任 健

（中國(guó)海警局直屬第六局，山東 青島266000）

海洋是國(guó)際貿(mào)易和大宗貨物運(yùn)輸?shù)闹饕d體，也是充滿資源和機(jī)遇的藍(lán)色寶庫(kù)。自21世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)開(kāi)始了對(duì)海洋資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用，海洋的戰(zhàn)略地位日益提升，航海技術(shù)也隨之迅速發(fā)展。5G技術(shù)、北斗系統(tǒng)等新興技術(shù)與雷達(dá)、GPS（Global Positioning System）、AIS（Automatic Identification System）、電子海圖等傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備在航海領(lǐng)域得到綜合應(yīng)用，船舶航行安全和海洋環(huán)境清潔有了更完善的技術(shù)保障[1]。然而這些技術(shù)的發(fā)展在為航海帶來(lái)便捷與安全的同時(shí)，也造成了一定的問(wèn)題。由于上述這些技術(shù)是在不同的歷史時(shí)期獨(dú)立發(fā)展起來(lái)的，各應(yīng)用系統(tǒng)都互不干涉也無(wú)聯(lián)系。雖然能夠極大地提升服務(wù)水平，但也在某種程度上增加了船員的工作負(fù)擔(dān)。同時(shí)船載設(shè)備的類(lèi)型與數(shù)據(jù)格式越來(lái)越多，標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一會(huì)造成系統(tǒng)間相互的不兼容與數(shù)據(jù)的冗余[2-3]。此外在船舶到港或離港前，船員除了需要獲取通航信息之外，還需要獲得更多的關(guān)于港口、碼頭、航道等的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息。岸方也希望更早和更加全面地獲取船舶的航次信息并將氣象信息、搜救應(yīng)急等諸多情況及時(shí)通知船方。因此，如何有效地整合現(xiàn)有的船載與岸基設(shè)備，形成一個(gè)更為全面、統(tǒng)一、安全的溝通機(jī)制，成為近十余年來(lái)航運(yùn)界重點(diǎn)研究的問(wèn)題，e-Navigation概念也應(yīng)運(yùn)而生。

1 e-Navigation技術(shù)概述

1.1 e-Navigation的內(nèi)容及發(fā)展歷程

e-Navigation也稱(chēng)e-航海，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，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)海上服務(wù)、提升安全和安保水平，并保護(hù)海洋環(huán)境[4]。其總體架構(gòu)如圖1所示，包含船岸環(huán)境與連接船岸的物理通信鏈路[5]。當(dāng)前的船基e-航海系統(tǒng)多以船載導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，集成船上各種傳感器，融入AIS、電子海圖系統(tǒng)（ECDIS）、自動(dòng)雷達(dá)標(biāo)繪（ARPA）、船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）等技術(shù)以獲取各種船舶實(shí)時(shí)的航行信息。岸基e-航海系統(tǒng)主要以海事局VTS為核心并集成相關(guān)服務(wù)，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)。其具體可分為數(shù)據(jù)采集與傳輸服務(wù)、增值業(yè)務(wù)處理服務(wù)和用戶交互應(yīng)用服務(wù)。

圖1 e-Navigation總體架構(gòu)

2005年，英國(guó)交通部首次提出e-Navigation這一概念。同年11月，國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)IALA（The International Association of Marine Aids to Navigation and LighthouseAuthorities）在一次致力于討論船舶追蹤的會(huì)議上再次提出要在全球范圍內(nèi)建立e-Navigation框架。2005年12月19日，美、英、日等國(guó)聯(lián)名向IMO MSC的第81次會(huì)議提交提案，要求國(guó)際海事組織在全球?qū)用嬷贫╡-Navigation戰(zhàn)略。2006年5月，IALA的第十六屆大會(huì)首次正式提出e-Navigation的概念并于2007年IMO NAV的第53次會(huì)議采用了IALA提出的e-Navigation概念[6]。國(guó)際上，e-Navigation的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段，其中歐洲范圍內(nèi)的Monalisa、EfficienSea和ACCSEAS項(xiàng)目已經(jīng)投入運(yùn)行并取得了良好的成效。黨的十八大以來(lái)，我國(guó)也提出了ENIC（E-Navigation In China）項(xiàng)目并在渤海灣、長(zhǎng)江口和珠江口相繼建立了e-Navigation示范應(yīng)用。

