吴宇晓
海道测量是人类认知海洋的重要手段,是维护航行安全和保护海洋环境的基础性、前期性工作,在整个国民经济和国防建设中扮演着十分重要的角色。《国际海上人命安全公约》(SOLAS)将开展海道测量和海图制作作为缔约国政府的应尽义务与职责[1]。随着我国挺近大洋、走向深海,发展海道测量事业,尤其是加强深远海作业能力建设,是适应我国海洋强国、交通强国建设的必然要求,也是我国综合实力的重要体现。多年来,我国海道测量事业已取得跨越式发展,但在深远海海道测量能力方面,与西方发达国家相比,仍然存在较大差距。准确把握深远海海道测量基本概念和发展需求,客观分析对比国内外相关领域的现实情况,提出明确、合理的深远海海道测量能力建设思路,对于提升我国海洋测绘整体实力、推动我国走向深海大洋、促进海洋命运共同体建设具有重要意义。
作为现代海洋测绘的重要组成部分和根本基石,海道测量是指以保证航海安全为主要目的,为获取海底地貌、底质、助航物和障碍物等资料,对海洋(包括内陆水域)和海岸特征进行的测量[2]。从技术角度看,海道测量是海底地形测量、海岸地形测量、海洋水文测量、海洋磁力测量的集成[3]。从服务目标看,海道测量包括标准海图(航海图)测量、通航尺度核定测量、应急扫海测量、水下地形监测、水下碍航物测定等工作内容。随着科技的发展及需求的升级,海道测量已从单一的水深测量拓展到综合性测量,其服务对象也扩展至以航海为主的国防、交通、海洋、气象、资源、科研等涉海各领域。
目前深远海的范围还未形成统一的界定。鉴于船舶是海道测量的主要服务对象和作业平台,海道测量的远海范围可参照我国船舶航区[4]界定,即渤海、黄海及东海距岸200海里以远,南海距岸120海里以远(台湾岛东海岸、海南岛东海岸及南海岸距岸50海里以远)的海域。另外,在深海水域开展测量工作的关键在于装备,在测量领域,通常以600米水深作为浅水和深水声学测深仪器的划分标准,因此海道测量的深海范围可参照此标准界定,即600米以深海域。综上所述,我国深远海海道测量范围主要分布在东海和南海海域,以及国际海上战略通道水域。
随着“海洋强国”“交通强国”战略和“21世纪海上丝绸之路”倡议的深入推进,我国加快了挺进大洋、走向深海的步伐,对深远海海道测量相关产品和服务的需求相对迫切。
首先,远洋运输在我国外贸发展中占有举足轻重的地位,90%的外贸货物运输量以及98%的进口铁矿石、91%的进口原油、92%的进口煤炭和99%的进口粮食运输量都通过海上运输来完成[5]。在涉海战略不断推进的背景下,我国远洋运输船舶运力保持平稳增长,渔船、施工船、游轮等非运输船舶数量更是不断增加[6]。保证海上运输通道安全关系到国家战略安全和经济可持续发展。开展对深海远海水域的海道测量,实现航路“透明”,消除水下安全隐患,助力海上突发事件处置,是保障我国国际海上战略通道安全的重要支撑。
其次,党的十八大以来,我国港口工程建设、海洋资源开发、海洋科学研究和国防建设逐渐向丝路沿线和深海不断延伸,加强深远海海道测量军民融合与行业合作,能为各类涉海活动提供基础海洋地理信息资料及相关科学依据。同时,我国周边海域海洋权益争端频繁,尤其是南海专属经济区和东海大陆架的划界问题,鉴于国际海洋划界实践中日益重视实际控制和开发利用,开展对上述深远海水域甚至公海的海道测量和海图等航海图书编制,是延伸海上交通安全管理范围、维护国家海洋权益的有效手段。此外,我国作为负责任的大国,参与大洋、极地等海域测绘的国际合作,共建全球海洋地理信息库,也是履行国际义务、展现综合国力、参与全球海洋治理的重要途径。
从上世纪80年代开始,围绕着世界海洋竞争战略的变化,全球海洋发达国家纷纷把视野投向深海大洋,不断加强深远海海道测量能力建设。各国主要测量船的建造吨位向3 000吨以上发展(比较典型的是5 000吨),测量范围由近海扩展到全球海域,测量水深最大可达11 000米[7]。大型海道测量船作业空间较大,除水深测量外,还可以完成海底地形、海底地貌、海洋磁力和海洋重力测量,同时还能搭载海洋气象、海洋水文和其他特定任务的测量装备,完成海洋全要素测量任务。
