我国海事船舶动态监管方式的效能

【摘 要】 为在航运经济及海事管理模式快速优化的当下提升我国海事船舶动态监管体系效能，分析我国海事船舶动态监管体系内各子系统的功能及优劣势，得出目前无一船舶动态监控手段能完全满足海事动态监管及应急管理需要，海事船舶动态监管体系也越来越难以有效应对航运转型升级、海事管理变革及新增的相关风险。建议海事部门从管理机制、技术应用及管理创新等方面加快推动和完善海事船舶动态监管体系，全面提升船舶动态监管及应急管理效能，确保我国水上交通安全及海洋环境清洁。

【关键词】 船舶交通管理系统（VTS）；船舶自动识别系统（AIS）；船舶远程识别及跟踪系统（LRIT）

目前，我国船舶动态监管体系主要由岸基近距离船舶动态监管系统、远距离海上动态监管系统、导航系统及海巡系统构成。

1 岸基近距离船舶动态监管系统

1.1 船舶交通管理系统

自国际海事组织（IMO）推广船舶交通管理系统（VTS）后，其作用及重要性得到各国海事管理机构及航运业的广泛认可，且被誉为“海上安全最后一道防线”。1982年建成首个VTS后，我国VTS得到了长足发展。截至2016年6月，我国建立并运行57个VTS中心及266座雷达站，包括沿海41个VTS中心及180座雷达站、内河16个VTS中心及86座雷达站，监控面积达9万km2，基本覆盖辖区重点监控区域。

VTS在确保水上交通安全的同时，提高了水上通航效率，对海洋环境也起到了保护作用，为我国带来极大的社会、经济及生态效益。据统计，我国达到国际先进水平的VTS中心及雷达站数量约占世界的1/3，监控覆盖区为全球之最。[1] 2014年，VTS跟踪及监控的船舶超过350万艘次，截查、纠正及处理4万多起船舶交通违法行为，并提供至少500万次船舶交通助航服务。尽管辖区内交通流年均增长率为20%，VTS管控区内事故发生率却下降70%以上。[2]

然而，VTS的应用效能也存在一定的局限性。

（1）雷达信号的特殊性使其理论距离限值为20 （实际难以达到），有效覆盖距离也受限（受地理或其他信号影响）。

（2）VTS监控技术能力有限，尤其是在船舶拥挤区，会对雷达回波造成较大影响，回波也容易受到海况（如高海浪）影响；因此，VTS在部分情况下难以发挥应有的效能。

（3）沿海港区的快速发展对VTS造成负面影响，尤其是高耸构建物（大型岸吊）及高楼遮蔽雷达信号并形成信号盲区。

（4）雷达获取信号有限，单凭雷达不能识别船舶大小及类别，更难以识别船舶所装载的货物。

（5）VTS是一个独立的系统，目前难以实现与其他信息系统数据共享；加之缺乏智能辅助系统，既缺乏效率也难言效能。

1.2 船舶自动识别系统

我国自2000年开始建立船舶自动识别系统（AIS）网络体系，至2012年在AIS网络体系建设上已投入超过5亿元，建设项目有：成立国家级中心1个、区域级中心7个及分中心32个；管理超过121个沿海AIS基站及143个内河AIS基站。AIS信号基本覆盖沿海辖区及各主要河道[3]，信号覆盖率达99.97%，信号有效率达99.95%。

AIS主要由船载终端及岸基基站构成，海事部门通过AIS可以有效实施船舶动态监管，如监控船舶状态、名称、IMO编号、位置、速度及矢量；因此，这种由全球卫星定位系统（GPS）、甚高频（VHF）及自组织时分多址联接技术（SOTDMA）等组建起来的系统在确保水上交通安全、保障交通组织及支持海事管理等方面，发挥着积极作用。

（1） AIS信号能实时且较准确地获取信息。

（2）由于VHF的通信特性，AIS信号盲区较少，抗干扰能力强，尤其是在恶劣海况下能保证实时监控。

（3）单个AIS控制站能控制多个基站，因而能以较低费效比实施船舶动态监控。

AIS能与VTS产生互补及协同功效，从而提升海事船舶动态监管能力，但经过多年实践，AIS各种问题凸显。

（1）受地理因素、环境噪声及对流层因子的影响，AIS信号在很大程度上取决于天线长度，最多只能达到40 km，同时AIS监控范围也受到限制，难以达到对大范围、远距离船舶动态监控的要求。

