崔銀秋，牛玉欣，田俊峰，張浩強(qiáng)

海洋工程自主空間信息技術(shù)應(yīng)用與服務(wù)前景

崔銀秋1，牛玉欣2，田俊峰1，張浩強(qiáng)1

（1.中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司，北京100086；2.中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京100089）

海洋工程與科技是推動(dòng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要因素，自主空間信息技術(shù)將為海洋工程帶來(lái)革命性變化。文章敘述了我國(guó)自主空間信息技術(shù)體系發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)海洋工程建設(shè)過(guò)程中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，深入分析提出海洋工程的空間信息技術(shù)需求，總結(jié)近年在海洋工程中開展了廣泛的自主空間信息技術(shù)應(yīng)用與服務(wù)實(shí)踐，并以國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和時(shí)代技術(shù)特征為主導(dǎo)，勾勒出未來(lái)海洋工程自主空間信息應(yīng)用與服務(wù)的藍(lán)圖。

空間信息技術(shù)；海洋工程；應(yīng)用；服務(wù)

1　概述

海洋工程是在海洋上進(jìn)行的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理活動(dòng)，是開展海洋能源、水上交通、海洋礦產(chǎn)資源、島礁開發(fā)等一切活動(dòng)的先行工程。為提高海洋資源開發(fā)能力，海洋工程行業(yè)亟需借助高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)由近岸近海向離岸遠(yuǎn)海的跨越[1]。海洋工程建設(shè)迫切需要加強(qiáng)信息資源的整合利用，通過(guò)提升海洋工程的信息服務(wù)能力，逐步實(shí)現(xiàn)海洋工程建設(shè)的信息化、智慧化，推動(dòng)“四個(gè)交通”邁上新臺(tái)階。

由衛(wèi)星導(dǎo)航GNSS、遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS三大技術(shù)構(gòu)成的空間信息技術(shù)（簡(jiǎn)稱3S技術(shù)）作為信息技術(shù)的一個(gè)重要分支，與納米技術(shù)、生物技術(shù)并稱國(guó)際三大科技前沿領(lǐng)域之一，在交通、電力、測(cè)繪、應(yīng)急、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并受好評(píng)。3S技術(shù)的應(yīng)用離不開通信網(wǎng)絡(luò)，“3S+C”（即GNSS，RS，GIS+通訊Communication）能夠充分發(fā)揮各種通信網(wǎng)絡(luò)能力，組合利用多種衛(wèi)星系統(tǒng)，整合應(yīng)用各類天基與地基系統(tǒng)資源，是各行業(yè)信息化發(fā)展的趨勢(shì)，也是未來(lái)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。

“3S+C”以地理信息開發(fā)利用為核心，以行業(yè)應(yīng)用為目標(biāo)，提供行業(yè)信息的獲取、處理、應(yīng)用與服務(wù)，逐步形成了以定位、導(dǎo)航和遙感信息為基礎(chǔ)的空間信息應(yīng)用與服務(wù)體系，近年來(lái)迅速興起并高速增長(zhǎng)，應(yīng)用前景廣闊。

2　海洋工程對(duì)空間信息技術(shù)的需求

2.1自主空間信息體系

我國(guó)目前在軌運(yùn)行衛(wèi)星有120余顆，通信衛(wèi)星和遙感衛(wèi)星已實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域運(yùn)行正在向全球拓展。在未來(lái)5 a內(nèi)，計(jì)劃發(fā)射約120顆衛(wèi)星。

1）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱BDS）是中國(guó)正在實(shí)施的自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行，與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、測(cè)速、授時(shí)服務(wù)，并兼具短報(bào)文通信能力。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

目前，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用理論研究和技術(shù)研發(fā)發(fā)展迅速，導(dǎo)航芯片、天線等關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)取得突破性進(jìn)展，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得長(zhǎng)足進(jìn)步，已具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)以及短報(bào)文通信服務(wù)能力，2018年將率先為“一帶一路”國(guó)家提供基本服務(wù)，到2020年左右將建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[2]。

