淺析如何做好基于交通信息化標(biāo)準(zhǔn)和水域環(huán)境的船舶流量檢測(cè)

摘 要：“十二五”時(shí)期，交通運(yùn)輸部進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，科技含量和信息化水平不斷提高。決策部門(mén)必須借助信息監(jiān)測(cè)、采集、統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)預(yù)警、挖掘分析等信息化手段，及時(shí)獲取全面、準(zhǔn)確的信息，做出快速判斷和科學(xué)決策，改變以往決策中以定性和經(jīng)驗(yàn)分析為主的情況，使決策更加具有前瞻性和科學(xué)性，增強(qiáng)指導(dǎo)性，避免決策失誤帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和損失。本文從船舶流量監(jiān)測(cè)方面闡述了目前監(jiān)測(cè)的方法，并且分析了如何改進(jìn)檢測(cè)方法，為更好地實(shí)施船舶流量檢測(cè)提出了切實(shí)的方法。

關(guān)鍵詞：船舶流量；檢測(cè)技術(shù)；交通信息化標(biāo)準(zhǔn)

1 船舶流量檢測(cè)技術(shù)的選擇

不同的檢測(cè)技術(shù)，各有優(yōu)勢(shì)和不足；采用不同的檢測(cè)技術(shù)，可以獲得不同的船舶流量信息。

1.1 超聲波檢測(cè)技術(shù)

雖然超聲波檢測(cè)技術(shù)在較惡劣的環(huán)境中具有較強(qiáng)適應(yīng)能力，成本低，體積小，優(yōu)化升級(jí)方便靈活，可靠性高，但是由于超聲波檢測(cè)技術(shù)無(wú)法獲得船舶種類(lèi)、航向等數(shù)據(jù)；加上電磁波在傳播過(guò)程中會(huì)隨著傳播距離而衰減，回波信號(hào)非常微弱，幾乎被噪聲淹沒(méi)，而且實(shí)際應(yīng)用中還存在誤判、遮擋、安裝復(fù)雜、不便于維護(hù)等不足之處，所以該技術(shù)不適合在船舶流量檢測(cè)中應(yīng)用。

1.2 紅外線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)

紅外線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)由于受天氣影響很大，也無(wú)法獲得船舶種類(lèi)、航向等數(shù)據(jù)，所以不適合在船舶流量檢測(cè)中應(yīng)用。

1.3 視頻檢測(cè)技術(shù)

視頻檢測(cè)技術(shù)雖然具有信息量大、監(jiān)控范圍大、成本低、安裝靈活、實(shí)時(shí)性和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但是目前仍然沒(méi)有很好地解決對(duì)船舶的漏檢和重檢問(wèn)題，難于獲得船舶種類(lèi)數(shù)據(jù)（這需要研究不同船種對(duì)分類(lèi)具有明顯幫助的標(biāo)志性目標(biāo)，目前的流量觀(guān)測(cè)按船種分成3大類(lèi)9小類(lèi)，交通統(tǒng)計(jì)信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元標(biāo)準(zhǔn)中按船種分成7大類(lèi)71小類(lèi)），加上易受外界天氣、光線(xiàn)等環(huán)境因素的影響，所以也不適合在船舶流量檢測(cè)中應(yīng)用。

1.4 雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)雖然具有安裝靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)和準(zhǔn)確率較高等優(yōu)點(diǎn)，但是目標(biāo)識(shí)別直觀(guān)（不能準(zhǔn)確測(cè)量船舶尺寸，更不能獲得船舶種類(lèi)）、獲取目標(biāo)信息量有限（只能根據(jù)目標(biāo)位置變化計(jì)算平均航速和航跡向，無(wú)法測(cè)出船艏向）、產(chǎn)生假回波、有探測(cè)陰影或盲區(qū)、信號(hào)隨距離衰減、不良天氣造成雜波干擾、近距離范圍內(nèi)無(wú)法及時(shí)顯示目標(biāo)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)；特別是對(duì)于VTS雷達(dá)而言，長(zhǎng)江上各大橋附近水域的船舶之間產(chǎn)生多次反射，湮沒(méi)橋區(qū)及附近的目標(biāo)或出現(xiàn)鏡像目標(biāo)。

1.5 AIS檢測(cè)技術(shù)

盡管目前船舶AIS安裝率、開(kāi)啟率、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率不高，但考慮到這屬于人為因素，加上AIS檢測(cè)技術(shù)可以準(zhǔn)確獲得船舶航向、船舶種類(lèi)和船舶長(zhǎng)度等信息，國(guó)家政策層面上的推廣和強(qiáng)制安裝，可將其作為可選技術(shù)之一。

1.6 RFID檢測(cè)技術(shù)

盡管目前RFID檢測(cè)技術(shù)缺乏相關(guān)的國(guó)家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但RFID檢測(cè)技術(shù)具有應(yīng)用便利、防水、防磁、耐高溫、抗惡劣環(huán)境、壽命長(zhǎng)、無(wú)需可見(jiàn)光源、穿透性好、防沖突、識(shí)別距離遠(yuǎn)和便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，并可以準(zhǔn)確獲得船舶航向、船舶種類(lèi)和船舶長(zhǎng)度等信息，加上國(guó)家在政策層面上大力推動(dòng)，也將其作為可選技術(shù)之一。

2 實(shí)施“雷達(dá)+AIS+人工”船舶流量檢測(cè)方案

鑒于國(guó)民經(jīng)濟(jì)“十二五”發(fā)展預(yù)期、國(guó)土開(kāi)發(fā)、民生改善、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全等方面對(duì)交通運(yùn)輸保障提出了更高的要求，《交通運(yùn)輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)，要按照“適度超前”的原則，繼續(xù)加強(qiáng)交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保持適度規(guī)模，優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，推進(jìn)綜合運(yùn)輸體系建設(shè)，增強(qiáng)交通運(yùn)輸保障能力。因此，在綜合分析以上各種檢測(cè)技術(shù)優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，結(jié)合交通信息化標(biāo)準(zhǔn)和水域環(huán)境對(duì)船舶流量檢測(cè)工作的要求，遵照“適度超前”的原則，提出以下解決方案。

