【摘要】簡(jiǎn)述海洋地理信息產(chǎn)品內涵，回顧海洋地理信息在國內外航運中運用的歷史及發(fā)展現狀，展望其發(fā)展趨勢，認為21世紀通過(guò)網(wǎng)絡(luò )化、信息化、數字化及衛星通信技術(shù)的應用，建立數字化、智能化的海洋地理信息集成系統，將從本質(zhì)上擴大和提升海洋地理信息產(chǎn)品的保障和服務(wù)功能。
【關(guān)鍵詞】海洋地理信息；航運；海圖；航海書(shū)表；數字化；網(wǎng)絡(luò )傳輸
海洋地理信息涵蓋了從海岸帶到深海，從?？?、水面、水體到海底的海岸地形、水深、底質(zhì)、地貌、重力、磁力、水文等自然地理要素，是船舶海上活動(dòng)和航行安全的重要資料。伴隨著(zhù)現代科技的飛速發(fā)展，特別是現代空間技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和測量技術(shù)等的不斷進(jìn)步，海洋地理信息除在航運中更加廣泛運用外，各領(lǐng)域對海洋地理信息需求也不斷擴大。特別是大一統模式的數字地球已經(jīng)成為全球共同的認識和期待，是地理信息工程領(lǐng)域的一項必須要實(shí)現的建設目標，海洋地理信息將在航運中發(fā)揮更加重要的作用，并借助于數字地球的建設實(shí)現再一次飛躍性發(fā)展。海洋地理信息將由單一的獲取渠道、有限的資料數據源向多元渠道和信息數據海量化發(fā)展；海洋地理信息數據的管理和處理技術(shù)將向網(wǎng)絡(luò )化、信息化、規范化和集成化發(fā)展，將實(shí)現數字化、信息化并向智能化方向發(fā)展；海洋地理信息產(chǎn)品將繼續向系列化、多元化和實(shí)用化發(fā)展；海洋地理信息對航運的服務(wù)保障也將實(shí)現信息化、網(wǎng)絡(luò )化和動(dòng)態(tài)化。
1 海洋地理信息在航運中的運用
從古至今，海洋地理信息在航運中的運用主要體現在其對船舶航行安全的服務(wù)保障方面。海圖和航海書(shū)表等航海資料是最傳統、最有代表性的服務(wù)產(chǎn)品，公元前6世紀希臘人編寫(xiě)的《西氏航海指南》一書(shū)中記述了地中海地區港口之間的里程、助航標志、礙航物、港口設備等資料，與現在航路指南介紹的內容基本相似。在這之后的漫長(cháng)時(shí)間里，為保障船舶航行安全，西歐和北歐航運事業(yè)發(fā)達的國家先后編寫(xiě)了多種版本的航路指南等航海書(shū)表，我國明代航海家鄭和的《鄭和航海圖》是比較早的一種海圖。直到19世紀初，世界海上貨運航線(xiàn)的沿岸海區都已逐漸測量、編繪出版了比較準確的海圖，從此，海圖也成為船舶航海的重要工具，與航路指南等航海書(shū)表一起構成船舶航海的必備資料。目前，根據IMO頒布的《國際海上人命安全公約》規定，“所有船舶應備有足夠和最新的海圖、航路指南、潮汐表等航海資料”。出版航海圖書(shū)的官方機構，“應同時(shí)發(fā)布航海通告，使海圖和航海書(shū)表及時(shí)得到更新”，以確保航海圖書(shū)所載信息與當前海區的地理情況相一致。
海圖是地圖的一種，以海洋為主要描述對象，包括航海圖、海底地形圖和各種專(zhuān)用圖。海圖是海洋空間信息的載體和信息的傳輸工具，它濃縮和儲存了大量的空間信息，如位置信息、屬性信息、拓撲信息等，這些信息又能通過(guò)計算機和圖形輸出設備，以人們易接受的圖形符號形式傳遞給用戶(hù)。海圖是根據一定數學(xué)法則，將地球表面的海洋及其連接的陸地部分，以符號、文字和顏色相配合，經(jīng)過(guò)制圖綜合繪于平面上，并反映出各種自然現象和社會(huì )經(jīng)濟現象的地理分布與相互關(guān)系的一種科學(xué)作品，用以滿(mǎn)足人們對地理信息的需求。
