文|盧紅洋 劉麗嬌

中國交通通信信息中心

一、引言

珠江是我國第二大通航河流，由西江、北江、東江干支流及珠江三角洲諸河組成，形成“三江匯流、八口出?！钡乃堤攸c。珠江航運作為我國華南、西南地區(qū)重要的水上運輸大通道，已經(jīng)成為我國西南內(nèi)陸地區(qū)與粵港澳地區(qū)經(jīng)濟互補、協(xié)調(diào)發(fā)展的重要紐帶，保障珠江航運的通行安全對維護國家安全具有重要意義。

2017年2月，國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》提出“加強全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航、授時等服務(wù)對車聯(lián)網(wǎng)、船聯(lián)網(wǎng)以及自動駕駛等的基礎(chǔ)支撐作用”、“拓寬北斗模塊在港口運營、船舶監(jiān)管等方面的應(yīng)用”。2017年5月，交通運輸部印發(fā)的《珠江水運發(fā)展規(guī)劃綱要》提出“深化泛珠三角區(qū)域合作，強化區(qū)域內(nèi)各種運輸方式的銜接，構(gòu)建安全、低碳和便捷的綜合交通運輸體系，需要進一步加快珠江水運科學(xué)發(fā)展，努力打造第二條黃金水道”。

本文介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在珠江航運的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題，指出珠江航運有望實現(xiàn)北斗應(yīng)用全覆蓋，并為珠江航運的發(fā)展提供更高精度、更為可靠、更加多樣的服務(wù)和保障。

二、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在珠江航運的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，珠江航運主要采用GPS、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、水位自動監(jiān)測、航標(biāo)遙控遙測等技術(shù)手段監(jiān)控船舶動態(tài)位置。珠江航運現(xiàn)階段的導(dǎo)航設(shè)備大部分采用GPS單模定位，其定位精準(zhǔn)度容易受天氣和位置影響，部分地區(qū)開始安裝使用北斗系統(tǒng)。

基礎(chǔ)設(shè)施方面，珠江口是粵港澳大灣區(qū)重要的航運水域，也是華南地區(qū)通航密度最高、通航環(huán)境最復(fù)雜和通航安全保障壓力最大的水域之一，對水上交通運輸安全需求十分迫切。2017年，珠江口建設(shè)了10個北斗CORS基準(zhǔn)站，通過北斗網(wǎng)絡(luò)RTK、DGNSS等技術(shù)手段，利用移動通信，實現(xiàn)了我國沿海300km范圍內(nèi)的廣域米級、分米級導(dǎo)航和50km區(qū)域范圍厘米級實時精密定位增強信息服務(wù)，為航海安全和應(yīng)急指揮提供了通信保障。2019年6月，珠江口的擔(dān)桿水道上，采用國產(chǎn)北斗航標(biāo)遙測遙控設(shè)備的大型燈船成功投放（見圖1），有效降低了珠江口擔(dān)桿水道東向交通流通航環(huán)境復(fù)雜、船舶航行無序的風(fēng)險。目前已建設(shè)北斗數(shù)據(jù)接收中心1座，北斗航標(biāo)遙測遙控設(shè)備575臺，預(yù)計兩年內(nèi)北斗航標(biāo)遙測將覆蓋粵港澳大灣區(qū)和主要航道。

圖1 擔(dān)桿水道北斗航標(biāo)遙測燈船

系統(tǒng)建設(shè)方面，國內(nèi)首家將北斗衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用到內(nèi)河船閘過閘的廣西西江船閘運行調(diào)度中心建成并投入使用（見圖2）。西江干線啟用了基于北斗導(dǎo)航的船舶智能過閘系統(tǒng)，社會船舶安裝船載北斗智能終端，船舶水上“ETC”（不停船自動繳費）智能過閘，實現(xiàn)了船舶“一次報閘、連續(xù)過閘、不上岸報到、不停船繳費”的智能過閘和智能航行，為船主提供了高效、優(yōu)質(zhì)的過閘服務(wù)（見圖3）。

