雷達局限性對船舶引航安全影響的探討

張秋涌，陳長明

（海南引航站，海南 海口 570125）

現代航海中，雷達是船舶引航基本工具之一，它可以在不良的氣象條件下提供關鍵的船舶航行信息，幫助船舶避免碰撞等事故發(fā)生。然而，雷達在實際應用中也存在著一些局限性，比如盲區(qū)、多普勒效應、反射率和人為失誤等，這些局限性可能會對船舶引航的安全產生影響。因此，了解雷達局限性對船舶引航安全的影響，探討相應的解決辦法，對于保障船舶引航的安全具有重要意義。目前，國內外專業(yè)人士對此進行了相關的研究，但對于不同的局限性、采取的解決措施以及實際情況的適用性，還需要進一步探討和研究。

1 船舶引航的重要性

船舶引航不僅是港口經濟的重要組成部分，也是現代貿易國際化的重要物流環(huán)節(jié)之一，它不僅關系到船舶和人員的安全，也關系到整個海運業(yè)和國際貿易的發(fā)展。

1.1 保障船舶安全

船舶引航有助于避免船舶在狹窄的水道、港口和水文復雜的海域中發(fā)生碰撞、擱淺等意外事故，確保船舶和船員的安全。

1.2 促進國際貿易

船舶引航作為物流重要環(huán)節(jié)之一，提高了船舶的運輸效率，有助于促進國際貿易的發(fā)展。

2 雷達在船舶引航中的作用

雷達在船舶引航中發(fā)揮著重要的作用，它是引航員進行船舶引航操作的重要工具之一，為引航員提供了全面、準確的航行信息和導航指引，為保障船舶引航的安全和順暢提供了重要的支持和保障，主要有以下幾個作用。

2.1 監(jiān)測船舶位置

引航員使用雷達可以實時監(jiān)測船舶的位置、速度和方向等信息，通過顯示屏幕上的雷達圖像，能夠看到周圍水域內其他船只、島嶼和地形等情況，從而更好地掌握船舶的位置和環(huán)境狀況。

2.2 檢測障礙物

引航員借助雷達可以檢測到周圍環(huán)境中的障礙物，比如巖石、淺灘、航標等，從而引導船舶避開風險，確保船舶安全。

2.3 提高航行精度

雷達可以提供比目視觀察更加精準的位置和移動速度信息，從而提高引航員引領船舶的航行精度。

2.4 提高船舶的可視性

在惡劣天氣、夜間或能見度較低的情況下，雷達可以補充船舶引航員的視覺，提高附近船舶的可視性。

2.5 時效性

雷達產生的信息在瞬間就可以顯示出來，實時反映目標的運動狀態(tài)，比其他手段的反應速度更快，對于保障船舶安全具有關鍵意義。

3 雷達局限性的出現

雷達在船舶引航中有其局限性，這些局限性可能對船舶航行安全造成潛在的風險和威脅。以下是在船舶引航工作中雷達出現局限性的一些情況。

3.1 盲區(qū)問題

雷達發(fā)射出來的信號會被地物或其他障礙物阻擋或反射，從而導致船舶在某些地方存在盲區(qū)，無法檢測到目標的信息。

3.2 多普勒效應

在強風、大浪等惡劣氣象條件下，使用多普勒效應所測得的雷達信號與目標物體的相對運動速度會產生誤差。

3.3 反射率問題

一些特殊物體的物理特性，諸如方向反射率很低等原因，會降低雷達的檢測性能，導致目標信息檢測不準確。

3.4 人為失誤

人員操作差錯或過度信任雷達，可能導致判斷失誤和操作失誤。

綜上所述，雷達在船舶引航中的局限性是無法避免的，但在實際應用中，合理地認知和處理這些局限性，采取相應的措施和技術手段可以最大限度地減小其對船舶引航安全的影響。

4 雷達局限性及其對船舶引航的影響

4.1 雷達盲區(qū)

