AIS虚拟航标的应用和发展

    赵家松

    摘 要：我国沿海航标以视觉航标和无线电航标为主。近年来，随着AIS技术的日益成熟和广泛应用，作为一种新型助航标志，虚拟航标的应用与推广极大地改变了现有的航标设置、维护与管理现状。本文从两个方面简要阐述了虚拟航标的定义及应用，对比虚拟航标与传统航标的优劣性，根据目前虚拟航标的应用状况，推想虚拟航标的应用前景。

    关键词：虚拟航标；实体航标；助航；AIS

    中图分类号：U644 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）04-0020-02

    在网络科技的时代，航标作为标示航道方向、界限与碍航物的标志，也正在走向虚拟化。虚拟航标的应用实现了航标信息的数字化，不仅有助于航行在港口与航道中的船舶实时、准确地获取信息，还有助于航标管理部门对航标实时地进行管理。

    目前，中国沿海的AIS岸基网络系统已经很完善，能够形成沿海全覆盖。中国海事局规定中国籍500总吨以下沿海航行船舶在2011年1月1日之后的第一次年度检验之前配备A级或B级AIS系统。中国籍内河航行船舶在2011年7月1日之后的第一次年度检验之前配备A级或B级AIS系统。

    1 虚拟航标的定义

    虚拟航标综合应用了计算机技术、电子海图技术、AIS技术和GPS卫星导航技术等先进的现代高科技技术，是一个高科技产物，由虚拟航标及相关附属设备构成的系统称为虚拟航标系统。

    广义上讲，虚拟航标是指在电子海图上以助航标志图示标识出来的没有实物的航标；狭义来讲，虚拟航标分为两种：一种是有实体的虚拟航标。是指在远离航标的地方安装AIS设备，该AIS设备往往只包含AIS发射机，没有接收部分，只负责将该航标的位置信息发送给附近的船舶，该信号可以在船舶上集成了AIS与ECDIS的显示设备上进行显示，为船舶提供精确的航标位置等助航信息，为船舶提供导航服务。这类航标的主要目的是为了延长AIS设备的使用年限。另二种是无实体的虚拟航标，是现实中并不存在的航标，只是航道相关部门在电子海图上相应位置设置了一个虚拟的AIS航标，在该航标附近都可以接收到该航标信息，从而起到警示作用。

    2 虚拟航标的应用

    目前虚拟航标广泛应用于监管其管辖水域的船舶，不仅具有实体航标指引船舶的功能，也可以帮助航标监管部门对相关航标进行监控，及早发现航标的问题或者故障并及时解决。虚拟航标的具体应用包括以下几个方面。

    2.1 指引船舶航行

    首先，作为一种航标，与实体航标一样，虚拟航标最重要的作用就是作为航道界限、方向以及碍航物的标志，指引船舶安全航行。有实体的虚拟航标与传统航标一样，不能体现虚拟航标的优点。无实体的虚拟航标在指引船舶安全航行方面则可以实现随时设置，随时撤销，具有节省时间、人力物力财力等优点。如下图为我国首座虚拟航标在辽宁水域投入使用。这座虚拟航标位于东经121°59′03.34″、北纬38°57′22.77″，名称为“XIAN JIAO ISOLATED DANGER”，为孤立危险物标。通过大连老铁山、黄白嘴AIS基站每分钟向AIS用户播发助航信息，为AIS标准标志符号。

    2.2 对特殊区域进行界定

    对于锚泊区、浅水区以及事故发生区可以采用虚拟航标进行界定。例如当某水域发生海上交通事故造成船舶沉没时，相关部门应该在该水域附近设置一定的设施来提醒附近过往船舶避开该区域，合理安全航行。如果设置实体航标，不仅需要相关工作船舶前去放置航标，这不仅耗费人力物力，而且该时间段内经过的船舶也可能会遇到危险。使用虚拟航标就会改变这一状况，当事故发生后，相关单位工作人员就可以利用计算机在该水域相应地点设置若干座虚拟航标，在第一时间对过往船舶发出警告。打捞工作完成、工程船离开后，再在计算机上撤销所设置的虚拟航标，这不仅大大提高了相关部门的应急反应能力，还大大减少了設置实体航标所耗费的人力物力。