圖3 西江北斗船舶智能航行

三、衛(wèi)星導(dǎo)航在珠江航運中存在的問題

雖然珠江航運部分地區(qū)安裝了北斗設(shè)備，但現(xiàn)階段使用的設(shè)備廣泛依賴于GPS定位，且通航環(huán)境復(fù)雜，給船舶航行安全帶來了極大的安全隱患，可能存在以下問題。

1．導(dǎo)助航終端定位依賴GPS，定位精度不高

珠江航運船舶和岸基配備的定位導(dǎo)航設(shè)備如AIS、GPS定位儀、電子航道圖等，其定位手段主要依賴于GPS單點定位，定位精度大致為10～15m，尚難以滿足船舶安全導(dǎo)航、航道測量、港口作業(yè)等精細(xì)化業(yè)務(wù)需求。在狹窄內(nèi)河航道、河床變化快等復(fù)雜環(huán)境中，船舶配備的AIS終端定位無法實現(xiàn)高精度的定位需求，航行安全無法保障。航道工程建設(shè)中，航道勘測、施工和疏浚等過程均需要精確測量航道地形圖，測量精度要求達到厘米級，但是傳統(tǒng)航道測量定位手段的測量精度難以實現(xiàn)。在港口集裝箱調(diào)度管理方面，需要借助高精度導(dǎo)航定位技術(shù)來確保輪胎吊精確地按最優(yōu)軌跡行駛，快速到達指定集裝箱位置開展集裝箱吊裝自動作業(yè)。

2．通航環(huán)境復(fù)雜，航行安全有待提升

珠江航運具有水文情況復(fù)雜、通航密度大、船舶疏浚難度系數(shù)大等通航特點，尤其在惡劣天氣下，給船舶航行造成了極大的安全隱患。除此之外，珠航的航道寬度、深度、彎曲角度、交叉狀況等都將影響航行安全。珠航復(fù)雜的通航環(huán)境對高精度船舶動態(tài)監(jiān)測、避碰預(yù)警、高精度導(dǎo)航、險情跟蹤、船舶智能調(diào)度等提出了更高要求。

3．應(yīng)急船岸通信能力不足

珠江航運對船舶的動態(tài)監(jiān)控手段多基于AIS船臺進行信息回傳，而AIS屬于窄帶通信，在網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋不到的特殊環(huán)境（惡劣天氣影響下或山區(qū)河段、橋涵隧等復(fù)雜環(huán)境），應(yīng)急指揮指令和執(zhí)行反饋情況的上傳下達效率不高，而且 AIS 的數(shù)據(jù)分為動態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)，由于缺乏一定的驗證措施，從而無法判定船岸間發(fā)送的動態(tài)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)急通信時效性和準(zhǔn)確性無法得到保障，珠江航運應(yīng)急船岸信息化能力有待提高。

4．船舶和人員定位管理能力不足

除了有客貨船的應(yīng)急遇險情況，珠江航運還存在捕撈漁民或船員溺水、小排筏失蹤等風(fēng)險，定位能力不足阻礙了相關(guān)部門進行船舶和人員的管理和救援效率。由于目前尚無應(yīng)對該類風(fēng)險的定位手段，公民航道作業(yè)和排筏通航安全無法得到保障，船舶和人員定位能力不足問題急需解決。而北斗系統(tǒng)可以為作業(yè)船舶和人員提供全天候?qū)崟r定位、導(dǎo)航等服務(wù)，滿足管理部門對珠江航運全方位、全天候、無盲區(qū)、無漏洞的動態(tài)監(jiān)控指揮需求。

四、北斗系統(tǒng)在珠江航運的應(yīng)用展望

基于上述可能存在的問題，本文提出利用北斗系統(tǒng)來改善珠江航運現(xiàn)有的通航隱患，實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在珠航的國產(chǎn)化、自主化、安全化。按照“打基礎(chǔ)-做終端-造平臺-謀長遠(yuǎn)”的路線，構(gòu)建北斗在珠江航運應(yīng)用架構(gòu)體系，以實現(xiàn)北斗系統(tǒng)在珠江航運“全覆蓋、可替代、保安全”的目標(biāo)，北斗應(yīng)用架構(gòu)體系見圖4。

