淺談E—Navigation（E—航海）的應(yīng)用與發(fā)展

張海 敖自棟

摘 要：本文介紹了E-航海概念提出的歷程，E-Navigation概念內(nèi)涵，以及架構(gòu)組成，探討研究了其在航海保障中的助航功能和特點(diǎn)，分析展望了其在未來(lái)航海發(fā)展建設(shè)中的重要意義。

關(guān)鍵詞：E-航海 無(wú)線通訊 導(dǎo)助航 數(shù)字化

一、前言

黨的“十八大”提出，“提高海洋資源開(kāi)發(fā)能力，堅(jiān)決維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”。在我國(guó)躍居為世界第二大經(jīng)濟(jì)體的背景下，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)成為維護(hù)海洋權(quán)益的題中之義。隨著國(guó)家沿海發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深化，沿海經(jīng)濟(jì)建設(shè)和航運(yùn)事業(yè)日益增進(jìn)，港口及航道不斷延伸拓展，港航企業(yè)腹地經(jīng)濟(jì)的輻射雄厚，航海保障的社會(huì)功能將更加重要。由于大型船舶的操縱和結(jié)構(gòu)特性，E-Navigation系統(tǒng)的研究和建設(shè)，不僅關(guān)系到大型船舶的航行及安全，也關(guān)系到我國(guó)沿海港口經(jīng)濟(jì)建設(shè)和海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)。

二、E-Navigation概念的時(shí)代背景及發(fā)展歷程

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，海洋是國(guó)際貿(mào)易和運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ?，是維護(hù)國(guó)家權(quán)益和國(guó)土安全的重要領(lǐng)域。隨著人類海洋活動(dòng)的日益頻繁，航海技術(shù)發(fā)展日新月異。與此同時(shí)，作為信息化時(shí)代的重要標(biāo)志，數(shù)字化技術(shù)已廣泛應(yīng)用到人類活動(dòng)的各個(gè)方面，數(shù)字化航海技術(shù)隨之迅速發(fā)展，GPS（全球定位系統(tǒng)）、BDS（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）、AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）、電子海圖、無(wú)線電通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代技術(shù)在航海領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，為船舶航行提供了更加安全可靠的服務(wù)保障。

然而，一個(gè)尷尬的現(xiàn)實(shí)是，這些為船舶和陸上用戶服務(wù)的信息應(yīng)用系統(tǒng)都“各自為營(yíng)”，為航海帶來(lái)便捷與精確度的同時(shí)，一定程度影響了導(dǎo)助航服務(wù)水平的進(jìn)一步提升，也給航海人員增加了工作負(fù)擔(dān)。國(guó)際海事組織（IMO）認(rèn)為，越來(lái)越多的設(shè)備引入，使航海人員獲得信息的負(fù)擔(dān)大大增加，反而影響了航行安全和效率。

2005年，英國(guó)交通部基于對(duì)自身航標(biāo)基礎(chǔ)設(shè)施的考量和意識(shí)到海上導(dǎo)航領(lǐng)域缺乏協(xié)調(diào)的現(xiàn)狀，最早提出了E-Navigation（E-航海）這個(gè)名詞。E-Navigation另一次進(jìn)入公眾的視野里是在2005年11月吉隆坡召開(kāi)的國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）“全球船舶跟蹤”研討會(huì)上。

2006年5月IMO海上安全委員會(huì)（MSC）第81次會(huì)議上，日本、馬歇爾群島、荷蘭、挪威、新加坡、英國(guó)和美國(guó)聯(lián)名向委員會(huì)提案，最終委員會(huì)通過(guò)了有關(guān)E-Navigation的新工作項(xiàng)目，從此它便成為IMO航行安全分委會(huì)通信工作組的一項(xiàng)課題。

2007年IMO NAV53次會(huì)議上，將“E—Navigation的發(fā)展戰(zhàn)略”列為高優(yōu)先議題，基本采納了IALA提出的E-Navigation定義。MSC86批準(zhǔn)E-Navigation戰(zhàn)略實(shí)施協(xié)調(diào)工作計(jì)劃，并列為2009—2012年期間NAV、COMSAR及STW分委會(huì)的聯(lián)合工作任務(wù)。

2011年3月IMO無(wú)線電通信與搜救分委會(huì)（COMSAR）第 15 次會(huì)議上，E-Navigation工作組對(duì)挪威提交的通信組的工作報(bào)告（COMSAR15/11）文件進(jìn)行了討論，在標(biāo)準(zhǔn)、組織和資金等方面，針對(duì)存在的問(wèn)題提出更有效和切合實(shí)際的方案。

