如何拿到海洋信息化大潮中的一张“船票”? - 海洋测绘数据源

葛宝淼 · 发表于行业交流 2024-10-9 11:19:44

作为海洋大国，中国拥有1.8万公里海岸线、300万平方公里的海洋国土面积，6500多个面积在500平方米以上的岛屿。

然而，我国海洋产业规模较小，仍以港口、渔业等近海单项传统产业的开发为主。海洋科技整体水平落后，海洋环境污染严重。对于海洋的开发利用和监管上来说，相对于其他海洋国家，我国仍处于初级阶段。

对此，政府提出要“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”。

关于如何发展海洋经济，刘经南院士认为，人类对时间和空间位置需求正在从事后走向实时和瞬间、从静态走向动态和高速、从粗略走向精准和完备、从陆地走向海洋和天空、从区域走向全球、从地球走向深空和宇宙。

目标明确，政策支持，那就撸起袖子干吧。

一时间，海洋局、海事局、海军、海警局等部门依据自身的业务，纷纷着手引进先进的海洋测绘、监测、管理技术，建立海洋综合管理平台。在巨大的市场需求下，海洋信息化将进入全面发展时期。

如今，我国海洋监测技术不断发展进步，初步形成了包括天、空、海、潜四个监测平台的海洋环境立体监测技术体系。

过去，海洋政府部门的职能主要集中在环保、气象、防灾减灾和海域管理等方面。近几年，政府已经把思路转变到要做海洋全科，包括国家海上的安全、海上贸易交通线、海洋权益等，因此企业才慢慢将眼光转向海洋领域。

无人船填补海洋测绘盲区

海洋信息化的基础数据来源于海洋测绘，因此获取实时准确的海洋数据至关重要。然而，海洋测绘由于环境限制，除了岸边区域外，传统陆地测绘方式根本无法实施，所以只能依赖测量船进行测绘。但是，大型测量船只能在远海区域行驶，而在近岸浅水区由于人员无法直接进入、大型船舶受水深影响也无法勘测，一度成为测量空白区。

正是在这样的背景下，无人船应运而生。

智能无人船平台可搭载声纳、ADCP、红外相机、激光雷达等多种水下、水上传感器，因其体量轻小，适用于沿海近岸、岛礁邻近海域等海区的水下地形勘测、盐度以及海洋物理特征探测、水下物体勘测、航路监控等工作。

实际上，无人船技术并不是新鲜事物，在国外发展较早，刚开始主要用于军事领域，随着无人船技术的普及，应用领域慢慢扩展到了海洋探测、环境参数采集、海面巡逻以及气象学等领域。

目前，国内很多企业正在无人船领域积极探索，但我国无人船发展还处于初级阶段，核心技术仍落后于发达国家，如无人船的抗浪性、吃水深度限制、传感器的精度、无人船的操控、数据的实时传输能力等方面，国外无人船优势明显。

以“海豚”无人船为例，作为一款由法国MARINETECH公司生产的新一代海上无人勘测平台，“海豚”无人船可对近海、沿岸、岛礁附近的水下地形勘测，建立水下三维地形，对保障海上航行安全、了解海岸环境等方面，起到了积极的推动作用。

“海豚”智能无人船

据天津海景科技总经理冯新宇介绍，“海豚”的适航能力非常强，可适应3-4级浪、5级风的海况，可以在最浅0.5米水深环境下航行，同时可搭载多种传感器，实现高效采集与船身姿态的实时三维调整，实时将数据传到控制端。

除了水下地形勘测外，无人船还广泛应用于其他领域。南方测绘海洋产品部经理张鹏飞指出，现在海洋信息化应用场景包括航道监测、水下物探、港口码头建设、海洋渔业、自然资源调查与利用、水下考古及军事领域，如基于北斗的海上巡逻和水下安防等。

由此可见，海洋测绘应用范围广泛，需求旺盛。实际上，除了海洋测绘，海上交通管理也是海洋信息化的另一个重要分支领域。

天基AIS系统实现一分钟全球重访

随着人类活动逐渐由陆地转向海洋，对船只的使用也逐渐增多。就在8月发生“麦凯恩”和油轮相撞事件的马六甲海峡，每日就有600艘船只通过。近年来，渔船与商船的碰撞事故以及渔船单方事故明显增多，据中国海上搜救中心统计，2007年1月至2008年7月，该中心共开展渔船搜救行动731次，占全部搜救行动的25%。