2015年5月8日，中俄簽署的《中國(guó)北斗和俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)兼容與互操作聯(lián)合聲明》，是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與全球其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簽署的首個(gè)系統(tǒng)間兼容與互操作文件，這是其國(guó)際化發(fā)展的重要標(biāo)志。2015年7月25日中國(guó)成功發(fā)射2顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，將為中國(guó)建成全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)開展全面驗(yàn)證，為后續(xù)的全球組網(wǎng)衛(wèi)星奠定基礎(chǔ)[3]。

2）高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)

高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱高分專項(xiàng)）是《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》所確定的16個(gè)重大專項(xiàng)之一，該系統(tǒng)由天基觀測(cè)系統(tǒng)、臨近空間觀測(cè)系統(tǒng)、航空觀測(cè)系統(tǒng)、地面系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等組成。高分專項(xiàng)將統(tǒng)籌建設(shè)基于衛(wèi)星、平流層飛艇和飛機(jī)的高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，建立對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)中心等地面支撐和運(yùn)行系統(tǒng)，與其他觀測(cè)手段結(jié)合，形成全天候、全天時(shí)、全球覆蓋的對(duì)地觀測(cè)能力，將提高我國(guó)空間數(shù)據(jù)自給率，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，培育衛(wèi)星應(yīng)用企業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)衛(wèi)星應(yīng)用和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。

高分專項(xiàng)包含至少7顆衛(wèi)星和其它觀測(cè)平臺(tái)，將于2020年前完成發(fā)射并投入使用。目前高分一號(hào)和二號(hào)已經(jīng)發(fā)射并投入使用，分別達(dá)到了1 m全色和4 m多光譜，高分八號(hào)和九號(hào)衛(wèi)星已發(fā)射成功即將投入使用[4]。高分專項(xiàng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)已在國(guó)土、礦產(chǎn)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、水利、災(zāi)害等行業(yè)部門應(yīng)用，并在城市精細(xì)化管理、中小城鎮(zhèn)開發(fā)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)作物監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)揮了重要作用[5]。

3）地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GIS）是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)，可以對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行各種處理、對(duì)數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實(shí)體及相互關(guān)系。通過(guò)對(duì)多因素的綜合分析，能夠迅速獲取滿足應(yīng)用需求的信息，并以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示結(jié)果。

目前世界上常用的GIS軟件已達(dá)400多種，其大小不一、風(fēng)格各異，國(guó)外較著名的有ARC/INFO、GENAMAP、MGE等，國(guó)內(nèi)較著名的有MAP/GIS、Geostar和CITYSTAR等。我國(guó)GIS雖然起步稍晚，但發(fā)展較快，已成功應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土、海洋、交通、應(yīng)急等多個(gè)領(lǐng)域。

4）自主衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)

衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)是指利用地球靜止軌道衛(wèi)星或中低軌道衛(wèi)星作為中繼站來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域乃至全球范圍的移動(dòng)通信系統(tǒng)，是由衛(wèi)星通信技術(shù)和地面移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的新的通信方式，具有覆蓋范圍廣、系統(tǒng)容量大、通信距離遠(yuǎn)、不受地形限制、抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，有著非常重要的戰(zhàn)略意義和廣闊的發(fā)展前景。

我國(guó)已具有世界上最大的光纖、地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，地面通信技術(shù)水平已達(dá)世界領(lǐng)先水平，擁有世界上最大的用戶群。但重大活動(dòng)和突發(fā)災(zāi)難時(shí)，一旦地面設(shè)施遭到破壞，勢(shì)必依賴衛(wèi)星通信。雖然北斗在2008年北京奧運(yùn)會(huì)、汶川抗震救災(zāi)等事件中發(fā)揮了重要作用，但其短報(bào)文通信遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足通信需求，目前我國(guó)民用衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用，仍然主要依賴國(guó)外系統(tǒng)。

我國(guó)正在加快自主衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)，隨著自主S頻段移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)，將會(huì)帶動(dòng)地面系統(tǒng)和軍用、民用移動(dòng)通信的快速發(fā)展[6]。