通常雷達觀測盲區(qū)指的是，當雷達天線與物標高度相差較大時，由于雷達電磁波束垂直寬度而在天線輻射角下緣產生的雷達波不能覆蓋的區(qū)域[1]。雷達信號的傳輸受到周圍環(huán)境的影響，在某些地方可能會被狹窄的水道、高山或障礙物等物理因素所遮擋或反射、折射等，導致雷達無法檢測到其背后的物體。雷達盲區(qū)對于船舶引航會產生潛在的風險和威脅，如導致船舶的碰撞、擱淺等意外事故。雷達監(jiān)測不能涵蓋所有場景，這就需要引航員了解潛在的雷達盲區(qū)，采取相應的操作策略和技術措施進行操作引航。為了減少雷達的盲區(qū)，船舶在安裝雷達的位置上選擇良好的角度和高度，采用專門的天線設計，如毫米波雷達、數字雷達等先進技術，以增強雷達對目標的探測能力，同時也要避免干擾源的影響，比如雷達信號反射，防止發(fā)生錯誤的檢測和誤判。在實際船舶引航工作中，引航員還需要結合實際情況和經驗，在盲區(qū)附近實施更加嚴格和細致的操作流程，確保船舶引航安全。

4.2 盲區(qū)的成因

雷達盲區(qū)主要是由雷達信號傳播路徑的物理限制所導致的。

4.2.1 地形

雷達在傳輸信號時，遇到高山、大樓以及海岸線上的懸崖等障礙物會發(fā)生反射、折射等現象，從而導致信號無法到達某些區(qū)域。

4.2.2 建筑物

建筑物的金屬材料、反射率等都會影響雷達信號的傳播。在建筑物多的城市地區(qū)，可能存在較多的雷達盲區(qū)。

4.2.3 天氣條件

雷達信號在不同的天氣條件下會發(fā)生不同的反射和折射現象。比如，在大霧、大雨、風浪等惡劣天氣條件下，雷達信號可能會發(fā)生多普勒效應等現象，進而導致雷達信號無法準確地掃描和識別目標，產生盲區(qū)。

4.2.4 目標的特殊性

一些目標物體的物理特性也可能導致雷達信號無法檢測。例如，木頭、橡膠等材料不會發(fā)生雷達信號的反射，這些目標物體就有可能成為雷達盲區(qū)。

4.3 盲區(qū)的危害

雷達盲區(qū)會對船舶引航產生很大的危害，以下是其主要的危害表現。

4.3.1 碰撞危險

雷達盲區(qū)是無法被雷達掃描和監(jiān)測的區(qū)域，如果船舶在穿越盲區(qū)時發(fā)現目標，可能已經不能采取有效的避讓措施來避免碰撞事故的發(fā)生。

4.3.2 擱淺危險

當船舶在雷達盲區(qū)內航行時，可能會沒有發(fā)現潛在地形障礙物或淺灘等，從而導致船舶擱淺或損壞。

4.3.3 人員傷亡危險

船舶在盲區(qū)內航行，船員可能遇到許多無法察覺到的危險，如其他船舶、自然浮物、險灘等。若出現意外情況，可能造成人員傷亡。

5 雷達反射率

5.1 反射率的概念

雷達反射率是用來量化目標反射的雷達信號強度的指標，通常表示的單位為分貝(dB)。反射率由目標的尺寸、形狀、材質和相對于雷達的位置、速度等因素所決定。反射率可用來判斷目標的性質，例如，在氣象雷達中，云滴的反射率高，而雨滴的反射率則更高，這有助于預報降水情況。

5.2 反射率的影響

雷達反射率對于船舶引航安全具有很大的影響。在航行中，船舶遇到不同的目標物（如其他船舶、岸線、礁石等）時，其雷達回波信號強度不同，即反射率不同。引航員可以利用雷達反射率判斷目標物的大小、距離、形狀和材質等信息，從而更好地了解目標物的位置和情況，采取相應的措施來避免碰撞等事故的發(fā)生。例如，對于接近的其他船舶，高反射率可能意味著該船距離本船很近，引航員需要做出緊急避讓的決策；而低反射率則可能表明該船距離較遠，引航員可以采取適當的航行方向和速度進行避讓。在不良天氣條件下，例如雨天、霧天等，使用雷達反射率可以更好地判斷目標物和本船的距離和方位，降低事故風險。