海圖素有航海人員的“眼睛”之稱(chēng)。海圖在航海上的作用主要體現在以下幾個(gè)方面：一是研究海區。利用海圖研究海區的自然條件和航行條件，如航線(xiàn)的選擇，導航目標的利用，避險方法，航道的深度、寬度，港口、錨地的自然條件和人文條件，碼頭、泊位、設施等情況，海區的水文條件、底質(zhì)及氣象條件等。二是制定航行計劃。船舶出航前需要制定航行計劃，作為海上航行的依據，包括擬定航線(xiàn)、航程，選擇所需的各種海圖進(jìn)行氣象及海況預報，推算海區潮時(shí)、潮高等，其中擬定航線(xiàn)是制定航行計劃的主要內容。三是海上航行。海上航行包括沿岸航行、近海航行、大洋航行、狹水道航行、島礁區航行及其他特殊條件下的航行。所有這些航行者都要根據海圖所提供的各種信息來(lái)進(jìn)行導航。四是進(jìn)出港灣、錨地。港口、海灣和錨地是船舶駐泊、避風(fēng)的基地，船舶出入港灣、?？看a頭和選擇錨位，都需要海圖提供的導航目標以及掌握港灣錨地的自然地理條件和人文環(huán)境。五是航行中的海圖作業(yè)。海圖作業(yè)是保證船舶按計劃航行的基本工作。船舶在海上航行時(shí)受到風(fēng)壓、流壓等影響會(huì )偏離計劃航線(xiàn)，為保證船舶在預定的計劃航線(xiàn)上航行，需要經(jīng)常測定船位、修正偏差和在海圖上標繪航跡線(xiàn)。當船舶從一個(gè)航向轉至另一個(gè)航向時(shí)，航海人員只需根據海圖求出開(kāi)始轉向點(diǎn)，轉向終點(diǎn)，并標出船舶轉向的航跡。
航海書(shū)表是與海圖相配套使用的航行資料，可分為3大類(lèi)，即航海資料、航海表簿和航海通告。航海資料主要有航路指南、港口資料、港口指南、推薦航法、指定航路、港口航行指南及國際海事公約與規則圖書(shū)等；航海表簿類(lèi)主要有潮汐表、航標表、航海天文歷及附表、太陽(yáng)和月亮出沒(méi)時(shí)刻表、太陽(yáng)方位表、天體高度方位表、港口里程表等；航海通告是報道海區變化情況及航海圖書(shū)出版消息的正式文件，一般每周出版一期，是航海圖書(shū)改正的依據，以此來(lái)保障航海圖書(shū)的現勢性。航海通告主要記載的內容有助航設備的設置與更改，水中危險物和礙航物的發(fā)現與清除，水下建筑物的變化，港區、航道和錨地水深的更正，軍事演習、特殊規定海區的改變，航海圖書(shū)的出版信息和其他與航行有關(guān)的內容，并附有圖書(shū)改正貼條、貼圖等。航海人員依據航海通告及時(shí)、準確地改正航海圖書(shū)，避免由于航行時(shí)不了解海區變化情況而造成海損事故。
我國現存最早的航海書(shū)表為12世紀初期北宋末年出版的《宣和奉使高麗圖經(jīng)》中舟楫1卷和海道6卷，與當代的航路指南相類(lèi)似，其中，對船舶海上航路和航海日程等均有詳細記述。到了明、清兩代，航海資料版本則更多。最具代表性的《鄭和航海圖》是明代航海家鄭和7次出使西洋過(guò)程中，通過(guò)遠洋航行實(shí)踐繪制的航海圖，圖中標有鄭和下西洋中所經(jīng)亞非逾30個(gè)國家和地區的逾530個(gè)地名，從東海啟航通過(guò)馬六甲海峽，跨越印度洋抵達波斯灣、紅海和非洲東部沿岸的航線(xiàn)、船位、航向和陸標等航海資料，還有多幅天文導航的過(guò)洋牽星圖，是圖文并茂的圖解航海資料，為古代世界航海史上的一個(gè)杰出創(chuàng )造。新中國成立后，我國對航海書(shū)表的出版工作極為重視，成立了專(zhuān)門(mén)機構負責航海圖書(shū)的編制出版。為滿(mǎn)足國家航運的不斷發(fā)展和軍事斗爭等需要，逐步編寫(xiě)并建立完善了航海書(shū)表體系，形成了較為豐富的品種結構和更新出版機制，基本滿(mǎn)足了航海和保障航行安全的需求。
隨著(zhù)全球數字化和信息化時(shí)代的到來(lái)，數字化的海洋地理信息在航運中也得到較廣泛的應用。其以所有通航水域及其相關(guān)區域范圍內的自然地理、人文信息為對象，將海圖要素、船舶、船員、助航設施等與海運相關(guān)的信息關(guān)聯(lián)到空間坐標。首先發(fā)展的是數字海圖的應用，一是借助可視化技術(shù)將地理空間數據變成印刷海圖、電子海圖、虛擬環(huán)境等；二是數字海圖的應用，直接進(jìn)入計算機，通過(guò)某一數學(xué)模型運算處理并獲得結果，例如定位、控制與制導和空間分析。20世紀60年代初，海洋地理信息系統開(kāi)始發(fā)展和應用，加拿大建成世界上第一個(gè)GIS。在GIS興起和發(fā)展的逾40年中，普遍認為地理信息系統是在計算機軟硬件的支持下，運用系統工程科學(xué)的理論和方法，綜合地、動(dòng)態(tài)地獲取、存儲、傳輸、管理、分析和利用地理信息的空間信息系統，具有數據采集與輸入、存儲與管理、信息查詢(xún)與空間分析、空間決策支持、地圖制圖與輸出等功能。在具體運用中，世界各國均有許多種類(lèi)和形式的海洋地理信息系統，如海事地理信息系統、航海支持系統等，并已在航運中得到較廣泛的應用。
2 當代海洋地理信息保障工作發(fā)展