2.2海洋工程

海洋工程涉及海洋資源調(diào)查、水文地質(zhì)勘察、海洋氣象觀測(cè)、工程環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋結(jié)構(gòu)工程、海洋巖土工程、海洋工程材料與防腐、建造、運(yùn)輸與安裝、海洋工程安全管理等領(lǐng)域，投資大，風(fēng)險(xiǎn)高，重型復(fù)雜裝備投入多，施工定位精度要求高，工程項(xiàng)目管理難度大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋工程由近岸近海向離岸深海、遠(yuǎn)海推進(jìn)。

目前，我國(guó)深遠(yuǎn)海開發(fā)建設(shè)剛處于起步階段，深遠(yuǎn)海區(qū)域有著特殊的地質(zhì)、海況和氣候，施工運(yùn)程長(zhǎng)，后勤補(bǔ)給困難，通訊不暢，缺乏精確導(dǎo)航定位，項(xiàng)目協(xié)同困難，相關(guān)海洋環(huán)境資料缺乏，設(shè)備維護(hù)監(jiān)測(cè)難，參建人員安全等問(wèn)題突出，缺乏應(yīng)急救援保障手段，施工效率較低[7]。

1）自然環(huán)境惡劣

不同于近海作業(yè)，深遠(yuǎn)海工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、水文、氣候環(huán)境更加復(fù)雜、惡劣。

2）水文地質(zhì)資料缺乏

普遍缺乏深遠(yuǎn)海施工區(qū)域的水文地質(zhì)資料，相關(guān)工程的地質(zhì)研究滯后，施工方案、施工工藝復(fù)雜。

3）通訊手段受限制

施工現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)離大陸，缺乏岸基通訊基站，衛(wèi)星電話實(shí)用價(jià)格昂貴，部分施工區(qū)域受保密制度限制，基于國(guó)外衛(wèi)星的電話不能隨意使用，船舶-工區(qū)指揮部-項(xiàng)目經(jīng)理部相互之間沒有有效、可靠、實(shí)用的通信手段。

4）導(dǎo)航定位限制

GPS衛(wèi)星定位精度與穩(wěn)定性存在受外部控制的可能，使用GPS定位存在重大的安全隱患，北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)是唯一正確的使用選擇。但如何在惡劣的自然條件和環(huán)境下，達(dá)到分米級(jí)、甚至厘米級(jí)的定位精度成為深遠(yuǎn)海海洋工程施工作業(yè)難題。

5）工程人員安全保障困難

深遠(yuǎn)海作業(yè)給養(yǎng)不足，外部干擾情況時(shí)有發(fā)生，施工人員作業(yè)存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，必須建立良好的通訊和定位系統(tǒng)，對(duì)施工人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與跟蹤，緊急情況下能迅速應(yīng)急救援。

6）協(xié)同指揮、應(yīng)急救援難度大

深遠(yuǎn)海工程建設(shè)是一個(gè)很大的綜合協(xié)同系統(tǒng)工程，施工協(xié)作單位多，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，各級(jí)工程指揮部無(wú)法及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，導(dǎo)致遠(yuǎn)程保障、補(bǔ)給與救援無(wú)法做到有效的遠(yuǎn)程協(xié)助、指揮調(diào)度，響應(yīng)突發(fā)事件速度慢，亟需建設(shè)具備遠(yuǎn)程響應(yīng)機(jī)制和協(xié)同管理的項(xiàng)目集成管理平臺(tái)。

2.3海洋工程對(duì)空間信息技術(shù)的需求

海洋工程的施工現(xiàn)場(chǎng)、裝備、人員往往處于交通通信設(shè)施尚未完善的區(qū)域，并且頻繁移動(dòng)，無(wú)法通過(guò)國(guó)家公眾通信網(wǎng)建立與項(xiàng)目部、所屬公司及相互之間的持續(xù)有效數(shù)據(jù)通信，嚴(yán)重制約了工程的管理水平。正在建設(shè)的自主衛(wèi)星移動(dòng)通信民用應(yīng)用系統(tǒng)，為我國(guó)空間信息應(yīng)用實(shí)現(xiàn)通導(dǎo)一體、天地一體創(chuàng)造了條件。

