曹德勝，張重陽，李文華，王 勇，周 馳

（1. 中國海事局，北京 100736；2. 浙江海事局，浙江 杭州 310005）

一、引言

航運對國家經(jīng)濟發(fā)展不可或缺、不可替代。航運在保障我國糧食安全、能源安全，穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈中發(fā)揮著重大作用。數(shù)字革命對航運帶來了系統(tǒng)性、重塑性、持久性影響。

按照國際海事組織國際海上人命安全公約第五章第12條和2021年通過的A.1158（32）決議，新一代船舶交通管理系統(tǒng)（Vessel Traffic Management System,VTS）在涵蓋傳統(tǒng)VTS業(yè)務(wù)服務(wù)基礎(chǔ)上，進一步提出了“海上環(huán)境全面感知、信息交換實時高效”等要求。

近年來，我國航運業(yè)在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、全自動化碼頭、智能船舶等方面技術(shù)成果顯著，推動著現(xiàn)代航運系統(tǒng)向岸基管控為主、船端駕控相輔相成的新一代智能航運系統(tǒng)發(fā)展[1,2]。隨著新《海上交通安全法》生效和大量高新技術(shù)的發(fā)展，為更好地適應(yīng)國際海上人命安全公約和A.1158（32）決議相關(guān)要求，我國水上交通運輸安全保障也隨之發(fā)展：體制機制方面，在原VTS中心、指揮中心等機構(gòu)基礎(chǔ)上融合組建全要素水上“大交管”中心[3]，通過四級中心管理體系全面覆蓋我國管轄水域；裝備能力方面，著力構(gòu)建“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系[4]，通過實現(xiàn)“經(jīng)略海洋、布防要域、立體掌握、精準(zhǔn)服務(wù)”目標(biāo)，全面融入新一代智能航運系統(tǒng)。

二、VTS簡介與發(fā)展沿革

船舶交通管理系統(tǒng)[5]是指為保障船舶交通安全，提高交通效率，保護水域環(huán)境，由海事主管機關(guān)設(shè)置的對船舶實施交通管制并提供咨詢服務(wù)的系統(tǒng)。目前，VTS由雷達、船舶自動識別系統(tǒng)（Automatic Identification System, AIS）、甚高頻無線電話（Very High Frequency,VHF）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（Closed Circuit Television, CCTV）等岸基通信、導(dǎo)航和遙感系統(tǒng)，以及船舶交通管理應(yīng)用系統(tǒng)等軟硬件設(shè)備等構(gòu)成。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步及航運需求的不斷變化，VTS不斷迭代升級。1990年之前，VTS主要針對提高水域通航效率及船舶航行安全，覆蓋水域僅限于港口及運河、江河狹窄航道及入?？?，主要技術(shù)特征是雷達和VHF。1990年至今，VTS不斷更新發(fā)展，功能上新增水域環(huán)境保護，覆蓋水域方面擴展至港區(qū)附近的海域及船舶密度較高的沿海航路、海峽等事故多發(fā)海域，主要技術(shù)方面采用以計算機為中心的多種信息采集與處理技術(shù)，并充分應(yīng)用AIS技術(shù)。期間，國際海事組織于1997年通過了A.857（20）號決議——《船舶交通服務(wù)指南》，成為全球公認(rèn)的VTS源政策性文件。

我國首座VTS中心于1978年在寧波港建成，此后我國VTS經(jīng)歷了從無到有、從點到線、從線到面的發(fā)展過程[6]，現(xiàn)已建或即建65個VTS中心，基本實現(xiàn)沿海重要水域和主要港口雷達信號覆蓋、長江干線航段全方位覆蓋。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，VTS的發(fā)展呈現(xiàn)出兩個領(lǐng)域大幅提升的趨勢。

一是岸基信息感知與數(shù)據(jù)分析能力。岸基信息感知能力的強化，主要得益于全球海事衛(wèi)星、4G/5G技術(shù)及AIS的廣泛應(yīng)用；岸基數(shù)據(jù)分析能力的強化，主要得益于計算機運算性能的飛速提升及人工智能算法的不斷迭代。

二是船岸協(xié)同與交互能力。得益于海事、港口、航海者等參與方基于本質(zhì)安全及效率提升方面的考慮，以及在港內(nèi)水域?qū)TS規(guī)則的持續(xù)優(yōu)化與履行。

三、新一代VTS的概念與特征

以“船舶航行到哪里，海事就服務(wù)到哪里”為需求導(dǎo)向，新一代VTS是在現(xiàn)有VTS基礎(chǔ)上，通過擴大融合數(shù)據(jù)來源和范圍，拓展采用衛(wèi)星等多種通信方式實現(xiàn)對深遠海的監(jiān)管覆蓋，進而面向新一代智能航運系統(tǒng)所構(gòu)建的水上交通運輸全球管控中心。在“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系“經(jīng)略海洋、布防要域、立體掌握、精準(zhǔn)服務(wù)”目標(biāo)框架下，新一代VTS應(yīng)具備以下基礎(chǔ)特征：

（一）全域感知。包括對船舶目標(biāo)與通航環(huán)境的全域感知。船舶目標(biāo)的全感知需要融合新型雷達技術(shù)、AIS技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，通航環(huán)境的全感知需要融合海事測繪技術(shù)、多功能航標(biāo)技術(shù)等，并結(jié)合大數(shù)據(jù)融合與挖掘技術(shù)，通過多源、多維方式實現(xiàn)。