圖4 珠江航運北斗應(yīng)用架構(gòu)體系

1．打基礎(chǔ)—建設(shè)珠江航運干線北斗應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施

結(jié)合珠江航運實際業(yè)務(wù)需求和“三江匯流、八口出?！钡乃堤攸c，建設(shè)北斗地基增強系統(tǒng)，沿航道、港口碼頭等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)北斗差分增強基準(zhǔn)站，在復(fù)雜航道的重點區(qū)域建設(shè)北斗信號增強基準(zhǔn)站。同時提供AIS和移動公網(wǎng)等播發(fā)手段，提高船舶定位精度，提升海事監(jiān)管能力，同時為航道測繪、航標(biāo)遙測遙控、航道建管養(yǎng)、港口自動化提供技術(shù)基礎(chǔ)，為珠江航運用戶提供高可靠、高精度的定位與導(dǎo)航服務(wù)。

2．做終端—研制與推廣北斗船載終端

結(jié)合珠江航運實際需求，研制并推廣一體化、高精度船載智能終端，在傳統(tǒng)AIS終端基礎(chǔ)上，擴展移動公網(wǎng)通信功能，實現(xiàn)船岸及時信息交互，使其具備高精度定位、電子地圖數(shù)據(jù)實時更新等功能，并具有較強的擴展能力，可擴展支持船舶過閘、港航企業(yè)管理等非標(biāo)GPS監(jiān)控類船載終端的功能，有效減少船載終端數(shù)量，減輕航運企業(yè)負(fù)擔(dān)。同時，推廣北斗應(yīng)急無線電示位標(biāo)、北斗AIS個人信標(biāo)等應(yīng)急設(shè)備，豐富遇險船舶和人員的遇險報警手段。

3．造平臺——建設(shè)服務(wù)于政府和社會公眾的信息平臺

一是建立基于北斗的船舶位置監(jiān)測服務(wù)平臺，融合西江船舶過閘位置數(shù)據(jù)，為海事監(jiān)管部門提供連續(xù)、可靠、實時的船舶監(jiān)測服務(wù)，促進海事監(jiān)管模式智能化轉(zhuǎn)型；二是建立北斗遇險報警及應(yīng)急指揮平臺，構(gòu)建基于北斗的船岸通信網(wǎng)，實現(xiàn)快速的遇險報警及應(yīng)急響應(yīng)，包括應(yīng)急值守與接警、突發(fā)事件等級確認(rèn)與報送、指揮協(xié)調(diào)、應(yīng)急處置、應(yīng)急解除等業(yè)務(wù)；三是建立北斗航運信息公眾服務(wù)平臺，融合北斗高精度定位、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、電子航道圖等信息技術(shù)，為港航企業(yè)提供船舶調(diào)度、信息發(fā)布、貨物跟蹤等物流服務(wù)，以優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)吸引社會公眾使用北斗終端。

4．謀長遠(yuǎn)——建立北斗應(yīng)用推廣的長效機制

一是研究制定鼓勵或優(yōu)惠政策，引導(dǎo)船方使用北斗終端；二是研究制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，明確船載終端的配備要求及過渡期；三是加快完善北斗終端合規(guī)性檢測環(huán)境建設(shè)，加快北斗船載終端產(chǎn)品推向市場；四是加強終端安裝及應(yīng)用監(jiān)督管理，與企業(yè)安全生產(chǎn)管理掛鉤，逐步實現(xiàn)監(jiān)督管理常態(tài)化運行。

五、結(jié)語

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在交通運輸領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣成效顯著，為珠江航運實現(xiàn)北斗系統(tǒng)的全覆蓋提供了有力支撐。北斗全球系統(tǒng)的全面部署，將為珠江航運建設(shè)提供更高精度、更為可靠、更加多樣的北斗服務(wù)和北斗保障。