1）裝備動(dòng)態(tài)監(jiān)控需求

裝備動(dòng)態(tài)監(jiān)控是裝備安全監(jiān)管最基本的需求，包括裝備自身動(dòng)態(tài)監(jiān)控、安全動(dòng)態(tài)報(bào)警以及安全調(diào)度等功能。目前船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控的軟件多數(shù)基于GPS定位，通過(guò)AIS、3G網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星等傳輸船位、艏向、航跡向、船舶基本信息等數(shù)據(jù)，而AIS和3G網(wǎng)絡(luò)難以適應(yīng)遠(yuǎn)離海岸基站的海域（往往超過(guò)海岸30~50 n mile就不再適用），海事衛(wèi)星傳輸則陷入費(fèi)用費(fèi)率高的困境。同時(shí)，GPS定位往往會(huì)有區(qū)域性失靈的現(xiàn)象，部分地區(qū)輕則定位數(shù)據(jù)跳動(dòng)頻繁，重則無(wú)法鎖定定位。

因此，亟需研制基于自主空間信息應(yīng)用與服務(wù)體系的裝備動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，滿足工程大型裝備與工程船舶調(diào)動(dòng)頻繁、多公司多類型裝備交叉使用的特殊需求。

2）實(shí)時(shí)工況監(jiān)控需求

由于地域分散，特別是船舶分布在不同海域施工，項(xiàng)目部及其所屬公司需要實(shí)時(shí)獲得裝備的施工工況，為后續(xù)工藝診斷及優(yōu)化打下基礎(chǔ)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)工況監(jiān)控面臨較大挑戰(zhàn)。

以挖泥船為例（下同），所有疏浚業(yè)主都要求安裝實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程工況監(jiān)控系統(tǒng)，如耙吸船要求能遠(yuǎn)程監(jiān)視船位、主機(jī)、液壓系統(tǒng)等子系統(tǒng)的多個(gè)參數(shù)，迫切需要建立船舶自身的集成監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)所需工況數(shù)據(jù)。由于不同船舶集成監(jiān)控系統(tǒng)的供應(yīng)商不同、版本不同、接口不同，造成數(shù)據(jù)采集融合形式高度差異化，亟待研制衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通訊協(xié)議和接口，通過(guò)衛(wèi)星通信或公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，在建立集中數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上基于Web技術(shù)提供給相關(guān)用戶，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海工程裝備的實(shí)時(shí)施工工況監(jiān)控、記錄、回放。

3）裝備工藝優(yōu)化分析需求

裝備工藝的優(yōu)化是提高生產(chǎn)效率的主要手段之一。

目前海洋工程行業(yè)內(nèi)大型裝備均已機(jī)電一體化，如新建挖泥船已普遍采用集成控制系統(tǒng)，即挖泥船駕駛臺(tái)上諸如測(cè)量、疏浚、導(dǎo)航、電子海圖等子系統(tǒng)都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，使信息資源得到共享，并分級(jí)控制。集成控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化了疏浚操作，提高了疏浚的安全性并且一定程度上提高了疏浚效率。

基于自主“3S+C”技術(shù)空間信息應(yīng)用與服務(wù)體系的應(yīng)用，使“挖泥船工藝分析優(yōu)化系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程船岸通訊，可以實(shí)時(shí)查看優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定邊界信息和控制參數(shù)，科學(xué)完善的遠(yuǎn)程故障診斷，使得整個(gè)系統(tǒng)更加靈活高效。目前“工藝分析優(yōu)化系統(tǒng)”+“自主空間信息技術(shù)”模式的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外不成熟，未來(lái)推廣應(yīng)用前景相當(dāng)可觀。同樣，對(duì)于隧橋建設(shè)的大型裝備，如架橋機(jī)、提梁機(jī)、隧道盾構(gòu)機(jī)等，也可以采用遠(yuǎn)程工藝分析優(yōu)化系統(tǒng)。