另外，国家领导人在“一带一路”国际合作高峰论坛上强调设施联通是合作发展的基础。加快海上丝绸之路核心区建设，必须把设施联通作为先导性工程，着力推动陆上、海上、天上、网上四位一体的联通。海上通道建设，重在整合港口航线资源，拓展港口综合服务功能，加强与沿线国家和地区的港航合作，大力发展港口联运业务。

可以预见，随着联运业务的发展，港口过往船舶密度将会大幅度增加，在如此繁忙的航运下，对船只进行更有效的监管显得尤为重要。

为了有效监控船只的航行，国际海事组IMO、国际航标协会IALA和国际电信联盟ITU于2000年共同强力推广一个新型助航电子系统——船舶自动识别系统(Automatic Identification System，简称AIS)，可用于岸-船、船-船及海空平台-船之间的自动识别和辅助通信、导航等。IMO明确规定，300吨以上的国际航线船舶和500吨以上的国内航线船舶应强行安装 AIS系统，旧船加装必须在2004年底前完成AIS系统。

那么，什么是AIS系统呢？AIS系统全称为船舶自动识别系统，由基站设施和船载设备共同组成，AIS系统配合全球定位系统(GPS)将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态信息，并结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料，由甚高频(VHF)频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，且AIS信号基本上不受恶劣天气与海况的影响，使船只间可以相互通信，及时采取避让行动。

AIS系统分为岸基和天基两种。顾名思义，岸基AIS系统的基站位于岸边，主要适用于近岸及港口的船只监控，但时效性不强。而天基AIS系统，是将AIS接收机搭载在低轨道(轨道高度不超过1000km)的卫星、飞船等航天器上，接收航天器覆盖区域内的 AIS信息并转发给地面站，再由地面进行相关的加工、处理和应用。

目前，天基AIS信息提供商主要有美国的Orbcomm、挪威的NorskRomsenter和加拿大的ExactEarth。

影响AIS系统优劣的关键要素包括数据获取频率、数据准确性以及异常甄别能力这几大方面。

以加拿大的ExactEarth为例，该系统现有卫星11颗，公司预计2017年完成对第二代AIS卫星监控网的组建，届时将有58颗卫星上搭载AIS传感器，全球重访时间将优于1分钟，用户数据更新频率也将优于1分钟。ExactEarth可监控全球范围内装备AIS系统的船舶，数据经多层防护，同时提供位置异常船舶甄别服务，在大量船只中快速、准确识别异常船只。

据悉，在全球16万余艘装备AIS的船舶中寻找不足1%的存在位置异常的船舶，如同大海捞针。而这1%里面99%是设备故障问题，另外那1%才可能是海上犯罪事件，如偷油、走私、偷渡人口等。以前的AIS系统2小时收集一次数据，那么对上述事件的监管就力不从心，引进国外先进的天基AIS系统，可以大大缩短重访时间，形成有效监管。

天基AIS数据

我国未来将会建成新型海洋立体监测网，该网由AIS卫星、雷达遥感卫星等天基监测端、中低空无人机遥感监测网、智能无人船等海基监测平台共同组成，可以对海洋交通、环境、岛礁生态、岸线变迁进行持续、高效监测，为生态岛礁建设、航运安全、海域开发、海洋环境保护提供支持。

未来海洋信息化市场规模将迅速扩大

近年来，国内致力于海洋信息化企业大量崛起，其中就包括以天津海景科技为代表的创业企业，以南方测绘为代表的测绘硬件厂商，以及云洲智能科技有限公司。

在海洋信息化发展的过程中，天津海景冯新宇认为，本土企业既要提升自身的技术水平和服务能力，也要学习和引进国外先进的技术和设备。根据用户需求，定制个性化的解决方案，在海洋信息化领域为一带一路保驾护航。

对海洋信息化未来市场的预估，据不完全统计，单在无人船领域，国内在做技术开发的实体超过60家，企业也有20家左右，预计未来5年内，无人船在测绘地理信息、海洋调查相关领域总体上会达到千套级的使用，将存在10亿的市场空间——云洲智能科技有限公司海洋事业部总经理唐梓力如是说。

在海洋信息化领域，海洋信息化发展方向将由陆地为主转向海陆并重、由军管转向军民融合、由近海转向远海、由数字化转向智能化——张鹏飞表达了这样的期待。

你想了解更多的海洋监测新技术与应用案例吗?欢迎参加9月21日在大连召开的“海洋立体监测新技术应用研讨会”（会议免费，欢迎参加）。届时，来自国家海洋局、海事局相关局属单位、科研院所、高校及相关应用单位的专家、代表，将共同交流研讨海洋资源环境监测新技术体系，探讨海洋事业发展与生态文明建设新思路。

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