其中,美国推行全球海洋战略,发展全系列、高性能海道测量船,拥有世界上最强的深远海测量能力,其对全球海洋的认知也远远领先于他国。其次是日本,该国在“海洋立国”战略下,远海测量船数量位居世界前列,而且装备先进,更新速度快,频频在周边国家近海及中远海出没。其他深远海测量能力较强的国家还包括德国、英国、法国、挪威、荷兰等欧洲国家。此外,美国、加拿大、欧洲国家与日本等国十分重视海洋高端装备的研发,长期垄断国际海道测量装备市场,且绝大部分高精度深水测量仪器对我国禁售和禁止技术转让。
进入新世纪,我国海洋测量船发展迎来高峰,除军用船舶外,现已拥有各类深远海测量船20余艘,促进了我国海洋测绘能力的大幅提高。但与西方发达国家相比,尤其是与美日等国相比,无论在数量上,还是在质量和管理水平上,仍然相去甚远。我国现有的深远海测量船归属较为分散,主要分布于自然资源部、中国科学院以及相关高校和企业,且以承担海洋调查、极地考察、地质勘查、航天测量等任务为主要目的。现阶段我国尚没有以服务远洋运输为主的具备深远海作业能力的专业化测量船,只能以有限数量的近海航区测量船开展相关工作。在装备方面,我国海洋测量装备制造业经过多年发展,虽有长足进步,但核心传感器研究和技术转化进展缓慢。基于可靠性、稳定性等方面考虑,我国测量船配备的深远海测量装备几乎全部依赖国外进口,不仅采购和维修费用高昂,而且在技术上受制于人。
由于缺少必要的专业船舶和装备,我国深远海海道测量能力始终难以突破,不仅落后于西方海洋发达国家,与国家战略要求、航运业需求不匹配的问题也日益突出。根据统计,目前我国沿海公开的50海里以外的海图数据仍采用数十年前海军和国外测绘机构的旧数据,严重影响海图现时性和航运大国形象。近年来,在实施西南沙交通水域测量、南极周边水域测量,以及参与“桑吉”轮碰撞燃爆、马航MH370失踪等海上突发事件处置工作过程中,均暴露出深远海海道测量能力不足的问题。值得欣喜的是,由交通运输部投资的我国首艘深远海大型专业海道测量船,已于2019年12月30日在沪开工建造。该船设计航区为无限航区,总长约120米,型宽21.2米,型深9.3米,排水量约7 500吨,设计航速15节,续航力18 000海里,自持力60天,定员100人,计划于2022年建成交付。这标志着我国深远海海道测量能力建设迈出了坚实的一步。
深远海海道测量能力建设是一项基础性工程,也是一项系统性工程,必须加强顶层设计,把握总体谋划,坚持久久为功。按照海洋强国、交通强国战略部署,加快基础平台建设,加大科技装备投入,完善运行机制,增强综合效能,构建覆盖全面、探测精准、保障及时、数据多元、管理高效、服务优良的现代化深远海海道测量体系,在我国管辖海域能够开展常态化深远海测量任务,在全球海域(尤其是国际海上战略通道相关水域)具备参与海上突发事件处置、国家海上维权行动,兼顾国际海洋测绘交流与合作的能力。
1.加快测量船系列化建设
制订海道测量船发展规划,加大预算投入,加快推进测量船更新换代,最终形成以沿海、近海测量船为主,并配备一定数量深远海测量船(个别具备冰区航行能力)的成系列、高性能海道测量船队。集合国内造船优势,开发各型现代化海道测量船。测量船的设计和建造优先围绕测量使命的技术要求,增强适航性、稳定性、耐波性和操纵性,实现安静化、模块化、信息化和智能化,拥有足够面积的测量室、测试室,配备先进的综合测量系统,并具备搭载直升机、专用测量艇、深潜探测器、测量浮标等装备的能力,可完成全要素测量任务。同时,优化测量能力整体空间布局,加快航海保障基地建设,提升对中大型测量船的综合保障能力。建立中大型测量船船队在跨海区调度、更新、运行和资源共享等方面的运行管理机制,提高船舶在航率,促进资源共享。
2.提升深海测量装备水平