4）物資跟蹤管理需求

施工設(shè)備和物資的運(yùn)輸是工程建設(shè)中必不可少的環(huán)節(jié)。

由于無(wú)法對(duì)各類工程設(shè)備和物資的運(yùn)輸信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，造成了設(shè)備物資信息反饋不及時(shí)、不精確、不全面等問(wèn)題，而設(shè)備物資監(jiān)控調(diào)度管理系統(tǒng)在“3S+C”技術(shù)支持下，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備物資管理部門對(duì)運(yùn)輸工具（包括船舶）的全程監(jiān)控，提高了運(yùn)輸工具的效率和安全，降低了企業(yè)成本。

海洋工程資源保障除了涵蓋常規(guī)資源保障的所有業(yè)務(wù)要素和業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)之外，還在數(shù)據(jù)傳輸通信、工程物資供應(yīng)及物流協(xié)同監(jiān)控、工程裝備運(yùn)行、維修保障、故障檢測(cè)-診斷與遠(yuǎn)程維修支援、裝備備品備件供應(yīng)保障管理等方面有其特殊需求。

5）工程人員應(yīng)急搜救需求

海洋工程作業(yè)人員時(shí)常發(fā)生落水、遇險(xiǎn)等緊急情況，需要為作業(yè)人員、船員配備一套遇險(xiǎn)信號(hào)發(fā)射器，該產(chǎn)品的需求量大，能為人員安全監(jiān)管、應(yīng)急搜救提供保障。目前深遠(yuǎn)海作業(yè)用的便攜式遇險(xiǎn)信號(hào)發(fā)射器體積大，且需要安裝在救生衣上，不便于攜帶和充電。

亟需研制基于北斗及自主衛(wèi)星移動(dòng)通信等多種技術(shù)融合創(chuàng)新的信號(hào)發(fā)射器，可手動(dòng)/自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，將報(bào)警信息、人員信息、位置信息發(fā)送至母船，有利于快速報(bào)告發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，適應(yīng)海洋遇險(xiǎn)搜救。

6）管理人員安全監(jiān)管需求

采用基于身份認(rèn)證、北斗定位和GPRS通信功能的安全護(hù)照，可以在有移動(dòng)通信服務(wù)的地區(qū)使用，可提供人員定位、記錄并上報(bào)位置、應(yīng)急報(bào)警等功能。選用基于身份認(rèn)證、北斗定位和北斗通信功能的移動(dòng)通訊終端，可以應(yīng)對(duì)完全沒有移動(dòng)通信服務(wù)的地區(qū)或緊急情況，提供人員定位、記錄并上報(bào)位置、雙向短報(bào)文傳輸、應(yīng)急報(bào)警等功能。

建立安全護(hù)照發(fā)放管理子系統(tǒng)。根據(jù)用戶需求定制后臺(tái)管理子系統(tǒng)?；贕IS數(shù)據(jù)庫(kù)完成報(bào)警處理、位置顯示、統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表生成，為科學(xué)高效的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。

7）高精度導(dǎo)航定位需求

在島嶼上建立地面北斗差分服務(wù)站，通過(guò)地基增強(qiáng)形成區(qū)域北斗增強(qiáng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度導(dǎo)航定位，為海上交通和施工、測(cè)繪提供高精度的定位基準(zhǔn)，填補(bǔ)北斗在遠(yuǎn)海領(lǐng)域應(yīng)用的空白，不僅能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)際貿(mào)易和社會(huì)發(fā)展的需要，還能滿足航行在我國(guó)主要港口、重要水道和沿岸的海上公眾用戶以及海洋測(cè)繪、海洋石油開發(fā)、海洋漁業(yè)、海洋資源調(diào)查、海上交通安全管理、疏浚、引航等需要高精度導(dǎo)航服務(wù)的用戶需求。

