【摘要】簡述海洋地理信息產(chǎn)品內(nèi)涵，回顧海洋地理信息在國內(nèi)外航運(yùn)中運(yùn)用的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀，展望其發(fā)展趨勢，認(rèn)為21世紀(jì)通過網(wǎng)絡(luò)化、信息化、數(shù)字化及衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用，建立數(shù)字化、智能化的海洋地理信息集成系統(tǒng)，將從本質(zhì)上擴(kuò)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(yùn)；海圖；航海書表；數(shù)字化；網(wǎng)絡(luò)傳輸

海洋地理信息涵蓋了從海岸帶到深海，從海空、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。伴隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，特別是現(xiàn)代空間技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(yùn)中更加廣泛運(yùn)用外，各領(lǐng)域?qū)Ｑ蟮乩硇畔⑿枨笠膊粩鄶U(kuò)大。特別是大一統(tǒng)模式的數(shù)字地球已經(jīng)成為全球共同的認(rèn)識(shí)和期待，是地理信息工程領(lǐng)域的一項(xiàng)必須要實(shí)現(xiàn)的建設(shè)目標(biāo)，海洋地理信息將在航運(yùn)中發(fā)揮更加重要的作用，并借助于數(shù)字地球的建設(shè)實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)源向多元渠道和信息數(shù)據(jù)海量化發(fā)展；海洋地理信息數(shù)據(jù)的管理和處理技術(shù)將向網(wǎng)絡(luò)化、信息化、規(guī)范化和集成化發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)數(shù)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(xù)向系列化、多元化和實(shí)用化發(fā)展；海洋地理信息對(duì)航運(yùn)的服務(wù)保障也將實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化和動(dòng)態(tài)化。

1 海洋地理信息在航運(yùn)中的運(yùn)用

從古至今，海洋地理信息在航運(yùn)中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在其對(duì)船舶航行安全的服務(wù)保障方面。海圖和航海書表等航海資料是最傳統(tǒng)、最有代表性的服務(wù)產(chǎn)品，公元前6世紀(jì)希臘人編寫的《西氏航海指南》一書中記述了地中海地區(qū)港口之間的里程、助航標(biāo)志、礙航物、港口設(shè)備等資料，與現(xiàn)在航路指南介紹的內(nèi)容基本相似。在這之后的漫長時(shí)間里，為保障船舶航行安全，西歐和北歐航運(yùn)事業(yè)發(fā)達(dá)的國家先后編寫了多種版本的航路指南等航海書表，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(jì)初，世界海上貨運(yùn)航線的沿岸海區(qū)都已逐漸測量、編繪出版了比較準(zhǔn)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表一起構(gòu)成船舶航海的必備資料。目前，根據(jù)IMO頒布的《國際海上人命安全公約》規(guī)定，“所有船舶應(yīng)備有足夠和最新的海圖、航路指南、潮汐表等航海資料”。出版航海圖書的官方機(jī)構(gòu)，“應(yīng)同時(shí)發(fā)布航海通告，使海圖和航海書表及時(shí)得到更新”，以確保航海圖書所載信息與當(dāng)前海區(qū)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(duì)象，包括航海圖、海底地形圖和各種專用圖。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(chǔ)存了大量的空間信息，如位置信息、屬性信息、拓?fù)湫畔⒌龋@些信息又能通過計(jì)算機(jī)和圖形輸出設(shè)備，以人們易接受的圖形符號(hào)形式傳遞給用戶。海圖是根據(jù)一定數(shù)學(xué)法則，將地球表面的海洋及其連接的陸地部分，以符號(hào)、文字和顏色相配合，經(jīng)過制圖綜合繪于平面上，并反映出各種自然現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地理分布與相互關(guān)系的一種科學(xué)作品，用以滿足人們對(duì)地理信息的需求。

