浅谈导标设计中容易出现的误区及几点建议

张海波

摘 要：本文通过对导标设计规范的理解，结合船舶航行对导标导航效能的实际需求，分析设计导标应考虑的因素，对导标建设的规模提供依据，避免因设计上的误区造成投资过大而带来浪费。

关键词：导标 设计 误区 建议

1.前言

随着社会经济的高速发展，海上运输越来越受到重视，港口基础建设的投入逐年以两位数的速度在增长。船舶越来越向大型化、集约化发展，航道不断得到拓宽和浚深，以及不断向外延伸。船舶的大型化、航道的延伸等新的发展变化对导标的建设提出新的要求和挑战。

在许多情况下，由于导标的建设地点越来越受到限制，如许多航道的通视条件受到影响、陆地资源越来越少，致使导标不得不从陆地迁至在海上建设。

另外，由于气象条件和环境因素的原因，如港口建设所产生的尘埃、大气中越来越多的雾霾、码头及周围环境灯光的影响等等，所以在设计导标时，视觉能见度应按实际的为依据。

以上情况将直接关系到导标建设的规模和投资。因此，分析导标在设计上的误区，避免因此造成规模的不合理和投资上的浪费显得很有必要。

2.导标设计中的误区

（1）航道有多长，导标的导航距离就应有多长。有的航道全程需有导标导航，但并不是全部设置导标的航道都需全程导航。航道有以下情况的，不必完全按照航道的长度来界定导标的导航范围。

①航道入口附近水域比较宽阔，水深也比较深，通航密度也不算太大，且有等浮标作为助航设施。在此附近航段往往不需要有导标来导航。

②在航道末端，或离码头比较近的航段，也未必需要导标导航。因为接近码头，其附近的各种建筑物及固定设施都比较明显，对导标的需求显然不那么迫切。

另一种情况是，导标间距因条件限制不能加大时，前、后导标垂直张角可能难以实现既要符合规范，又要兼顾全程范围。举例：某导标前标高20m，后标高25m，导标间距400m，船舶眼高15m。根据张角公式：

可算出观测者距离前标8000m与800m的垂直张角分别是3.2′和15.8′，前者符合规范，而后者不符合规范。

所以，前、后导标间距没有调整空间的情况下，只有放弃航道末端的一定距离，不纳入导标的导航范围。

③一般气象条件下，导标的导航距离应在气象视距范围内。虽然导标设置规范中要求导标设置应具备以下地理环境：航道轴线延长线的一方，在目视距离内（一般不大于18.5km）伸向陆地或具有设标条件的水域。但是，18.5km是值得商榷的。由于港口生产建设等原因，大多数情况下，目视距离远远达不到这个距离，一般经验显示，目视距离能够达到10～15km就相当不错了。换句话说，一般情况下，设计导标时，不必太刻意要求其导航距离超过15km。

除此之外，现代航行技术已得到长足的发展，电子海图、自动导航技术、多功能标绘导航雷达、DGPS、AIS等的应用，逐渐使目视航标（包括导标）的作用有所弱化。这也说明，导标要起到全程导航功能并不见得有那么迫切的需要。

（2）导标应适用于各种大小船舶的导航需求。不同吨位的船舶，其眼高和船舶宽度则不同，进而推算的导标高度、标牌尺寸、张角、前后标距离也不同。这样建设规模及投资也不同。因此，应充分调研和论证适用船舶的类型。多数人工浚深的航道，由于投资的限制，往往设计为大型船舶单向通航，小型船舶双向通航作为航行需求的前提。

以防城港三牙航道导标为例（此对导标在上设计90年代由防城港务集团建设，规模小，高度矮，基础和标体简陋，计划重新设计建设）。除20万吨级以外，进出防城港的其它所有船舶都必经此航段。该航段设计最大船型为10万吨级单向通航，千吨级船舶可双向通航。因此，重新设计导标时，首先考虑导标轴线因与航道轴线重合，为大型船舶而且在航道中线航向的船舶提供导航服务。显然，不必考虑千吨级船舶。如果大小船舶都考虑的话，前后标的垂直张角不能都满足规范要求，根据张角的公式：