8）深遠(yuǎn)海開發(fā)建設(shè)基礎(chǔ)地理信息服務(wù)需求

我國(guó)已初步建立了一定范圍內(nèi)的海洋站監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，但大部分為沿海海洋氣象水文觀測(cè)臺(tái)站，遠(yuǎn)海海洋觀測(cè)站布設(shè)量較少，分布不盡合理，監(jiān)測(cè)范圍有限，難以滿足深遠(yuǎn)海工程的設(shè)計(jì)、施工要求。

基于自主“3S+C”技術(shù)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行地形地貌全覆蓋監(jiān)測(cè)，了解海洋資源分布情況，建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，研制低功耗北斗通信定位終端，將各類觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、完整地發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，為國(guó)家海洋戰(zhàn)略及經(jīng)濟(jì)開發(fā)做好技術(shù)儲(chǔ)備，也可為海洋工程施工方案優(yōu)化提供參考，有利于國(guó)家海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

3　海洋工程空間信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

中國(guó)交建作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)的代表，踐行“一帶一路”的典范企業(yè)，所屬水工裝備、專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍和疏浚船隊(duì)分布在全球各地，實(shí)施各類港口、島礁、公路、橋梁、隧道、吹填造地、工業(yè)園區(qū)的建設(shè)。然而，施工現(xiàn)場(chǎng)、裝備、人員往往處于交通通信設(shè)施尚未完善的區(qū)域，如海洋、島礁、灘涂等偏遠(yuǎn)和人煙稀少地區(qū)，無(wú)法通過(guò)國(guó)家公眾通信網(wǎng)建立與項(xiàng)目部、所屬公司及相互之間的持續(xù)有效數(shù)據(jù)通信。

3.1衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

目前，中國(guó)交建疏浚板塊各局施工船舶基本上使用GPRS/CDMA公眾無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，天航局約十余艘主力船舶使用Ku波段衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信與岸基公眾無(wú)線網(wǎng)絡(luò)集合的方式，上航局海外自航船舶語(yǔ)音通信/傳真通常使用Inmarsat船站，海外項(xiàng)目部則普遍使用當(dāng)?shù)毓潭▽拵ЬW(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信。

3.2高分專項(xiàng)應(yīng)用實(shí)踐

中國(guó)交建十分注重高分遙感行業(yè)應(yīng)用研究，下屬公司中咨集團(tuán)承擔(dān)的重大專項(xiàng)“高分綜合交通遙感應(yīng)用示范”項(xiàng)目已完成先期攻關(guān)的研發(fā)，突破了基于GF-1、GF-2等衛(wèi)星替代數(shù)據(jù)源的交通基礎(chǔ)信息提取與更新、交通災(zāi)害因子信息提取和特征參數(shù)反演、航道監(jiān)測(cè)及船舶運(yùn)營(yíng)管理等關(guān)鍵技術(shù)，形成了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立了高分交通數(shù)據(jù)庫(kù)，搭建了高分綜合交通遙感應(yīng)用示范原型系統(tǒng)，開展了相關(guān)測(cè)試。

在未來(lái)的研發(fā)過(guò)程中，項(xiàng)目組將進(jìn)一步攻克相關(guān)交通應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，全面完成高分綜合交通遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)建設(shè)，形成基于我國(guó)自主高分?jǐn)?shù)據(jù)的交通應(yīng)用示范和成果轉(zhuǎn)化能力，突破遙感技術(shù)在交通領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵性難題，滿足航運(yùn)監(jiān)控、監(jiān)控應(yīng)急、公眾出行等需求，提高交通信息服務(wù)水平。

3.3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

中國(guó)交建高度重視北斗在海洋工程中的應(yīng)用，重點(diǎn)扶持有利于公司轉(zhuǎn)型升級(jí)和發(fā)揮全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)的重大科研項(xiàng)目，積極推廣應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，大力實(shí)施海洋工程建設(shè)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。中交所屬的多家公司與多家北斗專業(yè)供應(yīng)商開展了基于北斗的系列技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用合作，已落地并展開了特色應(yīng)用。