2.1 有利的政策環(huán)境

根據(jù)SOLAS74公約修正案第五章的規(guī)定，所有300總噸及以上的從事國(guó)際航行的船舶和400總噸及以上的非國(guó)際航行的貨船以及不限尺度的客船，將強(qiáng)制配備AIS設(shè)備。中華人民共和國(guó)海事局《關(guān)于配備“通用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）設(shè)備”工作的公告（第2號(hào)）》中也對(duì)有關(guān)要求進(jìn)行了明確規(guī)定。

《交通運(yùn)輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出，到2015年，內(nèi)河貨運(yùn)船舶船型標(biāo)準(zhǔn)化率達(dá)到50%，長(zhǎng)江干線(xiàn)、西江航運(yùn)干線(xiàn)和京杭運(yùn)河船型標(biāo)準(zhǔn)化率達(dá)到70%；國(guó)省道重要路段和內(nèi)河干線(xiàn)航道重要航段監(jiān)測(cè)覆蓋率達(dá)到70%以上；完善并有效整合沿海和長(zhǎng)江干線(xiàn)重點(diǎn)水域船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）和船舶遠(yuǎn)程跟蹤與識(shí)別系統(tǒng)（LRIT）。

2012年5月，交通運(yùn)輸部海事局印發(fā)《中國(guó)海事科技工作發(fā)展綱要》，提出全面實(shí)現(xiàn)“感知船舶”目標(biāo)，確定了8個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域和27個(gè)優(yōu)先主題。其中，在“航海安全保障”研究領(lǐng)域“發(fā)展戰(zhàn)略”優(yōu)先主題中，提出“AIS發(fā)展戰(zhàn)略”。

2.2 “雷達(dá)+AIS+人工”船舶流量檢測(cè)方案

船型的標(biāo)準(zhǔn)化將淘汰一大批低標(biāo)準(zhǔn)船舶，船舶的平均噸位將得到提高，VTS雷達(dá)檢出率和AIS設(shè)備安裝率也將隨之上升。AIS發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，將進(jìn)一步規(guī)范船載AIS的安裝和使用，保證AIS設(shè)備的正常開(kāi)啟，提高AIS信息正確率。而VTS和AIS的有效整合，將解決目前VTS和AIS數(shù)據(jù)融合中出現(xiàn)的問(wèn)題，提高兩者檢測(cè)數(shù)據(jù)的一致性。

但是，考慮到VTS雷達(dá)固有的假回波、雜波、易遺失小目標(biāo)等先天技術(shù)缺陷，影響AIS設(shè)備正常使用的人為因素在近期仍將存在，轄區(qū)小漁船將長(zhǎng)期存在，必然會(huì)造成該方案檢測(cè)結(jié)果的不全面。人工觀(guān)測(cè)雖然需要投入大量人力物力，但其觀(guān)測(cè)的流量數(shù)據(jù)是翔實(shí)的，在內(nèi)容上可以滿(mǎn)足現(xiàn)行水上交通情況調(diào)查工作的需要。

可嘗試把以上三種不同的數(shù)據(jù)采集方式有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，找到一條解決數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性的有效途徑?？傮w思路是：以VTS和AIS融合后的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，引入人工觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)與之建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)理論和方法，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算出某一檢測(cè)線(xiàn)的日小時(shí)流量總量修正系數(shù)、日小時(shí)流量按航向修正系數(shù)、日小時(shí)流量按船長(zhǎng)修正系數(shù)和日小時(shí)流量按船種修正系統(tǒng)共4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行總量彌補(bǔ)和分類(lèi)修正，最終形成觀(guān)測(cè)線(xiàn)日小時(shí)連續(xù)的船舶流量總量及按航向、船種和船長(zhǎng)分類(lèi)船舶流量數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足觀(guān)測(cè)船舶流量的需要。

該方案形成的船舶流量檢測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、修正系數(shù)求解模塊和數(shù)據(jù)修正模塊組成。其中，修正系數(shù)求解模塊是系統(tǒng)的核心模塊，擬采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法實(shí)現(xiàn)。

3 展望

無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，將廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的各行各業(yè)。為配合國(guó)家“金卡工程”十一五規(guī)劃的編制，并為研究制定交通行業(yè)應(yīng)用IC卡和RFID技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，交通運(yùn)輸部組織開(kāi)展交通行業(yè)IC卡和RFID技術(shù)應(yīng)用調(diào)研。調(diào)研內(nèi)容就包括IC卡和RFID技術(shù)在海事管理中的已有應(yīng)用或預(yù)建項(xiàng)目，涉及是否有密鑰管理體系和相關(guān)制度、發(fā)放方式、使用方式、使用時(shí)效、是否有多功能應(yīng)用、工作頻率、有源＼無(wú)源、讀寫(xiě)距離、讀寫(xiě)權(quán)限、最大移動(dòng)速度、標(biāo)準(zhǔn)體系、識(shí)別率、封裝方式、秘鑰管理技術(shù)等具體內(nèi)容。RFID技術(shù)的不斷完善將把船舶流量觀(guān)測(cè)工作推向一個(gè)新的高度。

作者簡(jiǎn)介：張敏，南京海事局執(zhí)法二大隊(duì)，副大隊(duì)長(zhǎng)，高級(jí)工程師。

成旭，南京海事局指揮中心，監(jiān)督員，工程師。