海圖素有航海人員的“眼睛”之稱。海圖在航海上的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是研究海區(qū)。利用海圖研究海區(qū)的自然條件和航行條件，如航線的選擇，導(dǎo)航目標(biāo)的利用，避險(xiǎn)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(shè)施等情況，海區(qū)的水文條件、底質(zhì)及氣象條件等。二是制定航行計(jì)劃。船舶出航前需要制定航行計(jì)劃，作為海上航行的依據(jù)，包括擬定航線、航程，選擇所需的各種海圖進(jìn)行氣象及海況預(yù)報(bào)，推算海區(qū)潮時(shí)、潮高等，其中擬定航線是制定航行計(jì)劃的主要內(nèi)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(qū)航行及其他特殊條件下的航行。所有這些航行者都要根據(jù)海圖所提供的各種信息來進(jìn)行導(dǎo)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(dǎo)航目標(biāo)以及掌握港灣錨地的自然地理?xiàng)l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(jì)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(jì)劃航線，為保證船舶在預(yù)定的計(jì)劃航線上航行，需要經(jīng)常測定船位、修正偏差和在海圖上標(biāo)繪航跡線。當(dāng)船舶從一個(gè)航向轉(zhuǎn)至另一個(gè)航向時(shí)，航海人員只需根據(jù)海圖求出開始轉(zhuǎn)向點(diǎn)，轉(zhuǎn)向終點(diǎn)，并標(biāo)出船舶轉(zhuǎn)向的航跡。

航海書表是與海圖相配套使用的航行資料，可分為3大類，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(guī)則圖書等；航海表簿類主要有潮汐表、航標(biāo)表、航海天文歷及附表、太陽和月亮出沒時(shí)刻表、太陽方位表、天體高度方位表、港口里程表等；航海通告是報(bào)道海區(qū)變化情況及航海圖書出版消息的正式文件，一般每周出版一期，是航海圖書改正的依據(jù)，以此來保障航海圖書的現(xiàn)勢性。航海通告主要記載的內(nèi)容有助航設(shè)備的設(shè)置與更改，水中危險(xiǎn)物和礙航物的發(fā)現(xiàn)與清除，水下建筑物的變化，港區(qū)、航道和錨地水深的更正，軍事演習(xí)、特殊規(guī)定海區(qū)的改變，航海圖書的出版信息和其他與航行有關(guān)的內(nèi)容，并附有圖書改正貼條、貼圖等。航海人員依據(jù)航海通告及時(shí)、準(zhǔn)確地改正航海圖書，避免由于航行時(shí)不了解海區(qū)變化情況而造成海損事故。

我國現(xiàn)存最早的航海書表為12世紀(jì)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(dāng)代的航路指南相類似，其中，對(duì)船舶海上航路和航海日程等均有詳細(xì)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次出使西洋過程中，通過遠(yuǎn)洋航行實(shí)踐繪制的航海圖，圖中標(biāo)有鄭和下西洋中所經(jīng)亞非逾30個(gè)國家和地區(qū)的逾530個(gè)地名，從東海啟航通過馬六甲海峽，跨越印度洋抵達(dá)波斯灣、紅海和非洲東部沿岸的航線、船位、航向和陸標(biāo)等航海資料，還有多幅天文導(dǎo)航的過洋牽星圖，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(duì)航海書表的出版工作極為重視，成立了專門機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)航海圖書的編制出版。為滿足國家航運(yùn)的不斷發(fā)展和軍事斗爭等需要，逐步編寫并建立完善了航海書表體系，形成了較為豐富的品種結(jié)構(gòu)和更新出版機(jī)制，基本滿足了航海和保障航行安全的需求。