航海圖書(shū)是船舶海上航行安全的重要保障資料，是最基礎的海洋地理信息保障產(chǎn)品。隨著(zhù)航海業(yè)的發(fā)展乃至海洋經(jīng)濟、海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋科研、海洋外交和海洋軍事斗爭等海洋活動(dòng)的增加，世界沿海國家和地區中已經(jīng)有69個(gè)國家和地區相繼成立專(zhuān)門(mén)負責海道測量和航海圖書(shū)出版的部門(mén)。英國、美國、日本、俄羅斯等許多國家的航海圖書(shū)生產(chǎn)史已超過(guò)百年，并已出版發(fā)行全球范圍的航海圖書(shū)。國際上也成立了隸屬于聯(lián)合國的國際海道測量專(zhuān)業(yè)性國際組織，以協(xié)調各國海道測量和航海圖書(shū)出版事宜，英美等出版全球性航海圖書(shū)的國家僅為民用公開(kāi)出版的海圖數量就達數千幅。以保障航運為主要目的，國際上，英國、美國、日本、俄羅斯、中國、韓國等國家都形成了適合各自國情的海洋地理信息保障機制，其中，以英國的民用保障和美國的軍事保障體系尤為典型。
英國海道測量局隸屬于英國國防部，成立于1795年，已經(jīng)形成較完備的組織管理體系、技術(shù)體系、產(chǎn)品體系、資料保障體系、市場(chǎng)銷(xiāo)售體系和服務(wù)體系等。其民用保障體系主要依靠其產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足需求，一是傳統的航海圖書(shū)紙質(zhì)產(chǎn)品系列，共編輯出版發(fā)行全球范圍的3300幅海圖和逾200冊航海書(shū)表，在全球有130個(gè)產(chǎn)品服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。二是數字化產(chǎn)品系列，柵格海圖和電子海圖均已實(shí)現全球覆蓋，得到廣泛使用。
美國的國家空間情報局是美國軍民用海洋地理信息的主要保障部門(mén)，其核心工作是為美國的國家安全和民用客戶(hù)提供地理空間情報分析，已經(jīng)形成與其軍事強國地位相適應的海洋地理信息保障體系。其在頂層設計上以建立開(kāi)放、靈活、可靠、互通的數字化體系，為未來(lái)聯(lián)合作戰行動(dòng)提供服務(wù)為目的，實(shí)現一體化聯(lián)合作戰技術(shù)體系的建立，使美軍的信息保障已經(jīng)進(jìn)入以“地理空間信息與服務(wù)”取代“影像、地圖、海圖”為特征的地理空間情報時(shí)代，實(shí)現海洋地理環(huán)境信息對從單兵、武器到戰略戰術(shù)指揮各個(gè)層面的空間情報信息保障服務(wù)。當前，美軍地理環(huán)境信息和服務(wù)保障將向多源數據融合處理的聯(lián)合化、一體化，保障產(chǎn)品生產(chǎn)的信息化、數字化，產(chǎn)品與服務(wù)的程序化、標準化，信息來(lái)源的開(kāi)放化、商業(yè)化方向發(fā)展。
新中國成立以來(lái)，我國在海洋地理信息專(zhuān)業(yè)建設方面做了許多工作，成立了海洋地理信息保障職能的專(zhuān)門(mén)機構，積累了大量海洋測繪資料，收藏了逾48萬(wàn)份歷年來(lái)國內外的海洋地理信息資料，形成了滿(mǎn)足艦船在中國海區航行的航海圖書(shū)產(chǎn)品體系，通過(guò)海洋測繪數據庫工程建設開(kāi)發(fā)了一些相應的數字海圖產(chǎn)品，并出版了部分世界海域的航海圖書(shū)。60年來(lái)，我國先后出版了逾8300幅航海圖、3400余幅數字海圖，編制了逾860冊航海書(shū)表，向國內外用戶(hù)提供了逾2000萬(wàn)張航海圖、逾1400萬(wàn)冊航海書(shū)表及通告，已經(jīng)建立了一套完整的數字化航海圖書(shū)生產(chǎn)體系，而且無(wú)論在技術(shù)手段、產(chǎn)品種類(lèi)還是成圖質(zhì)量上都達到世界同等水平。目前，我國公開(kāi)出版發(fā)行的各種系列比例尺海圖也有逾500幅，航海書(shū)表的品種也在不斷豐富。