采取国外进口和国内研制相结合的方式,加大测量装备引进力度,提高测量装备利用效率,建设高效率、高精度的综合测量系统,具备浅/中/深全水深、全覆盖、全天候测量能力。重点配备深水多波束测深系统、深水单波束测深仪、侧扫声呐、声学多普勒海流剖面仪、浅地层剖面仪、声学光学深拖系统、超短基线定位系统、合成孔径声呐系统、底质取样系统、重力仪、磁力仪等专业测量设备。根据任务需要搭载有人/无人直升机、有人/无人测量艇、遥控无人潜水器(ROV)、自主水下航行器(AUV)、测量浮标等探测平台,结合雷达遥感卫星,共同组成“天空地海一体化”海道测量空间信息采集平台。
3.加强数据处理应用能力
实现测量内外业一体化,提高多源数据融合和时空数据挖掘能力,开展海洋空间数据基础设施(MSDI)[8]建设。加强国际通航水域航海信息搜集,提高全球海图编制能力,丰富国际通航水域航海图书序列。加强S-100系列[9]标准研究,开发S-101[10]电子海图等新一代海道测量产品。推动建立符合现代航运需求和国际通行做法的海道测量数字产品发行服务模式,拓展国际发行渠道,提升全球发布能力。利用大数据、5G、云计算等最新信息化技术,深化海道测量数据应用,拓展海洋地理信息服务,构建全球航行安全信息云平台。
4.提高科技研发创新能力
瞄准国际测绘科学前沿,加强应用基础研究,开展北斗导航、激光测深、遥感测深、水上水下一体化测量、水下无人平台测量、水下声学光学定位、合成孔径声呐探测、陆海地理信息采集与融合、众包水深数据共享等关键技术攻关和应用,构建现代测绘技术体系,推动深远海海道测量能力量质齐升。加强组织领导,统筹协调推进,健全科技创新体系,加大科研政策和资金支持,联合部委机构、研究院所、高等院校及相关企业,共同开展海洋测绘技术装备研发工作,提高我国高端海洋测量装备的自主创新和保障能力。
5.加强远海航海保障能力
加快E-航海示范区成果转化,拓展航海保障服务的空间范围,为深远海测绘和搜救提供必要的水上通信、导航定位、航行信息等基础保障,推动我国智能航海发展。升级改造现有短波收发系统,提升远海通信信号强度和质量;借助气象部门全球气象监测能力,开展远洋气象导航服务;利用我国低轨道卫星,建设卫星船舶自动识别系统(AIS);依托沿海航保台站资源,升级北斗卫星地基增强系统,加强北斗在船舶远海航行中的应用。
6.夯实专业人才队伍建设
建设一支精干、实用、专业的海道测量队伍。注重专业人才培养,加大高级海道测量师、高级海道制图师、高级船员等高技能人才的培养和引进力度,加强深远海技术创新和装备操控维护团队建设。完善专业测量队伍与社会力量常态化培训机制,建立人才联合培养和实战联合作业制度。综合考虑深远海工作实际,合理确定作业人员薪酬待遇。加强航海保障文化建设,讲好海洋测绘故事,坚持精神奖励与物质奖励相结合。
7.加强国际交流与合作
坚持面向“全球”,以“走出去、请进来”的方式,不断深化国际交流合作。积极履行国际公约,承担大国义务。深化与东亚海道测量委员会(EAHC)成员国、海上丝绸之路沿线国家在海道测量、海图制作、信息互换、能力建设方面的合作。积极参与国际海道测量组织(IHO)活动和全球海道测量事务,开展南北极公海水域专项测量,贡献中国智慧、中国方案和中国力量。此外,加强对联合国海洋法公约和其他国际法的研究,清楚其对海洋测绘的一般规定,做到心中有数、有法可依,正确处理各种涉外事件。
我国的深远海海道测量能力建设已经起步,在建设过程中需要始终坚持“战略引领、融合发展”的理念。一方面要提升深远海海道测量的战略地位,主动对接“一带一路”倡议和“海洋强国”、“交通强国”战略,由服务交通行业向服务国家战略转变;另一方面要着眼履职履约根本要求和长远发展形势需求,强化深远海海道测量能力建设与保障海上通道安全畅通、维护我国海洋权益的深度融合;同时,还要全面融入国家海洋救助保障体系和国家海洋调查体系,深化部际合作联动与军民融合发展,最终形成信息互通、资源共享、优势互补、相互支撑的良好发展格局。我国是航运大国,也是IHO理事国,拥有成熟的海道测量、海图及航海图书服务体系,经过各方努力一定能在全球深远海海道测量领域占据重要位置,发挥与自身职能、人民需求和国家战略相匹配的重要作用。