世界發(fā)達(dá)國(guó)家此后相繼開(kāi)展了E-Navigation戰(zhàn)略研究和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等相關(guān)工作。作為IMO、IALA、IHO（國(guó)際海道測(cè)量組織）等國(guó)際組織的成員國(guó)，我國(guó)一直密切關(guān)注并積極跟蹤國(guó)際E-Navigation發(fā)展的最新成果。自黨的“十八大”提出海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略以來(lái)，我國(guó)加大了E-航海研究應(yīng)用步伐，目前，天津港、洋山港等港口E-航海試點(diǎn)建設(shè)已取得初步成效。

三、E-Navigation概念內(nèi)涵

根據(jù)IMO相關(guān)文件，E-Navigation是指通過(guò)電子的方式，整合現(xiàn)有的和新的導(dǎo)航設(shè)備，特別是電子設(shè)備，在船上和岸上收集、綜合、交換、顯示和分析海事信息，以增強(qiáng)船舶泊位到泊位的全程航行能力，增強(qiáng)相應(yīng)的海上服務(wù)、安全和保安能力，以及海洋環(huán)境保護(hù)的能力，更好地保護(hù)海洋環(huán)境，提高航行安全和效率。

E-Navigation并不是一種新的技術(shù)，而是一個(gè)概念，一個(gè)框架，可以理解為一個(gè)平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）、電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）、綜合駕駛臺(tái)系統(tǒng)（IBS）和綜合航行系統(tǒng)（INS）、自動(dòng)雷達(dá)標(biāo)繪（ARPA）、無(wú)線電及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、船舶遠(yuǎn)程識(shí)別和跟蹤（LRIT）、船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、無(wú)線數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)和全球海上遇險(xiǎn)和安全系統(tǒng)（GMDSS）等都將融入。另外，IMO的E-Navigation戰(zhàn)略，可以理解為一個(gè)全球范圍的海上信息化合作戰(zhàn)略（如下圖），其目的就是為了促進(jìn)各國(guó)在海上信息和數(shù)據(jù)之間的交換，在統(tǒng)一架構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，消除技術(shù)障礙和壁壘，最終達(dá)到增強(qiáng)海上安全，提高海上保安、環(huán)境保護(hù)和海上搜救能力。

總之，E-Navigation實(shí)質(zhì)上是將海事相關(guān)信息進(jìn)行協(xié)調(diào)、收集、集合、交換及顯示的一個(gè)過(guò)程，它是一個(gè)全方位的綜合系統(tǒng)平臺(tái)，一個(gè)把現(xiàn)有和將有的航海系統(tǒng)全面融和的平臺(tái)，一個(gè)不斷發(fā)展的、動(dòng)態(tài)的概念。它將從根本上解決現(xiàn)有導(dǎo)航、通信和助航技術(shù)的獨(dú)立性，減輕值班駕駛員的負(fù)擔(dān)，減少日益增多的船載設(shè)備配置，統(tǒng)一船岸通導(dǎo)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，提高用戶的使用效率，提高船舶和海事管理機(jī)構(gòu)之間交換信息量，杜絕船員不常用技能的退化等多方面的問(wèn)題，促進(jìn)海上導(dǎo)航系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致，支持用戶需求引導(dǎo)的岸基服務(wù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，從而開(kāi)創(chuàng)一種新的技術(shù)手段和航海環(huán)境，極大提高航行的安全性和營(yíng)運(yùn)效益，實(shí)現(xiàn)“航行更安全，海洋更清潔”。

四、E-Navigation架構(gòu)組成

前面我們已從IALA的闡述中了解到，E-Navigation是通過(guò)電子手段協(xié)調(diào)船舶和岸上航海信息的采集、整合、交換、展示和分析，以增強(qiáng)船舶泊位到泊位的導(dǎo)航和相關(guān)服務(wù)，以保障海上航行安全、安保和保護(hù)海上環(huán)境，從而促進(jìn)水上航運(yùn)高效、安全的進(jìn)行。IALA還指出了E-Navigation系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)必須用戶需求為指導(dǎo)，主要組成包括船、岸系統(tǒng)以及導(dǎo)航與通信基礎(chǔ)設(shè)施。