隨著全球數(shù)字化和信息化時(shí)代的到來，數(shù)字化的海洋地理信息在航運(yùn)中也得到較廣泛的應(yīng)用。其以所有通航水域及其相關(guān)區(qū)域范圍內(nèi)的自然地理、人文信息為對(duì)象，將海圖要素、船舶、船員、助航設(shè)施等與海運(yùn)相關(guān)的信息關(guān)聯(lián)到空間坐標(biāo)。首先發(fā)展的是數(shù)字海圖的應(yīng)用，一是借助可視化技術(shù)將地理空間數(shù)據(jù)變成印刷海圖、電子海圖、虛擬環(huán)境等；二是數(shù)字海圖的應(yīng)用，直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，通過某一數(shù)學(xué)模型運(yùn)算處理并獲得結(jié)果，例如定位、控制與制導(dǎo)和空間分析。20世紀(jì)60年代初，海洋地理信息系統(tǒng)開始發(fā)展和應(yīng)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(rèn)為地理信息系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程科學(xué)的理論和方法，綜合地、動(dòng)態(tài)地獲取、存儲(chǔ)、傳輸、管理、分析和利用地理信息的空間信息系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集與輸入、存儲(chǔ)與管理、信息查詢與空間分析、空間決策支持、地圖制圖與輸出等功能。在具體運(yùn)用中，世界各國均有許多種類和形式的海洋地理信息系統(tǒng)，如海事地理信息系統(tǒng)、航海支持系統(tǒng)等，并已在航運(yùn)中得到較廣泛的應(yīng)用。

2 當(dāng)代海洋地理信息保障工作發(fā)展

航海圖書是船舶海上航行安全的重要保障資料，是最基礎(chǔ)的海洋地理信息保障產(chǎn)品。隨著航海業(yè)的發(fā)展乃至海洋經(jīng)濟(jì)、海洋資源開發(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(qū)中已經(jīng)有69個(gè)國家和地區(qū)相繼成立專門負(fù)責(zé)海道測量和航海圖書出版的部門。英國、美國、日本、俄羅斯等許多國家的航海圖書生產(chǎn)史已超過百年，并已出版發(fā)行全球范圍的航海圖書。國際上也成立了隸屬于聯(lián)合國的國際海道測量專業(yè)性國際組織，以協(xié)調(diào)各國海道測量和航海圖書出版事宜，英美等出版全球性航海圖書的國家僅為民用公開出版的海圖數(shù)量就達(dá)數(shù)千幅。以保障航運(yùn)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(jī)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、市場銷售體系和服務(wù)體系等。其民用保障體系主要依靠其產(chǎn)品來滿足需求，一是傳統(tǒng)的航海圖書紙質(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(cè)航海書表，在全球有130個(gè)產(chǎn)品服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。二是數(shù)字化產(chǎn)品系列，柵格海圖和電子海圖均已實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，得到廣泛使用。

美國的國家空間情報(bào)局是美國軍民用海洋地理信息的主要保障部門，其核心工作是為美國的國家安全和民用客戶提供地理空間情報(bào)分析，已經(jīng)形成與其軍事強(qiáng)國地位相適應(yīng)的海洋地理信息保障體系。其在頂層設(shè)計(jì)上以建立開放、靈活、可靠、互通的數(shù)字化體系，為未來聯(lián)合作戰(zhàn)行動(dòng)提供服務(wù)為目的，實(shí)現(xiàn)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)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(bào)時(shí)代，實(shí)現(xiàn)海洋地理環(huán)境信息對(duì)從單兵、武器到戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)指揮各個(gè)層面的空間情報(bào)信息保障服務(wù)。當(dāng)前，美軍地理環(huán)境信息和服務(wù)保障將向多源數(shù)據(jù)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(shù)字化，產(chǎn)品與服務(wù)的程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，信息來源的開放化、商業(yè)化方向發(fā)展。