中交上航局承擔(dān)的2013年國(guó)家衛(wèi)星及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)“基于北斗兼容系統(tǒng)的工程船舶智能位置服務(wù)平臺(tái)研制與應(yīng)用示范”以北斗系統(tǒng)為依托，解決了北斗多卡并發(fā)、信息標(biāo)準(zhǔn)化采集與傳輸?shù)燃夹g(shù)難題，完成了基于北斗兼容系統(tǒng)的信息傳輸、智能位置服務(wù)技術(shù)研發(fā)，研制了北斗集成通信機(jī)等設(shè)備，建立了工程船舶智能位置服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了工程船舶信息遠(yuǎn)程傳輸與實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程管理，獲得多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已在中交上航局100多艘工程船舶、30多個(gè)海洋水文觀測(cè)站上成功應(yīng)用，在國(guó)家重大海洋工程項(xiàng)目的生產(chǎn)調(diào)度、應(yīng)急指揮、資源保障等方面發(fā)揮了積極的作用。項(xiàng)目利用北斗信息平臺(tái)，成功實(shí)施3次搶險(xiǎn)救援，避免了上億元損失，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，行業(yè)示范應(yīng)用效果明顯，順利通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。

由中國(guó)交建負(fù)責(zé)組織實(shí)施的國(guó)家2014北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)重大應(yīng)用示范發(fā)展專項(xiàng)海洋開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用示范工作正在實(shí)施，重點(diǎn)支持建設(shè)北斗工程管理平臺(tái)和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，在海洋資源調(diào)查、水文地質(zhì)勘查、施工作業(yè)、遠(yuǎn)海工程項(xiàng)目管理等領(lǐng)域推廣應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝備，提供開發(fā)利用海洋資源的能力。項(xiàng)目依托北斗系統(tǒng)，圍繞“3S+C”技術(shù)融合創(chuàng)新主線，組合利用多種衛(wèi)星系統(tǒng)，整合應(yīng)用各類天基與地基系統(tǒng)資源，充分發(fā)揮各種通信網(wǎng)絡(luò)能力；服務(wù)中國(guó)交建國(guó)內(nèi)外安全應(yīng)急管理和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理，重點(diǎn)提升全集團(tuán)應(yīng)急管理水平，為重大工程項(xiàng)目提供科技保障；推動(dòng)北斗成為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，為我國(guó)海洋工程行業(yè)起到示范引領(lǐng)作用。

4　海洋工程自主空間信息應(yīng)用與服務(wù)體系應(yīng)用前景

擁有獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航、通信系統(tǒng)，不僅事關(guān)國(guó)家的獨(dú)立自主，也事關(guān)國(guó)家的影響力。綜合應(yīng)用自主空間信息技術(shù)，在保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和獨(dú)立、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面有著重要的作用。

當(dāng)下，北斗已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大發(fā)動(dòng)機(jī)，更是連接行業(yè)和國(guó)家的重要信息紐帶，北斗的推廣應(yīng)用將會(huì)帶動(dòng)空間信息技術(shù)不斷完善。在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展背景下，以北斗為首的自主空間信息技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)要堅(jiān)持高端引領(lǐng)，把北斗與現(xiàn)代測(cè)繪和地理信息系統(tǒng)、遙感、通信、云計(jì)算等技術(shù)融合創(chuàng)新，與海洋工程行業(yè)結(jié)合，形成“北斗+”的倍增效果，為全國(guó)乃至全球提供時(shí)空領(lǐng)域的“中國(guó)服務(wù)”。

2015年5月19日國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《中國(guó)制造2025》，這是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第1個(gè)10年行動(dòng)綱領(lǐng)。《中國(guó)制造2025》中提出，加快推進(jìn)國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展新型衛(wèi)星等空間平臺(tái)與有效載荷、空天地寬帶互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，形成長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定的衛(wèi)星遙感、通信、導(dǎo)航等空間信息服務(wù)能力。這是我國(guó)面向未來(lái)智能信息產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展大變革，也是海洋工程行業(yè)領(lǐng)先國(guó)際實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的優(yōu)選路徑。

[1]田俊峰.盡快讓“北斗”服務(wù)海洋工程建設(shè)[N].交通建設(shè)報(bào)，2014-05-29（5）. TIAN Jun-feng.Let the BeiDou Satellite serve for ocean engineering construction as soon as possible[N].Communications Construction News,2014-05-29(5).