E-Navigation系統(tǒng)架構(gòu)具體為：

1.船基系統(tǒng)以船載導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，該系統(tǒng)集成船上各種傳感器（包括所有駕駛臺(tái)、船艙、機(jī)艙的傳感器），以采集各種船舶實(shí)時(shí)的航行信息。船基系統(tǒng)的核心要素包括：AIS、GMDSS、GNSSD陸上導(dǎo)航系統(tǒng)/無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)蜂窩通信、聲音識(shí)別、CCTV、便攜式導(dǎo)航單元、輔助靠泊、虛擬航標(biāo)、水文氣象等傳感器和減少人為錯(cuò)誤的分析與預(yù)警能力。船基系統(tǒng)在航行過(guò)程中應(yīng)能夠鼓勵(lì)船員積極參與，防止船員注意力分散，并減輕船員工作負(fù)荷。

2.E-Navigation岸基系統(tǒng)應(yīng)集成所有可用的岸基船舶交通管理（VTS）和相關(guān)服務(wù)系統(tǒng)，以便于岸基操作人員理解和使用的方式提供、交換和傳輸各種信息數(shù)據(jù)，從而保證船舶航行安全、提高營(yíng)運(yùn)效率。

3.導(dǎo)航與通信基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)滿足管理部門和船舶之間信息的無(wú)縫傳輸，網(wǎng)絡(luò)覆蓋船舶之間、船岸之間和岸上主管部門或其他相關(guān)公司企業(yè)之間。對(duì)E-Navigation用戶而言，只需要關(guān)心在信息域獲得的信息是否滿足自己需要，而不需要知道這些信息具體來(lái)源于哪個(gè)具體的技術(shù)服務(wù)子系統(tǒng)或哪個(gè)設(shè)備；而對(duì)E-Navigation系統(tǒng)而言，則需要在數(shù)據(jù)域執(zhí)行用戶各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，從不同的技術(shù)服務(wù)子系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，并以標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式、適當(dāng)?shù)恼宫F(xiàn)形式提供給用戶，從而滿足用戶需求。

因此，E-Navigation系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)站在信息化服務(wù)的制高點(diǎn)，以“智能化”為指導(dǎo)原則，是船舶通信導(dǎo)航的“云”。它集成所有相關(guān)海上技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)，按照統(tǒng)一的業(yè)務(wù)模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。最終實(shí)現(xiàn)用戶按需獲取數(shù)據(jù)、 隱藏?cái)?shù)據(jù)來(lái)源和通信方式的智能化服務(wù)保障體系，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)捷而有效的船船、船岸、岸船和岸岸之間的通訊，提高海上交通效率和港口風(fēng)險(xiǎn)管理，有助于航標(biāo)最佳組合，提高船舶和岸上對(duì)環(huán)境的知曉，擴(kuò)展VTS的性能減少信息過(guò)載，不產(chǎn)生附加的工作量，適應(yīng)值班駕駛員需要改變。

下圖為E-Navigatione簡(jiǎn)單框架示意圖：

五、E-Navigatione發(fā)展前景

E-Navigatione項(xiàng)目落地后，能進(jìn)一步提高中國(guó)海事沿海水域監(jiān)管能力、海上安保能力和信息服務(wù)覆蓋面，不斷提升沿海航海保障的安全性、可靠性、運(yùn)輸效率和集成性，加強(qiáng)船舶航行安全、提高航運(yùn)效率，促進(jìn)海洋環(huán)境的保護(hù)。伴隨著E-Navigatione戰(zhàn)略的深入，船舶駕駛?cè)藛T提高了參與交通安全的主動(dòng)性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；港航企業(yè)能夠未雨綢繆，合理規(guī)劃生產(chǎn)作業(yè)；海事管理部門科學(xué)疏港，能夠確保合理的船舶密度，維護(hù)航行秩序；船公司通過(guò)確定船舶的精準(zhǔn)位置和航速、航向等具體信息，能夠進(jìn)一步安排運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)。

我國(guó)正在大力發(fā)展沿海區(qū)域經(jīng)濟(jì)和海洋經(jīng)濟(jì)，海洋開(kāi)發(fā)活動(dòng)持續(xù)繁榮，海洋環(huán)境保護(hù)任務(wù)日益艱巨。E-Navigatione技術(shù)的出現(xiàn)，將開(kāi)創(chuàng)一種新的技術(shù)手段和航海環(huán)境，極大提高航行的安全性和營(yíng)運(yùn)效益，實(shí)現(xiàn)“航行更安全，海洋更清潔”。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《中國(guó)水運(yùn)報(bào)》.E-航海.2014.6.27

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