（2）作为一种被动的监控系统[4]，AIS只能监测到装备并正确使用AIS设备终端的船舶。部分渔船为了非法捕鱼往往会伪装成游艇到禁渔区捕鱼；许多船舶为了从事违法行为（如装载危险货物、违法抛泥）逃避海事监管，往往会篡改、伪造甚至故意关闭AIS），这对海事动态管控造成负面影响，并对水上交通安全形成隐患。

（3）技术因素也会对AIS实际效能产生影响，主要体现在：①在拥挤港区有可能会出现AIS信号溢出或冲突情况，导致AIS信号“丢包”（无法正确显示船舶信息）；② AIS信有可能影响到辖区内的船舶与远距离目标进行通信的能力，甚至可能完全屏蔽AIS信号收发，即出现AIS通信干扰现象。

1.3 视频监控系统

视频监控系统（CCTV）能实现实时视频监控，及时纠正视频监管覆盖区的违法行为（如船舶超载、违法锚泊及违反航行规则），有效降低事故发生率（如避免船舶隐患、险情发展成为事故），并推进船舶动态监控及海事管理，降低海事部门相关费用支出（如减少船艇出动）。

CCTV的优势可以总结为3点。

（1）通过远程监控，降低海事行政成本。

（2）实现实时、直观的水上交通安全管理。

（3）视频记录及重放功能在事故及违法行为调查方面能给予海事部门极大的帮助。

相对地，CCTV也存在弊端。

（1）监控能力取决于天气及能见度，如在大雾、夜间及恶劣天气条件下监控能力会受到较大影响，同时前端建筑物遮蔽也会对其产生影响。 （2）监控能力受限，大部分先进高清摄像头只能在晴好天气条件下清楚辨析5 km以内的目标，因而监控范围仅限港区水域。

（3）在监控正对摄像头方向的目标船舶或锚泊船舶时，存在一定的困难，这在一定程度上降低了实际效用，从而产生安全隐患。

2 远距离海上动态监控体系

2.1 远距离船舶识别及监控系统

远距离船舶识别及监控系统（LRIT）由卫星通信设备、通信服务终端（CSPs）、应用服务终端（ASPs）、数据中心、数据分中心及国际数据交换中心等多项子系统组成。LRIT由代表IMO及成员国的LRIT协调单位运行管理，无论船舶在哪里，只要其想进入沿岸国及港口国水域，船旗国及有关当局就有权从信息交换中心获得该船舶的LRIT信息。我国LRIT由数据中心、备份中心及应用终端组成，大部分LRIT通信器建立在INMARSAT-C型通信基础上。

LRIT在多方面发挥着重要作用，主要体现在：

（1）通过远距离监控及航行轨迹发现可疑船舶，增加反应准备时间，增强海上安保能力。

（2）通过提供信息服务，提高海事搜救及应急反应效率。

（3）通过提供信息服务（如在特定时间通过特定区域的船舶信息），打击非法排放压载水及应对溢油事故。

（4）与现有动态监管系统互补，实现监控多重覆盖。

（5）槠渌涉海管理部门在其他工作方面提供信息支持。

尽管LRIT被认为可与VTS及AIS等手段实现互补，从而弥补现有体系在远距离及大面积动态监控方面的不足，但其也存在缺点。

（1）只能获取特定船舶（300总吨以上）信息。

（2）获取的信息（如船舶名称、位置及时间）非常有限，因而其远程追踪及监控能力也有限.

（3）信息获取时间间隔（6 h）较大，这使海上安保隐患依然存在。

2.2 星基船舶自动识别系统

由于需要监控大量船舶及AIS覆盖范围有限，美国海岸警卫队自2001年提出以近地卫星（运行高度低于 km）为AIS中继器的想法，逐步演变成现今星基船舶自动识别系统（Sat-AIS）的使用，以实现更大范围、接近实时的AIS监控。

我国正逐步建立一个较为完整的Sat-AIS。该系统包括1个指挥中心、1个备份中心、3个指挥分中心及14个直属分中心，并在多方面均能发挥积极作用。

（1）最大优势在于具备提供大范围动态监控能力，大约能覆盖万km2；具有较强数据处理能力，最大能同时处理艘船舶数据；能进行岸到岸全过程动态监控，这是区别于其他船舶动态监管系统的特点。