（二）高效通信。高效暢通的船岸信息交換是新一代VTS的基礎(chǔ)。首先需要充分利用現(xiàn)有國家基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)加強4G/5G海事應(yīng)用，其次充分利用甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（VHF Data Exchange System, VDES）、北斗短報文系統(tǒng)和高通量衛(wèi)星等通信技術(shù)，構(gòu)建高效協(xié)同的新一代VTS通信體系。

（三）系統(tǒng)智能。新一代VTS應(yīng)是一套智能系統(tǒng)，需要處理水域現(xiàn)場數(shù)據(jù)的同時，更需要表示、獲取、存取、處理水域現(xiàn)場的“知識”，通過自組織性與自適應(yīng)性構(gòu)建良好的水域環(huán)境適應(yīng)能力，實現(xiàn)交通組織與通航服務(wù)的智能化。因此，新一代VTS需要處理海量多元數(shù)據(jù)的同時，還需要利用數(shù)字孿生、人工智能等技術(shù)構(gòu)建完整的知識處理系統(tǒng)。

四、新一代VTS的體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

（一）體系架構(gòu)

1. 功能層面：新一代VTS需融合更多海上交通態(tài)勢和目標(biāo)感知手段，包括對新型雷達技術(shù)、AIS、船舶遠程識別與跟蹤系統(tǒng)（Long Range Identification and Tracking of ships, LRIT）、衛(wèi)星AIS、衛(wèi)星遙感技術(shù)和水文氣象感知等技術(shù)的應(yīng)用，同時增強船岸雙方暢通高效的數(shù)據(jù)交換能力，拓展應(yīng)用VDES通信技術(shù)、衛(wèi)星窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、雙向語音通信和標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。

2. 業(yè)務(wù)層面：新一代VTS需強化基于人工智能的海上交通流大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、海上交通態(tài)勢預(yù)測預(yù)警技術(shù)和航行安全決策技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。在服務(wù)層面，全面支持“E航海”關(guān)鍵服務(wù)尤其是VTS相關(guān)服務(wù)能力，配合海上水面自主船舶（Maritime Autonomous Surface Ships，MASS）系統(tǒng)發(fā)展計劃增強海上數(shù)字化智能交通管理能力。

（二）關(guān)鍵技術(shù)

從技術(shù)層面，新一代V TS符合我國“十四五規(guī)劃和二〇三五年遠景目標(biāo)”中定義的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)“新一代信息技術(shù)”和“海洋裝備”發(fā)展要求，具體涉及“新型雷達技術(shù)”“數(shù)字通信技術(shù)”“多模式遙感技術(shù)”“人機智能交互技術(shù)”“交通智能組織技術(shù)”等核心技術(shù)，屬于典型的“卡脖子”技術(shù)。因此，新一代VTS的建設(shè)需要突破一系列關(guān)鍵技術(shù)裝備，見表1。

表1 建設(shè)新一代VTS需要突破的關(guān)鍵技術(shù)和裝備

五、新一代VTS的建設(shè)路徑

（一）積極推動新一代VTS“卡脖子”項目落地，重點圍繞國產(chǎn)VTS雷達裝備、國產(chǎn)海圖制圖軟件系統(tǒng)、通導(dǎo)遙一體化技術(shù)、VDES核心網(wǎng)系統(tǒng)與裝備、VSAT寬帶衛(wèi)星自組網(wǎng)技術(shù)與裝備、海量多元數(shù)據(jù)一體化融合技術(shù)等開展攻關(guān)。

（二）按照全要素水上“大交管”建設(shè)方案，全面推進體制機制改革，為新一代VTS在港區(qū)、沿海、深遠海的分級分層應(yīng)用提供牽引保障。

（三）充分利用“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系建設(shè)成果，全面融入新一代智能航運系統(tǒng)建設(shè)，以新一代VTS構(gòu)建水上交通運輸全球管控中心，實現(xiàn)港口、航運與海事管控中心的一體化管理。

六、結(jié)語

新一代VTS具有全域感知、高效通信、系統(tǒng)智能的基本特征，需在現(xiàn)有VTS基礎(chǔ)上，通過擴大融合數(shù)據(jù)來源和范圍，拓展采用衛(wèi)星等多種通信方式，通過技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用和全要素水上“大交管”改革建設(shè)，實現(xiàn)對深遠海的監(jiān)管覆蓋，進而通過構(gòu)建智能化的系統(tǒng)構(gòu)建面向全球的新一代智能航運系統(tǒng)，形成水上交通運輸全球管控中心。

要重點解決國產(chǎn)VTS雷達裝備、國產(chǎn)海圖制圖軟件系統(tǒng)、通導(dǎo)遙一體化技術(shù)、VDES核心網(wǎng)系統(tǒng)與裝備、VSAT寬帶衛(wèi)星自組網(wǎng)技術(shù)與裝備、海量多元數(shù)據(jù)一體化融合技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，推動新一代VTS“卡脖子”項目落地，并按照全要素水上“大交管”建設(shè)方案，為新一代VTS在港區(qū)、沿海、深遠海的分級分層應(yīng)用提供牽引保障。

“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系建設(shè)要全面融入新一代智能航運系統(tǒng)，以新一代VTS推動構(gòu)建水上交通運輸全球管控中心，實現(xiàn)港口、航運與海事管控中心的一體化管理。