已知：前导标高程20m，后导标高程25m，前后标距离300m，观察距离8000m。分别以眼高18m和5m为例，通过计算得垂直张角分别为α=2.04′和1.8′，显然，前者符合规范，而后者则不符合规范。

以上结果表明，导标设计应有船舶类型的针对性。一般情况下，建设适用于各种类型船舶的导标不大现实。

（3）船舶眼高越高，导标就应该建得越高。

①前导标极限高程的公式如下：

式中：h。——满足地理视距需要的前标极限高程（m），即观察者通过水天线的视线在前标标位处的高程，自平均大潮高潮面起算；

Ds——前标至搜寻区起点的距离（m），即前标至使用段起导点与使用段起导点至搜寻区起点的距离之和，后者可取自前标至使用段起导点距离的10%～20%，根据具体情况可适当增减；

e——观察者眼高（m）。

②后导标高程公式（后标至使用段某点的距离小于8000m时）如下：

式中：H——后标标顶高程（m），自平均大潮高潮面起算；

h——前标标顶高程（m），自平均大潮高潮面起算；

D——观察距离（m）；自前标至使用段某观察点的距离；

d——导标间距（m）；endprint

α——前后标标顶垂直张角（′）；

e——观察者眼高（m）。

从前标公式可以看出，眼高越高，h。反而越小。

对于后导标高程来说，举例如下：

假设前导标高程20m，前后标距离500m，观察距离8000m，α为3′，眼高分别为8m和15m。则通过计算得后导标高程分别为：28.1m和27.3m。这个例子说明，船舶眼高越高，后导标高程不一定就越高。

3.认清设计上的误区，避免导标建设规模及投资不必要地扩大

因陆地资源越来越有限，很多导标都要在滩涂或水中建设，成本大大增加。导标选取适当的高度和规模尤其重要。

（1）考虑能见度的因素。①船舶眼高地理视距大于能见度距离时，取能见度作为起导距离。由于各地空气环境逐年变差，雾霾天气不断增多，港口背景灯光的影响，造成大多数气象条件下的能见度远远达不到标准能见度水平，当船舶眼高地理视距大于能见度距离时，应取实际一般能见度作为导标起导点距离。②前导标至航道入口距离大于能见度距离时，取能见度作为起导距离。如某航道入口至前导标距离20km，而当地能见度同上只有15km，同样的道理，导标的起导点最大只能选取15km。

（2）考虑航道入口的开阔水域的因素，选取确实需要的导航范围。由于航道狭窄，才需要设置导标。但是，在一些自然形成和人工开挖相结合的航道，往往航道入口附近比较开阔，船舶航行此处通常不需使用导标，这种情况下，起导点最好从真正需要导航的位置起算。起导点越长，前导标的极限高程就越高。海上建设导标，考虑的因素比较多，也比较重要，如海浪、台风等因素，建设规模增大一点，投资就可能增加很多。

举例：如为某航道设计导标，前标至搜寻点距离为20km，多数情况下气象能见度只有15km，代表船型眼高为8m。求前标的极限高程。

根据前导标极限高程公式：

e=8m，Ds分别用20km和15km代入，结果分别为5.3m和1m。即前者需要建5.3m高的基础，后者只需要建1m高的基础。前、后标的其它标体、标牌在此不一一计算。但完全可以看出其建设规模和投资是完全不同的。

4.结束语

经过以上分析，在设计导标时，建议遵循如下两条原则，以达到导标建设和投资的合理性：

（1）“掐头去尾”原则。必要时，航道的前端和末端可以不纳入导标的导航范围。但应以下列因素为前提：

①航道太长，超出多数气象能见度范围；②船舶眼高地理视距大于多数气象能见度；③航道的前端和末端有着其它良好的助航条件、比较开阔的水域。

（2）“重大轻小”原则。航道的尺度基本都是按照最大通航船舶来设计的，船舶类型不同，其眼高也不同，因此，应以设计最大通航船舶的眼高作为导标设计的依据。设计的导标可能只满足代表船型使用，而不满足其它小型船舶使用，这是正常的。

参考文献：

水运工程导标设计规范.endprint