（2）能跨越地理限制接收远至北极圈的信号，极大地扩充海事监控范围。

（3）是一种接近实时动态监控的方式，可为海事部门提供准确及全面的数据，为监控船舶动态及分析水域风险提供信息支撑。

（4）也可应用于海事动态监控，如港口交通组织管理、应急搜救、海事调查及打击水上违法犯罪行为。

尽管Sat-AIS能部分弥补岸基AIS的不足，但其也并非完美。

（1）Sat-AIS同样属于“被动监控系统”，不能监控那些不遵守规则的船舶。

（2）由于卫星运行特性，Sat-AIS无法实现船舶动态监管即时要求。

（3）即使在卫星信号覆盖范围内，Sat-AIS应用也受到多普勒效应及信号冲突的影响。

2.3 合成孔径雷达系统

合成孔径雷达（SAR）是一种可为海事部门提供大范围监控船舶动态的监管手段，能克服部分天气限制及昼夜更替对船舶动态监管带来的不利影响，但其较高的误警率及时间和安全要求，使其难以形成体系。由于SAR具有如下特点，其依然保留定期执行空中巡航的任务。

（1）是一种主动的动态监控方式，可以有效监测违法船舶及大量无须强制安装AIS的小型船舶；先进的SAR可以提供更大范围的船舶动态监控，尤其是针对外海范围。

（2）AIS能监控装备AIS并正常运作的船舶，而SAR则能监控所有已装备及未装备AIS的船舶，将SAR与Sat-AIS两者结合，可有效监控离岸远距离海域。

（3）使用SAR可在大部分天气状况下发现并监测溢油事故，同时提供信息支持。

3 导航系统

在海事动态监控系统中，AIS、LRIT和Sat-AIS等大多数技术都是基于卫星导航系统的。

3.1 GPS

GPS共有31颗卫星在轨运行，提供全球覆盖、精准的卫星定位服务。在海事应用中，GPS除了导航作用外，还在现有船舶动态监管范围之外为海事部门提供船舶跟踪及监测功能。

3.2 北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统（BDS）系我国首个纳入全球导航卫星系统（GNSS）的卫星导航系统。目前，BDS共有10颗卫星在轨运行，最终将有5颗地球静止轨道卫星（GEO）、30颗中轨卫星及倾斜地球同步卫星（IGSO）在轨运行。在无GPS时，BDS在搜救、海事调查及交通组织等方面发挥独特作用。

（1）能弥补现有监控体系的不足，增加必要信息冗余及交叉比对。

（2）有较精准的定位及通信功能，能较为有效地监控远洋船舶。

4 海巡系统

4.1 海巡船艇系统

海巡船艇系统由多种型号海巡艇构成，海事船艇大体分为4类，分布在沿海、沿岸及内河水域，主要任务为日常巡逻、执法及应急搜救等工作。作为海事主要执法手段，海巡船艇被认为是最可靠有效的现场监管方式，但同时海巡船艇行驶速度慢、航程较短、管用养修费用高及易受天气海况影响等因素制约其发挥动态管控能力。

4.2 海事飞行器系统

海事有人机系统主要由海事直升机及海事飞机两种类型飞行器组成，但与其他系统类似，海事有人机也存在劣势。

（1）极易受天气影响，如在恶劣天气下飞机不易出动。

（2）起飞前准备工作及程序较为繁琐，部分抵消了其快速优势。

（3）风险较大，存在（飞行员及第三者）人命及财产风险。

（4）运行维护费用相当巨大。

5 结 语

现有海事船舶动态监控体系下的多种监控手段各有优劣势，在各自领域发挥重要作用，确保水上交通安全及保护海洋环境。但是，目前尚未有能提供全面、一次性解决船舶动态监管复杂难题的手段，在可预见的未来也难有突破；因此，建议海事决策层全面评估现有船舶动态监控体系，从机制、技术及创新方面推动和完善海事动态监控体系建设。

（1）抓住新常态下着重加强事中事后管理模式契机，督促各部门单位推进船舶动态监管体系建设，提高建设、使用、维护的主观能动性。

（2）加大改善现有船舶动态监管体系的投入，进一步完善船舶感知网络（VTS、AIS及CCTV等），解决VTS数据导出等难题。

（3）加快引入无人机、云数据及智能辅助系统等先进技术手段，为我国最终建立一套全方位“可视、可查、可控”的立体智能船舶动态监管体系奠定基础。

参考文献：

[1] 席萍.基于GIS的VTS系统研究[D].大连：大连海事大学，2013.

[2] 胡锡润，杨宗保.关于我国VTS运行管理的一些思考与建议[J].中国海事，2008（1）：51-54.

[3] 梁银川，宋海丰，刘悦.卫星AIS探测技术发展现状及应用前景分析[J].卫星应用，2013（6）：22-27.

[4] 王艳军，王晓峰.AIS和北斗终端组合在船舶动态监控中的应用[J].上海海事大学学报，2011（4）：17-21.