20世紀末以來(lái)，盡管海洋地理信息保障工作隨著(zhù)科技進(jìn)步有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但對于滿(mǎn)足現代航運要求尚存在許多不足。海洋地理信息以航海圖書(shū)為核心內容的產(chǎn)品保障模式略顯簡(jiǎn)單，缺乏系統的、多要素綜合保障，電子海圖等數字化產(chǎn)品、專(zhuān)題化產(chǎn)品保障尚處于起步和發(fā)展階段；世界各國之間各自為政而合作不足，致使產(chǎn)品生產(chǎn)效率較低、保障范圍有限等，這些都是有待解決的問(wèn)題。
3 海洋地理信息運用的發(fā)展趨勢
21世紀是一個(gè)充滿(mǎn)機遇和挑戰的世紀，網(wǎng)絡(luò )化、信息化、數字化技術(shù)將加快社會(huì )的進(jìn)步和發(fā)展，海洋地理信息在航運中的運用也將迎來(lái)更加長(cháng)足的發(fā)展與進(jìn)步。首先是海圖這一傳統的海洋地理信息產(chǎn)品，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步迅速發(fā)展，除數量迅猛增長(cháng)外，品種呈現多樣化，內容更加豐富，制圖精度越來(lái)越高。特別是計算機輔助制圖技術(shù)引入海圖編制工作后，海洋地理信息產(chǎn)品和航海圖書(shū)生產(chǎn)將發(fā)生革命性的變化。制圖理論和技術(shù)不斷有新突破和創(chuàng )新，海圖的形式也由過(guò)去以圖形符號或影像表現在紙介質(zhì)上，發(fā)展到以數字數據等形式表現在諸如磁盤(pán)或光盤(pán)等其他介質(zhì)上，形成了現代海圖的新類(lèi)型。通過(guò)建設以海洋測繪數據庫為核心的信息化海圖制圖生產(chǎn)體系，海圖數據管理將真正實(shí)現數據庫驅動(dòng)，海圖生產(chǎn)平臺實(shí)現一體化，傳統海圖制圖生產(chǎn)體系將向數字化海圖制圖生產(chǎn)體系轉化，數字海圖更新服務(wù)實(shí)現自動(dòng)化，在數字化制圖的基礎上和完全網(wǎng)絡(luò )化運行環(huán)境下，實(shí)時(shí)有效地向信息化社會(huì )提供海洋地理信息綜合服務(wù)。
為適應現代航運的信息化保障需要，將應用衛星通信與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，建立基于網(wǎng)絡(luò )服務(wù)系統的數字產(chǎn)品提供與分發(fā)模式，實(shí)現近實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò )化傳輸和數字化修正。雖然傳統紙質(zhì)產(chǎn)品的發(fā)行傳遞服務(wù)保障手段還將在很長(cháng)時(shí)間內繼續施行，但同時(shí)還需建立國際化的航海圖書(shū)服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)不斷改進(jìn)發(fā)行方式、完善服務(wù)，實(shí)現數字產(chǎn)品和紙質(zhì)產(chǎn)品的同時(shí)保障。將充分利用通信衛星、互聯(lián)網(wǎng)等多種信息傳播載體，開(kāi)發(fā)相應的海洋地理信息保障系統，實(shí)現高效能、全天候、多元化的客戶(hù)服務(wù)和保障，并使數字化產(chǎn)品更新服務(wù)實(shí)現自動(dòng)化，紙質(zhì)產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò )端口實(shí)現按需速印。
通過(guò)建立數字化、智能化的海洋地理信息集成系統，完善海洋測繪數據庫建設，實(shí)現海區數字海圖的高精度、高現勢性和全部海洋測繪基礎資料的數字化和數據庫管理，在基于地理信息系統中進(jìn)行測繪分析、加工與處理，并在系統內和服務(wù)網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現及時(shí)更新、改正和查詢(xún)服務(wù)。應用地理信息系統技術(shù)和“3S”集成技術(shù)等高新技術(shù)，整合海洋測繪和海洋調查等多元數據庫成果，形成全數字信息處理、地理環(huán)境可視化和多元、多尺度、多分辨率的海洋地理信息集成系統，達到透明提供和動(dòng)態(tài)保障，從本質(zhì)上擴大和提升海洋地理信息產(chǎn)品的保障和服務(wù)功能。
作者：王會(huì )平 王知 來(lái)源：水運管理