因此，合理使用雷達反射率可以為船舶引航安全提供關鍵性的技術保障。

6 人為失誤

雷達操作人為失誤可能包括以下幾個方面。

6.1 操縱失誤

雷達操作人員在進行雷達操縱時，因為疏忽大意或者對操作流程不熟悉等原因，產生誤操作，導致雷達信息錯誤或遺漏。

6.2 數據處理失誤

雷達操作人員在雷達數據處理過程中，因為誤判、忽略或過度依賴某些數據等原因，導致對雷達數據處理出現錯誤。

6.3 故障修復失誤

雷達操作人員在維修雷達時，因為對設備故障的判斷錯誤或自身操作不當，導致設備維修工作出現錯誤，進而影響雷達的正常工作。

6.4 記錄報告失誤

雷達操作人員在生成相關的雷達記錄和報告時，因為格式、數據、內容、時間等方面錯誤或疏忽，導致雷達記錄信息出現錯誤或不完整。這些人為失誤都有可能影響雷達的正常工作和數據的準確性，進而影響到雷達在航行中的應用。

為了減少這些失誤的發(fā)生，操作人員應該嚴格按照操作規(guī)程進行操作，并加強對雷達技術的了解和學習，提高專業(yè)技能水平和遠程故障診斷技能。

7 促進船舶引航安全的措施

7.1 多雷達覆蓋

增加雷達設備，在關鍵的海域設置多個雷達站點，在更廣的范圍覆蓋；如能實現與引航員的終端設備實時數據共享，將能有效提高引航決策的準確性和及時性。

7.2 建立雷達網絡

在港口等關鍵區(qū)域建立雷達網絡，實現多個雷達設備的整合和協作，同時與船舶提供數據交換。

7.3 引入先進技術

引入先進的雷達成像技術，能夠提供更加清晰、準確的圖像，輔助引航員進行決策。

7.4 加強培訓

通過培訓和演練，提高引航員對雷達設備的使用熟練度。

7.5 實行規(guī)范管理

對雷達設備的維護和管理實行規(guī)范化管理，確保雷達設備能夠始終保持最佳狀態(tài)。

8 船舶引航作業(yè)中雷達的使用改進與發(fā)展

船舶引航作業(yè)中雷達已經得到了廣泛的應用，但是在實際使用中還存在一些問題，需要不斷地改進和發(fā)展。

8.1 提高雷達分辨率

分辨率是雷達的重要指標之一，影響著雷達對目標的探測能力。目前，隨著雷達技術的發(fā)展，其分辨率已經不斷提高。船舶引航作業(yè)中，較高的分辨率有助于提高雷達的目標識別能力和定位精度。

8.2 雷達數據處理的智能化

現代雷達具有高度的數據采集和處理能力，但在處理過程中還存在一些誤差和偏差。因此，智能化的數據處理技術可以進一步提高雷達的準確度和穩(wěn)定性，促進船舶引航作業(yè)的安全性和效率。

8.3 雷達與其他輔助設備的融合應用

船舶引航作業(yè)中，航海雷達通常與GPS、自動識別系統（AIS）等其他設備協同使用。這些設備之間的整合可以提高信息的互通與共享，提高作業(yè)效率和安全性。

8.4 隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，船舶引航作業(yè)中的航海雷達也可以實現自主化

自主化的雷達系統可以對周圍環(huán)境進行自動感知和分析，從而實現自我定位、路徑規(guī)劃和危險預警等功能，提高整個引航作業(yè)的智能化程度。

9 結束語

船舶引航員應適時選用雷達和肉眼交叉比對觀察。雷達可以幫助引航員掌握周圍水域的船舶、障礙物、海浪等信息，提高引航的準確性和安全性。同時，肉眼觀察也可以幫助引航員發(fā)現一些雷達無法捕捉到的細節(jié)，如物標的顏色、導標的方位變化、水流變化等，能夠提高引航員的感知能力和應變能力。因此，船舶引航員在引航工作中應該根據不同情況綜合運用雷達和肉眼觀察，最大程度確保引航的安全。