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如何拿到海洋信息化大潮中的一张“船票”?

2017-09-12 15:06:23       来源:中国网

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。

如何拿到海洋信息化大潮中的一张“船票”?  “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。

如何拿到海洋信息化大潮中的一张“船票”?  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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