長江電子航道圖虛擬航標的類別與顯示研究

　　摘 要：近年來，隨著電子技術的發(fā)展，電子海圖以及信息顯示系統(tǒng)(Electronic Chart Display and Information System，ECDIS)和長江電子航道圖的廣泛應用，虛擬航標技術取得了突破性進展。本文主要介紹了長江電子航道圖虛擬航標的概念和類別，探討了長江電子航道圖虛擬航標和實體航標的優(yōu)勢和劣勢， 并參照了目前兩大類虛擬航標顯示符號方案，結合我國虛擬航標顯示方法和長江電子航道圖自身特征，提出一套長江電子航道圖虛擬航標符號顯示方案。

　　關鍵詞：虛擬航標;數(shù)字航道;長江電子航道圖;顯示符號

　　1 前言

　　航標是一種在船舶外部設置和運行的設備或系統(tǒng)，能為船舶航行安全提供幫助并在一定程度上提高了船舶交通效率。在傳統(tǒng)的視覺航標系統(tǒng)中，尤其以燈浮、燈塔和燈船等設施實現(xiàn)對航海者的幫助[1]。但是，由于視線、天氣、障礙物、航標故障等因素，航標的助航功能會受到影響。因此，隨著航運的快速發(fā)展，我們對航標的助航功能和管理的要求也越來越高。虛擬航標的出現(xiàn)極大地推動了航海技術領域的發(fā)展，為船舶導航提供了新的方式。

　　由于虛擬AIS航標直接在軟件設置，位置精準度高，不需要占用實際航道位置，給駕駛員以輔助信息提示，從而確保船舶順利通往航道水域，取到了較好的導助航效果[2]。目前，虛擬AIS航標已在我國沿海大連、天津、青島等海域及長江口得到了廣泛應用，僅東海海區(qū)的虛擬 AIS航標數(shù)目已經(jīng)達到 130多個。我國內(nèi)河虛擬航標仍處于探索研究階段，為發(fā)揮虛擬航標優(yōu)勢，在我國內(nèi)河船舶逐步配置AIS收發(fā)及顯示設備以及電子航道圖技術不斷發(fā)展的基礎上，內(nèi)河虛擬航標的應用條件已初步具備，相關研究應用需加快開展。

　　從理論上而言，我們可以將長江干線航道目前存在的虛擬航標分為三種：AIS虛擬航標、基于長江數(shù)字航道的虛擬航標——長江電子航道圖虛擬航標和基于長江電子航道圖APP的虛擬航標——電子圍欄。AIS虛擬航標主要用于12.5米深水航道[3]，電子圍欄城陵磯至武漢河段深水推薦航道試運行期間用過，使用較多且最有可能推廣應用的是長江電子航道圖虛擬航標。它是指在電子航道圖中用規(guī)定符號標示的、通過電子航道圖數(shù)據(jù)更新向特定用戶(安裝了該電子航道圖應用終端的用戶)發(fā)布的物理上不存在的航標。該虛擬航標以電子航道圖為基礎，相比AIS虛擬航標設置更簡單。2003年，長江航道局啟動了長江電子航道圖的研發(fā)工作，至今長江電子航道圖已從1.0版發(fā)展到3.0版。根據(jù)長江航道局2014年6月發(fā)布的《長江電子航道圖系統(tǒng)運行條件下航道維護技術規(guī)范》，基于長江電子航道圖的虛擬航標主要適用以下三種情況：

　　①航道條件發(fā)生變化、電子航道圖更新周期內(nèi)變化的區(qū)域;

　　②進港航道、碼頭前沿等無法布設的實體航標的區(qū)域;

　　③航道內(nèi)突發(fā)事故，不能及時通過實體航標標示的區(qū)域。

　　隨著長江電子航道圖的不斷升級，長江電子航道圖虛擬航標也在逐步投入應用，但目前仍無一個統(tǒng)一的長江電子航道圖虛擬航標分類和顯示規(guī)范，加強這方面的研究無疑將有利于其在整個長江干線航道的推廣應用。

　　2 虛擬航標的概念及特點

　　2.1虛擬航標的概念

　　根據(jù)國際航標協(xié)會(IALA)的定義，虛擬航標是指物理上不存在，由經(jīng)授權的助航服務提供部門發(fā)布能在導航系統(tǒng)中顯示的數(shù)字信息物標。它是繼視覺航標、音響航標、無線電航標之后國際航標學會認可的，旨在提升和增強航標管理機關的航標助航服務能力的現(xiàn)代化技術手段。IALA于2010年3月頒布了虛擬航標實施指南(IALA Guideline No.1081)，通過對虛擬航標技術的分析，旨在使航海者正確理解虛擬航標技術特性，這為基于長江電子航道圖的虛擬航標的應用提供了重要的理論和實踐依據(jù)。

　　我國沿海多采用AIS發(fā)布虛擬航標，應用AIS虛擬航標的目的在于通過下述措施提升助航服務，加強航行安全和提高航運效率：

　　(1)提供一種在AIS和船用雷達顯示器(與AIS連接)上辨識航標的可靠與全天候的方法;

　　(2)補充航標現(xiàn)有信號;

　　(3)發(fā)射浮標準確位置;

　　(4)指示浮標位移;

　　(5)為船用雷達提供基準點;

　　(6)為雷達提供補充服務;

　　(7)標記或勾畫航跡、航路;

　　(8)標注近海建筑物;

　　(9)提供氣象、航道路況等數(shù)據(jù);

　　(10)監(jiān)視航標狀態(tài);跟蹤移位航標;辨識碰撞航標的船舶;實時收集航標狀況;遙控改變航標參數(shù)等。

　　2.2長江電子航道圖虛擬航標與實體航標特點

　　隨著長江電子航道圖的應用，長江電子航道圖虛擬航標已應用在長江干線中下游重點航段。

　　其應用范圍主要在以下2個方面：

　　(1)作為常設標志使用，如錨泊區(qū)、警戒區(qū)、安全水域等專用標志、通航分道劃分標志以及作為航行標志用于某些不適于設置實體航標的狹窄水域。

　　(2)作為臨時標志使用，如發(fā)生水上交通事故時臨時標示沉船等危險點或避險水域等。

　　實體航標是指物理上存在，以特定的標志、燈光、聲響或無線電信號等，供船舶確定船位、航向，避離危險，使船舶沿航道或預訂航線安全航行的助航設施。虛擬航標是指物理上不存在，由經(jīng)授權的助航服務提供部門發(fā)布能在導航系統(tǒng)中顯示的數(shù)字信息物標。虛擬航標和實體航標都可用來指示航道、供船舶定位、標示危險區(qū)、供特殊需要。

　　虛擬航標與實體航標優(yōu)劣勢分析如表1 所示。

　　虛擬航標的應用具有綠色環(huán)保、經(jīng)濟、快捷、可靠、導航精度高和構成實體航標的有效補充等優(yōu)點。在標示航行條件頻繁變化的動態(tài)區(qū)域以及設置實體航標不可行或不可能的情況下，虛擬航標作用尤其明顯。例如，在布設常設虛擬航標前，可臨時設置虛擬航標標示航行危險物，及時提醒附近來往船舶。此外，虛擬航標可用于標示航行條件頻繁變化的區(qū)域，這些區(qū)域需要動態(tài)標識。

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