總的來(lái)看，e-航海并不是一項(xiàng)具體的技術(shù)，而是一種概念或頂層設(shè)計(jì)，可以理解為一個(gè)把當(dāng)前的和未來(lái)的航海設(shè)備與系統(tǒng)全面集成并顯示的平臺(tái)，用于解決現(xiàn)有的導(dǎo)航通信和助航技術(shù)之間的無(wú)關(guān)聯(lián)性，使駕駛員在值班過(guò)程中通過(guò)一套系統(tǒng)就能全面了解所需信息，降低工作量和設(shè)備配置所浪費(fèi)的時(shí)間；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以及船舶和海事管理機(jī)構(gòu)之間交換信息量，促進(jìn)海上導(dǎo)航設(shè)備的協(xié)調(diào)一致。而國(guó)際海事組織（International Maritime Organization，IMO）所提出的e-Navigation戰(zhàn)略，是一個(gè)針對(duì)于全球各國(guó)港口、船舶間的海上信息化合作戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略的目的是進(jìn)一步促進(jìn)各國(guó)在海上信息和數(shù)據(jù)之間的交換以及在統(tǒng)一架構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，消除障礙和壁壘，達(dá)到增強(qiáng)海上安全、保安和環(huán)境保護(hù)的能力。

1.2 e-Navigation的核心目標(biāo)

自從e-Navigation戰(zhàn)略制定以來(lái)，IMO就是其推廣的主要倡導(dǎo)者與推動(dòng)者，并多次在相關(guān)決議中進(jìn)行完善與補(bǔ)充。經(jīng)過(guò)ENIC項(xiàng)目的帶動(dòng)，我國(guó)各涉海機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位也在e-Navigation建設(shè)中取得了可喜的成果。經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，當(dāng)前IMO各項(xiàng)決議中通過(guò)的e-航海框架的核心目標(biāo)包括以下內(nèi)容：

（1）充分考慮船舶航行過(guò)程中水文氣象、航行信息和風(fēng)險(xiǎn)等方面的因素，促進(jìn)船舶航行的安全和海上航運(yùn)安保。此項(xiàng)內(nèi)容是e-Navigation戰(zhàn)略最為重要的目標(biāo)之一，也體現(xiàn)了該戰(zhàn)略制定的初衷。當(dāng)前圍繞該項(xiàng)目標(biāo)國(guó)際上已經(jīng)有了諸多成果，圖2所示為集合了水文氣象、航行信息等的綜合助航服務(wù)系統(tǒng)。

圖2 綜合助航服務(wù)系統(tǒng)

（2）在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和位置上促進(jìn)岸上人員以及沿海設(shè)施對(duì)船舶交通進(jìn)行觀察和管理，即當(dāng)前各國(guó)VTS所執(zhí)行的任務(wù)。

（3）推進(jìn)不同對(duì)象間信息的暢通交流，包括船對(duì)船、船對(duì)岸、岸對(duì)船、岸對(duì)岸以及其他使用者之間的數(shù)據(jù)交換等。

（4）為提高貨物運(yùn)輸速度和物流效率創(chuàng)造機(jī)會(huì)。如我國(guó)近年來(lái)在各沿海城市建設(shè)的無(wú)人自動(dòng)化碼頭、自動(dòng)靠離泊設(shè)施等都是為提高航運(yùn)效率所做的突破。

（5）支持海上應(yīng)急響應(yīng)和搜尋救助服務(wù)的有效運(yùn)作。當(dāng)前在海上應(yīng)急搜救中主要采用的方法是通過(guò)獲取目標(biāo)船的AIS信號(hào)，指引搜救船舶到達(dá)事發(fā)海域。而AIS存在作用距離有限、無(wú)法傳遞醫(yī)療信息等不足，如果能夠在e-Navigation框架下融合其他技術(shù)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自由通信，將有助于促進(jìn)海上應(yīng)急響應(yīng)的時(shí)效性[7]。

（6）驗(yàn)證安全關(guān)鍵系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、完整性和連續(xù)性指標(biāo)。

（7）通過(guò)用戶界面整合和顯示船上和岸上的信息，最大限度地提高航行安全效益，并最大限度地減少用戶由于混淆或誤解信息而產(chǎn)生任何風(fēng)險(xiǎn)。

（8）集合并顯示船上和岸上的信息，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)工作量的管理，激勵(lì)并增加用戶黏性，并發(fā)揮決策輔助作用。

（9）在整個(gè)開(kāi)發(fā)和實(shí)施過(guò)程中，e-Navigation框架始終都應(yīng)涵蓋針對(duì)用戶的培訓(xùn)和熟悉操作方面所做的要求。

（10）促進(jìn)e-Navigation在全球范圍內(nèi)的覆蓋推廣，加強(qiáng)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和配置的統(tǒng)一，提高了設(shè)備、系統(tǒng)、標(biāo)志和操作程序之間的兼容性和協(xié)同性，避免用戶之間潛在的沖突。