新中國成立以來，我國在海洋地理信息專業(yè)建設(shè)方面做了許多工作，成立了海洋地理信息保障職能的專門機(jī)構(gòu)，積累了大量海洋測繪資料，收藏了逾48萬份歷年來國內(nèi)外的海洋地理信息資料，形成了滿足艦船在中國海區(qū)航行的航海圖書產(chǎn)品體系，通過海洋測繪數(shù)據(jù)庫工程建設(shè)開發(fā)了一些相應(yīng)的數(shù)字海圖產(chǎn)品，并出版了部分世界海域的航海圖書。60年來，我國先后出版了逾8300幅航海圖、3400余幅數(shù)字海圖，編制了逾860冊(cè)航海書表，向國內(nèi)外用戶提供了逾2000萬張航海圖、逾1400萬冊(cè)航海書表及通告，已經(jīng)建立了一套完整的數(shù)字化航海圖書生產(chǎn)體系，而且無論在技術(shù)手段、產(chǎn)品種類還是成圖質(zhì)量上都達(dá)到世界同等水平。目前，我國公開出版發(fā)行的各種系列比例尺海圖也有逾500幅，航海書表的品種也在不斷豐富。

20世紀(jì)末以來，盡管海洋地理信息保障工作隨著科技進(jìn)步有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但對(duì)于滿足現(xiàn)代航運(yùn)要求尚存在許多不足。海洋地理信息以航海圖書為核心內(nèi)容的產(chǎn)品保障模式略顯簡單，缺乏系統(tǒng)的、多要素綜合保障，電子海圖等數(shù)字化產(chǎn)品、專題化產(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題。

3 海洋地理信息運(yùn)用的發(fā)展趨勢

21世紀(jì)是一個(gè)充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)的世紀(jì)，網(wǎng)絡(luò)化、信息化、數(shù)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(yùn)中的運(yùn)用也將迎來更加長足的發(fā)展與進(jìn)步。首先是海圖這一傳統(tǒng)的海洋地理信息產(chǎn)品，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步迅速發(fā)展，除數(shù)量迅猛增長外，品種呈現(xiàn)多樣化，內(nèi)容更加豐富，制圖精度越來越高。特別是計(jì)算機(jī)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，海圖的形式也由過去以圖形符號(hào)或影像表現(xiàn)在紙介質(zhì)上，發(fā)展到以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等形式表現(xiàn)在諸如磁盤或光盤等其他介質(zhì)上，形成了現(xiàn)代海圖的新類型。通過建設(shè)以海洋測繪數(shù)據(jù)庫為核心的信息化海圖制圖生產(chǎn)體系，海圖數(shù)據(jù)管理將真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)，海圖生產(chǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一體化，傳統(tǒng)海圖制圖生產(chǎn)體系將向數(shù)字化海圖制圖生產(chǎn)體系轉(zhuǎn)化，數(shù)字海圖更新服務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在數(shù)字化制圖的基礎(chǔ)上和完全網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)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(yīng)現(xiàn)代航運(yùn)的信息化保障需要，將應(yīng)用衛(wèi)星通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)字產(chǎn)品提供與分發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸和數(shù)字化修正。雖然傳統(tǒng)紙質(zhì)產(chǎn)品的發(fā)行傳遞服務(wù)保障手段還將在很長時(shí)間內(nèi)繼續(xù)施行，但同時(shí)還需建立國際化的航海圖書服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，通過不斷改進(jìn)發(fā)行方式、完善服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)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(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)等多種信息傳播載體，開發(fā)相應(yīng)的海洋地理信息保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效能、全天候、多元化的客戶服務(wù)和保障，并使數(shù)字化產(chǎn)品更新服務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，紙質(zhì)產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)端口實(shí)現(xiàn)按需速印。

通過建立數(shù)字化、智能化的海洋地理信息集成系統(tǒng)，完善海洋測繪數(shù)據(jù)庫建設(shè)，實(shí)現(xiàn)海區(qū)數(shù)字海圖的高精度、高現(xiàn)勢性和全部海洋測繪基礎(chǔ)資料的數(shù)字化和數(shù)據(jù)庫管理，在基于地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行測繪分析、加工與處理，并在系統(tǒng)內(nèi)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)及時(shí)更新、改正和查詢服務(wù)。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)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(diào)查等多元數(shù)據(jù)庫成果，形成全數(shù)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(tǒng)，達(dá)到透明提供和動(dòng)態(tài)保障，從本質(zhì)上擴(kuò)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  來源：水運(yùn)管理