讓市場上絕大部分的計算機系統快速準確地接入并傳輸數據。再次還要對系統進行維護保養、升級換代，這個工作量比較大，也需要各地進行配合。最后可能還有一個利益分配的問題，GOOS系統的民用服務，如果可以收取適當的應用費用，就會涉及利益分配的問題，這需要平衡各方關系。以上這些問題的解決都不可能一蹶而就，但基于GOOS系統的全球智能海船助航系統的實現對于世界各國的經濟發展、自然資源的利用、災害預報、世界貿易和海洋環境保護等都有重大意義。

關于未來零碳燃料，世界銀行給出了明確觀點

近日，世界銀行公布了系列報告，其中寫道“氨氣和氫氣是未來航運業脫碳的最具可能性的零碳燃料”。

其中在名為“The Potential of Zero-Carbon Bunker Fuels in Developing Countries”的報告中提及，LNG可能在航運業的脫碳進程中起到的作用有限。

分析中提到，綠色氨排在最前面，緊隨其后的是綠色氫。他們在零碳候選燃料中，包括生物燃料、氫、氨以及合成的碳基燃料，取得了最有利的平衡。具體而言，這些關鍵與燃料的GHG排放生命周期、更廣泛的環境因素、可擴展性、經濟可行性以及使用這些燃料的技術和安全影響有關。

另外，氨氣和氫氣燃料擁有多渠道生產的優勢，他們可以由再生電力或天然氣生產出來，并且可以將產生的碳排放以碳捕捉的技術安全地存儲在地下。多渠道的生產優勢具有戰略優勢，他們可以緩解對最初產能限制和技術相關問題的擔憂。