（11）有關(guān)硬件設(shè)備和軟件可升級(jí)，方便所有的潛在用戶使用。

2 e-Navigation在海事管理中的應(yīng)用

e-Navigation是一種抽象的概念，其在實(shí)施過(guò)程中具體的表達(dá)方式是MS（Maritime Service，海事服務(wù)），具體是通過(guò)各種技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的一種標(biāo)準(zhǔn)化海上服務(wù)[8]。通過(guò)MS中的各項(xiàng)服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)前面所提到的一系列核心目標(biāo)。MS起初被稱(chēng)作MSP（maritime services portfolio，海事服務(wù)集），IMO文件中對(duì)MSP的描述為“在給定的海域、航道、港口或類(lèi)似區(qū)域，由岸方提供給航海人員的一組標(biāo)準(zhǔn)化的、業(yè)務(wù)上的或者技術(shù)上的海事服務(wù)的集合”。自2018年10月，國(guó)際海事組織將MSP更名為MS，其定義為具有“協(xié)調(diào)統(tǒng)一格式的海上相關(guān)信息及數(shù)據(jù)的供應(yīng)和交換”。最新的定義大大拓展了MS可能涉及的領(lǐng)域，即一切與海上信息相關(guān)的服務(wù)都有可能成為一種MS，目前業(yè)內(nèi)已確定MS的服務(wù)有16種，見(jiàn)表1。

表1 MS已確定的16種服務(wù)類(lèi)型

國(guó)際上關(guān)于MS的革新和完善一直沒(méi)有止步，IALA在關(guān)于MS的最新導(dǎo)則中提出了關(guān)于MS實(shí)施推進(jìn)的流程。若某部門(mén)發(fā)布MS服務(wù)，則須經(jīng)過(guò)9項(xiàng)流程，分別是評(píng)估服務(wù)傳統(tǒng)的發(fā)布方式和平臺(tái)；確定該項(xiàng)服務(wù)是否在自己負(fù)責(zé)的范圍以及對(duì)新平臺(tái)的最終需求；確定發(fā)布服務(wù)的格式及執(zhí)行時(shí)間節(jié)點(diǎn)；確定服務(wù)的信息提供方；在所有的服務(wù)提供方之間建立起通用的工作平臺(tái)，以保證不同服務(wù)提供方之間的互操作以及信息流順暢；協(xié)調(diào)終端用戶以及相關(guān)組織，建立使用服務(wù)、呈現(xiàn)服務(wù)的工具；建立起岸基對(duì)于提供服務(wù)所必要的基礎(chǔ)設(shè)施，軟硬件設(shè)備等；通過(guò)測(cè)試，保證服務(wù)的可靠性；持續(xù)開(kāi)展服務(wù)優(yōu)化和改進(jìn)。

可以看出，上述9項(xiàng)流程就是e-Navigation工程從建設(shè)前的評(píng)估到完成后的維護(hù)所經(jīng)歷的整個(gè)過(guò)程?！巴ㄓ玫墓ぷ髌脚_(tái)”就是e-航海工程中為各服務(wù)方提供數(shù)據(jù)交流共享的基礎(chǔ)。不同地區(qū)的用戶能夠在這樣一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)以往需要在多個(gè)平臺(tái)才能完成的工作，將有助于不同操作平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)可讀、共享及互操作性。建立“呈現(xiàn)服務(wù)的工具”則涉及數(shù)據(jù)獲取和展示，通過(guò)單一窗口化、數(shù)據(jù)集成可視化等方式降低因船員工作量和人為失誤而引起風(fēng)險(xiǎn)的可能性[9]。

在應(yīng)用層面，在各種海事管理活動(dòng)和航運(yùn)操作中，用戶可通過(guò)不同設(shè)備接受MS的服務(wù)，最主要的包括AIS、VDES和GMDSS等。如利用AIS獲取船舶動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和航次信息，編輯短消息等；未來(lái)還可能在AIS信息內(nèi)容中加入醫(yī)療信息、船員適任信息等。VDES（VHF Data Exchange System，甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)）技術(shù)是船舶航行過(guò)程中與其他船只溝通的重要手段，也是e-航海發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。VDES是實(shí)現(xiàn)航海信息傳輸?shù)闹匾侄危勺鳛橄嚓P(guān)海事服務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ沛溌?。GMDSS（Global Maritime Distress and Safety System，全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)）則是船舶用戶發(fā)出遇險(xiǎn)報(bào)警信息的主要手段，在e-Navigation框架下有助于實(shí)現(xiàn)遇險(xiǎn)信息和搜救信息的共享與傳遞。海警部門(mén)在履行海上維權(quán)執(zhí)法職責(zé)，執(zhí)行打擊海上違法犯罪活動(dòng)等方面的執(zhí)法任務(wù)，以及在協(xié)調(diào)指導(dǎo)地方海上執(zhí)法工作時(shí)，無(wú)疑也需要MS的相關(guān)服務(wù)。