[2]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)政府網(wǎng)站.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介[EB/OL]. （2010-01-15）[2015-12-23].http://www.beidou.gov.cn/xtjs.html. Govemment websites of the BeiDou Navigation Satellite System. Introduction of the BeiDou Navigation Satellite System[EB/OL]. (2010-01-15)[2015-12-23].http://www.beidou.gov.cn/xtjs.htm l.

[3]新華社.北斗又添雙星將試驗(yàn)全球組網(wǎng)[N].新京報(bào)，2015-07-27（A05）. The Xinhua News Agency.BeiDou Satellite added double satellites,to test theglobalnetwork[N].The Beijing News,2015-07-27 (A05).

[4]鄒維榮，宗兆盾.我國(guó)成功發(fā)射高分九號(hào)衛(wèi)星[N].解放軍報(bào)，2015-09-23. ZOUWei-rong,ZONG Zhao-dun.China hassuccessfully launched a High-score-9 Satellite[N].Peop le′s Liberation Army Daily, 2015-09-23.

[5]張棉棉，邱學(xué)雷.我國(guó)成功發(fā)射高分二號(hào)衛(wèi)星多方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破[EB/OL].（2014-08-19）[2015-12-23].http：//china.cnr.cn/ gdgg/201408/t20140819_516251208.shtm l. ZHANGMian-mian,QIU Xue-lei.Chinahassuccessfully launched a High-score-2 Satellite to achieve a technical breakthrough in manyways[EB/OL].(2014-08-19)[2015-12-23].http://china.cnr. cn/gdgg/201408/t20140819_516251028.shtml.

[6]呂靜偉，陳紅濤，陶智偉.國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析[J].中國(guó)航天，2009（11）：20-23. LüJing-wei,CHEN Hong-tao,TAO Zhi-wei.Current status and trend of domestic and international satellite application industry [J].AerospaceChina,2009(11):20-23.

[7]何建波，張工，崔銀秋，等.北斗在遠(yuǎn)海工程人員安全監(jiān)管中的應(yīng)用前景[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2015，35（4）：68-71. HE Jian-bo,ZHANG Gong,CUIYin-qiu,et al.Application prospect of BeiDou Navigation Satellite System in staff safety supervision of open-sea engineering[J].China Harbour Engineering,2015,35(4):68-71.

Prospects of independent spatial information application and service in ocean engineering

CUIYin-qiu1，NIUYu-xin2，TIAN Jun-feng1，ZHANGHao-qiang1
（1.China Communications Construction Company Ltd.,Beijing 100086,China；2.China Highway Engineering Consulting Company Ltd.,Beijing100089,China）

Ocean engineering and technology are important factors to promoting the sustained developmentof China′s ocean economy,and the independent spatial information technology will bring revolutionary changes for ocean engineering. Considering the current developmentof China′s spatial information technology system,we proposed the key technical problems need to be solved urgently in app lication process,discussed deep ly the demands of ocean engineering in spatial information technology,summarized the independent spatial information applications and service practices in ocean engineering in recent years.With the national development strategy and the technical features of times,we sketched out its′blueprint in future ocean engineering.

spatial information technology;ocean engineering;application;service

U652.4

C

2095-7874（2016）04-0071-06

10.7640/zggw js201604018

2015-12-23

崔銀秋（1971—），男，河南淇縣人，工程碩士，高級(jí)工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建造師，北斗辦副主任，主要從事海洋測(cè)繪、工程測(cè)量、北斗專項(xiàng)應(yīng)用等工作。E-mail：yqcui@ccccltd.cn