海洋环境科学

基于系统的全球智能海船助航系统构想 

来源:海洋环境科学 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-06-27

全球海洋观测系统(Global Ocean Observing System,GOOS)是全球地理观测系统(GEOSS)的一部分,于1992年,在世界气象组织(WMO)、联合国环境规划署(UNEP)和国际科学协会理事会(ICSU)的协助下,由政府间海洋委员会(IOC)执委会正式提出建立。其目标旨在建立一个统一、协调、能够实现资料和产品共享的国际系统,从而提供海洋资料和信息,使人们能安全、有效、合理、可靠地利用和保护海洋环境、进行气候预测和海岸管理。

GOOS系统及其对海船助航的局限性

GOOS的产品丰富,涉及面广,涵盖了海平面变化、洋流地点和强度、异常高浪、海冰、要害海藻、渔业服务、干旱地区雨量、越冬期长度和寒冷状况、疾病爆发可能性等多个领域。其用户涉及政府、环境管理部门、业务服务部门(如航海、港口、保险、搜救等)、航运部门(如石油天然气业、航运业、渔业、测量业、建筑业等)、企业(如旅游公司、拖捞公司等)及个人(如冲浪运动员、潜水员、钓鱼者、旅游者等)。

GOOS的建设与完善有助于改善风、海浪和海冰的预报,改善暴风雨、大浪、浪涌的警报,改善港口的管理、离岸的设计和业务,有助于海轮的行程安排和海上娱乐活动,改善不良水质的探测,有助于渔业和水产业的管理,改善气候预报,改善为农业、能源业和水利业的降雨和温度的预报,有助于疟疾等流行病的预防等。

GOOS的执行主要依靠GOOS项目办公室、海洋学和海洋气象学技术联合委员会(JCOMM)、GOOS的各区域性联盟(简称GRAs)、区域性海洋观测系统(ROOS)以及区域性近岸海洋观测系统(RCOOS)来完成。其中,GOOS项目办公室是GOOS系统的组织和协调核心机构,办公室总部设在联合国教科文组织(UNESCO)的政府间海洋委员会(IOC)内部,位于法国巴黎。JCOMM是一个跨政府的技术专家组织,其功能是协调国际间海洋地理和海洋气象观测活动、进行数据管理和服务、联合气象和海洋地理方面社团的专家、加强技术和能力建设。GRAs是区域性的海洋观测系统,一般是跨国性质。ROOS和RCOOS是规模比较小、通常范围局限为一国之内的观测系统。

综合来看,GOOS系统对于海船助航还有一定的局限性。

1、对于海船航线而言,GOOS系统的全球分布很不均衡。由于GOOS系统最初的目的是观测海洋气象和环境,为防止海洋灾害和渔业生产等服务,这就使得其该系统的浮标、潜标等探测单元的分布主要集中在沿海港口附近。这些探测单元分布的局限性限制了其为远洋船舶提供服务。如果能将观测点覆盖到所有的海船航线上,就能利用这些探测单元为海船提供有用的数据。

2、GOOS系统不能向海船提供实时船舶定位。GOOS系统可以提供洋流、水温、气象、地震和海啸等海洋环境参数,这些数据对海洋船舶有一定的助航作用,但目前还不能为船舶提供像全球定位系统GPS和北斗系统BDS一样的定位功能。如果利用GOOS系统的观测单元为船舶提供相应的位置信息,通过这些观测单元的联网,就能提供精确的全球船舶位置信息。

3、 GOOS系统不能与海船实时联网通讯。GOOS系统主要是观测海洋参数的,这些参数要传给岸上相关单位,有的需要打捞潜标等操作,回去后读取其内部的数据,有些观测单元有简单的通讯功能,但不能实时、快速与海洋船舶进行通讯交流。也就是说GOOS系统目前的联网程度远未达到海船所需要的程度。

4、GOOS系统不能监控全球船舶的实时航行数据。GOOS系统目前主要针对海洋环境进行数据监测,几乎不对海上航行船舶的航行数据进行监测。如果能同时监测全球海上航行船舶的数据,就能实现VTS的功能,联网后可实现远强于VTS的功能。

5、GOOS系统不能向海船及时提供海洋气象数据。GOOS系统虽然可以测取海洋环境数据,但到目前为止,几乎不向海上航行船舶提供这些环境数据。船舶获取气象信息主要通过气象卫星云图以及船上自己的观测,如果GOOS系统能全面提供其所观测到的海洋环境数据,无疑对船舶航行有极大的帮助。

全球智能海船助航系统概述

随着海船自动化的程度越来越高,智能船舶和无人驾驶船舶一定会是未来船舶的发展趋势。船舶需要智能化,除了提高船舶本身的智能水平外,还需要覆盖全球海洋的智能助航系统。从系统的结构框架来看,该系统的组建可以有几种方法:一是在全球海洋区域布置全新的检测系统;二是利用现有的全球海洋观测系统,进行适当的补充改造和升级。无论从经济性和高效性来看,后一种是最便于实现的方案,即在GOOS系统的基础上建立起全球智能海船助航系统(Global Intelligent Navigation System,GINS)。

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