    2.3 优化航标配布

    对于一些特殊航道，如通航环境极其复杂的水域，仅仅设置实体航标难以满足实际的需求，还会导致航道更窄，通航环境更差，这就需要设置虚拟航标以确保该水域船舶顺利安全航行，以保证船舶的安全航行。

    3 虚拟航标与传统航标的优劣性分析虚拟航标的优势

    3.1 虚拟航标的优势

    3.1.1 虚拟航标大大降低了航标的设置、维护成本

    设置实体航标，不仅耗费人力物力，而且还花费时间，不能实现第一时间到达相关区域设标。虚拟航标的研发与利用不需要这些繁琐的过程，这不仅大大降低了航标的设置、维护成本，还减少了能源损失与环境污染。

    3.1.2 虚拟航标改变了以往使用视觉航标的被动局面

    视觉航标是由船舶上工作人员自行发现该航标灯闪烁等信息。如果遇到大风、大浪或者雨天雾天，能见度低，船员不能及时发现航标灯，就会形成一定的安全隐患。虚拟航标的设置将会改变这一现状，为船舶的安全航行提供了保障。

    3.1.3 可以解决实体航标移位的问题

    实体航标有一定的漂移范围，如果超过了这个范围，航标的指示作用已经不准确，或许可能会造成错误指引。虚拟航标一旦放好，就确定了该位置，不可能发生移动，这就彻底解决了航标移位的问题。

    3.2 虚拟航标的局限性

    3.2.1 要求船舶必须配备有AIS与ECDIS设备

    虚拟航标要想有效利用起来，对设备的依赖性比较强。由于是需要船员在电子海图上看到标志，以及AIS的消息传递作用，要求船舶必须配备有电子海图以及AIS接收仪器，而目前并不是所有船舶都配备有电子海图。这就造成了虚拟航标使用的局限性。

    3.2.2 使用起来有风险

    虚拟航标的使用过程使用AIS进行电文传输，而AIS在使用过程中必须要保证其可靠性。如果仪器损坏或者AIS信息过载就可能会导致虚拟航标使用的危险。

    3.2.3 缺乏相关标准

    目前虚拟航标的使用还没有相关的规定，没有进行明确的定义。许多应用只是相关单位有需要才进行使用，相关部门并没有规定必须在什么条件下才可以使用，这个可能会造成一定的混乱。

    3.2.4 使船员的仪器依赖性比较强

    目前，一般船舶都配备两台AIS设备，尽量在看到相关水域的虚拟航标时，能够再查看船上另外一台AIS设备进行确认。但仅相信电子海图上的虚拟航标，而不进行考究，船员的实际应用能力都会不断下降。

    4 虚拟航标的发展前景

    4.1 利用虚拟航标发送水文气象等助航信息

    虚拟航标的应用不仅仅可以实现航行警告、指示的功能，在必要的时候，也可以作为水文、气象等信息的发布平台，提供航标所在水域天氣、潮汐和海况数据，为过往船舶提供更多的助航服务。

    4.2 不能替代实体航标，虚拟航标只能作为虚拟航标的补充

    虚拟航标并不是作为一项以削减成本为目的的开发项目，它将无法取代现有的实体航标。未来的发展趋势肯定是虚拟航标的数量越来越多也越来越重要，但是由于虚拟航标的局限性，相对于虚拟航标来说，实体航标还是具有一定的优势，虚拟航标要取代现有实体航标是不可能的。

    4.3 虚拟航标要与其他助航设施协调好，为过往船舶提供助航信息

    虚拟航标的指示作用单一，在未来，可以考虑将虚拟航标与其他助航系统联合起来，共同协作，为船舶提供更好的助航服务。

    参考文献：

    [1]海船舶〔2010〕156号，关于印发《国内航行船舶船载电子海图系统和自动识别系统设备管理规定》的通知

    [2]国际航标协会.AIS在航标中的应用建议案.船用导航雷达，2004（4）

    [3]黄艳玉，张杏谷，魏武财.虚拟航标及其应用[J].中国水运，2006（11）：126-127

    [4]魏武财，张杏谷.基于AIS的虚拟航标信息系统[J].中国水运，2006（11）：126-127

    [5]徐峰.虚拟航标在长江航道中的应用[J] 水运工程，2012（3）：119-123

    [6]徐力，朱小浩.虚拟航标在厦门港海沧航道的应用探讨[J].航海技术，2010（6）：46-47.