3 未來(lái)發(fā)展建議

e-Navigation戰(zhàn)略自提出以來(lái)，就以提高航行安全、保護(hù)海洋環(huán)境、提升航運(yùn)效率和實(shí)現(xiàn)信息共享等目標(biāo)為發(fā)展方向。雖然在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有多個(gè)e-航海示范工程，但都是局域性的成果，并未在全球范圍內(nèi)推廣開(kāi)來(lái)。與此同時(shí)，各國(guó)的e-航海工程雖然都是在e-Navigation的框架下工作，但采用的標(biāo)準(zhǔn)卻不盡相同，也并不能實(shí)現(xiàn)完全的信息共享。如我國(guó)在渤海灣、長(zhǎng)江口和珠江口的e-航海試點(diǎn)工程與歐洲的Monalisa、EfficienSea項(xiàng)目彼此沒(méi)有聯(lián)系，甚至我國(guó)范圍內(nèi)的幾個(gè)e-航海工程都是各自為營(yíng)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。因此，針對(duì)我國(guó)當(dāng)前e-Navigation項(xiàng)目發(fā)展過(guò)程中存在的不足，提出未來(lái)e-Navigation技術(shù)的發(fā)展建議。

3.1 統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)互聯(lián)互通

宏觀來(lái)看，e-航海主要針對(duì)的對(duì)象就是數(shù)據(jù)服務(wù)和信息服務(wù)。如果不同用戶間沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，那么數(shù)據(jù)和信息的共享則很難實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前IMO、IALA都發(fā)布了關(guān)于數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)，如S-57、S-100等。我國(guó)不同海域在建設(shè)e-Navigation工程時(shí)應(yīng)盡可能參考同樣的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、采用相互兼容的硬件設(shè)備。隨著5G和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，未來(lái)還可采用數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)、云下載等方式。

3.2 頂層設(shè)計(jì)，加大成本投入

e-Navigation工程的建設(shè)離不開(kāi)政府和港口當(dāng)局的規(guī)劃與支持。在港口建設(shè)規(guī)劃時(shí)就要考慮要符合國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)e-航海戰(zhàn)略作用的范圍并非某一個(gè)或幾個(gè)港口，而是針對(duì)整個(gè)國(guó)家港口群、全球的航海大變革。因此在前期規(guī)劃階段，我們應(yīng)該著力于總結(jié)發(fā)現(xiàn)不同海域、不同港口間的共性問(wèn)題，進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，努力搭建一套具有普適性的系統(tǒng)工程方法。國(guó)家和政府層面要加大財(cái)政投入，真正實(shí)現(xiàn)智慧港口、智慧航海。

3.3 鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，形成國(guó)際影響力

創(chuàng)新是科技進(jìn)步的推動(dòng)力，也是一項(xiàng)事業(yè)經(jīng)久不衰的生命源泉。歐洲的幾項(xiàng)典型e-Navigation工程自投入運(yùn)營(yíng)至今效果顯著，在全球范圍內(nèi)起到了較好的示范作用；其次美國(guó)海域內(nèi)各大型港口間的數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)公開(kāi)也做得較好。此外，歐美國(guó)家為e-航海工程配套生產(chǎn)的設(shè)備也在全球市場(chǎng)中占據(jù)較大份額。為此我國(guó)應(yīng)加大力度鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，形成國(guó)際的影響力，爭(zhēng)取為全球e-Navigation戰(zhàn)略注入新鮮血液和活力。

4 結(jié)束語(yǔ)

e-Navigation戰(zhàn)略的實(shí)施有助于實(shí)現(xiàn)國(guó)際海事組織一直提倡的“航行更安全，海洋更清潔，航運(yùn)更高效”這一目標(biāo)；同時(shí)有助于解決各國(guó)、各港口間信息孤島的現(xiàn)狀，促進(jìn)全球航海航運(yùn)大融合。作者在工作中親身經(jīng)歷了近年來(lái)我國(guó)e-航海建設(shè)取得的突出進(jìn)展，通過(guò)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)e-航海戰(zhàn)略的內(nèi)容、用途并提供了對(duì)未來(lái)發(fā)展的可行性建議。