航海發(fā)展歷史及航海前景

        航?？茖W技術主要研究船舶如何在一條理想的航線上，從某一地點安全而經濟地航行到另一地點的理論、方法和藝術。 現(xiàn)代科學技術的發(fā)展成就，使航海技術取得了長足的進步，信息科學、計算機技術、電子技術、通訊技術及空間衛(wèi)星技術在航海上得到了成功的應用。航海技術主要包括船舶航行與導航定位、船舶操縱與避讓、船舶種類與性能結構、船舶設備與屬具、助航儀器及設施、海洋水文地理與氣象、港口與航道工程等內容。

    航海歷史的發(fā)展

        回顧人類的航海史，早在公元前2500年以前，古埃及就有人駕駛帆槳船沿地中海東航至黎巴嫩，后來又沿紅海南航至今索馬里或也門。腓尼基人當時就建造了巨型槳船，順風時能揚帆航行，古希臘人畢菲在公元前4世紀在海上探險中發(fā)現(xiàn)了不列顛群島。中國的火藥、造紙、印刷術、羅盤（指南針）四大發(fā)明在14世紀前后，分別由阿拉伯人和埃及人傳入歐洲，在15、16世紀歐洲資本主義生產方式有了萌芽，歐洲海洋國家的航海活動取得了偉大的成果。在鄭和下西洋（公元1405—1433年）之后，87年、92年、114年，1492年意大利人哥倫布橫渡大西洋到達美洲，1497年葡萄牙人達?伽馬繞過好望角遠航印度，1519年葡萄牙人麥哲倫向西作環(huán)球航行，是西方歷史學家所謂“地理大發(fā)現(xiàn)”最重要的標志。在推動資本主義最初發(fā)展上發(fā)揮了極其重要的作用，也永載世界航海史冊。

    當代航海科學技術

1)船舶大型化

        在20世紀60年代，1萬載重噸的船就可稱為“萬噸巨輪”，2000年末世界上擁有10萬載重噸的超大型油輪（VLCC）數(shù)百艘，其中包括3艘50萬載重噸的特大型（ULCC）油輪。目前最大的散貨船為36萬載重噸。集裝箱船近年來也越來越大，5000TEU、6000TEU、7000TEU和8000TEU的集裝箱船相繼投入使用，9000TEU和10000TEU的集裝箱船正在建造和開發(fā)中。90年代后半期，歐美船東不斷建造大型豪華油輪，1998年至2002年，年均建造13艘，其中多數(shù)是14萬總噸級。

2)船舶專業(yè)化

        過去的海洋運輸船舶主要是客船、貨船和油船。近20年來，集裝箱船、滾裝船（Roll—Roll）、液化氣船（LNG、LPG）等專業(yè)化特種船舶迅速增多。

3)船舶高速化

        為了與高速公路、高速鐵路運輸競爭，近20年來，速度30節(jié)以上的小型高速氣墊船、水翼船、水動力船、噴氣推進船快速研制并大量投入使用。當前的集裝箱船速度為25—30節(jié)，大約比過去的普通貨船快一倍。

4)船舶自動化

        20世紀70年代計算機在船上廣泛應用，從船舶在機艙設置集中控制室到出現(xiàn)無人值班機艙和駕駛臺對主機遙控遙測，船舶機艙自動化成為趨勢。1970年日本“星光丸”竣工開創(chuàng)駕機合一的新時代，在當時被稱為是“超自動化船”。船舶自動化使船舶定員大約減半，降低了營運成本。近10年來建造的新型船舶基本上都可稱之為自動化船舶，其中一部分自動化程度高的船舶被稱之為“高技術船舶”。船舶自動化從機艙自動化走向了駕駛自動化。

5)導航定位電子化

            當前，傳統(tǒng)的陸標定位、天文定位方法已成為特殊情況下的補充手段，無線電導航定位方法經過了無線電測向儀（1921）、雷達（1935）、羅蘭A（1943）、臺卡（1944）、羅蘭C（1958）、衛(wèi)星導航系統(tǒng)（1964）、全球定位系統(tǒng)（1993）的發(fā)展歷程，進入高精度衛(wèi)星導航定位時代。美國開發(fā)的全球定位系統(tǒng)（Navigation Satelite Timing and Ranging/Global Positing System，GPS）可在全球范圍內全天候為海上、陸上、空中和空間用戶提供連續(xù)的、高精度的三維定位、速度和時間信息，使船舶、飛機和汽車等運載工具的導航與定位發(fā)生了劃時代的變革。采取差分技術的GPS技術可把定位精度提高到幾米。

GPS現(xiàn)已普遍裝在船上，成為最主要、最常用、最簡便、最準確的導航定位手段。為擺脫對美國GPS的依賴，俄羅斯開發(fā)了GLONASS全球導航系統(tǒng)，中國開發(fā)了北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，歐盟正開發(fā)伽里略衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)（中國將參與合作開發(fā)）。

6)避碰自動化

        為在能見度不良情況下發(fā)現(xiàn)來船而進行避碰，船用雷達發(fā)揮很大作用，而船用雷達最初用于海上避碰時卻因對雷達提供的信息解釋和運用不當反而促成了船舶碰撞。20世紀70年代研制出的自動雷達標繪裝置（APPA）較好地解決了這一問題。因而APPA和雷達的結合被稱之為自動避碰系統(tǒng)。該系統(tǒng)可自動采取和跟蹤目標以及自動顯示來船的位置、航向、航速、相對運動和碰撞危險數(shù)據，并可用圖像方式自動顯示相遇船舶運動矢量線、可能碰撞點、預測危險區(qū)等信息，還可以進行避碰試操作。避碰自動化進一步得到發(fā)展是20世紀末開發(fā)了船舶自動識別系統(tǒng)（AIS），可連續(xù)向其他船舶傳送船舶自身數(shù)據，并可連續(xù)接收其他船舶的數(shù)據，如船名、船舶種類、船舶尺度，裝載情況、航行狀態(tài)和航行計劃等。這有利于減少因船舶識別和避碰決策失誤引起的船舶碰撞事故。

7)海圖電子化

        傳統(tǒng)的載明靜態(tài)、固定航海資料的紙質印刷海圖已不適應船舶自動化和航海智能化的發(fā)展要求，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（Electronic Chart Display and Information System,ECDIS）在近十幾年研發(fā)成功并不斷完善。該系統(tǒng)不但能很好地提供紙質印刷海圖的有用信息，而且取代了傳統(tǒng)的手工海圖作業(yè)，綜合了GPS、APPA、AIS等各種現(xiàn)代化的導航設備所獲得了信息，成為一種集成式的導航信息系統(tǒng)。ECDIS具有海圖顯示、計劃航線設計、航路監(jiān)視、危險事件報警、航行記錄、海圖自動改正等功能。大大提高了航行安全和效率，被稱為是航海領域的一場技術革命。

8)航海資料數(shù)字化

        航海所需的各種圖書資料原都采用紙質印刷形式。隨著計算機技術和互聯(lián)網技術的發(fā)展，航海通告潮汐表、燈標表等出現(xiàn)了電子版和網絡版。海員可購買光盤或在網上查詢與下載，這有利于航海圖書資料中內容的迅速更新，避免了海員對紙質圖書資料的手工更正，使用也更加方便。

9)通信自動化

        無線電報、無線電話、電傳和傳真在船上采用，比船舶采用手旗、燈光進行通信已是很大的進步。1957年第一顆人造衛(wèi)星升空，拉開了衛(wèi)星通信的序幕。1979年國際海事衛(wèi)星組織（Inmarsat）宣告成立，1982年開始提供全球海事衛(wèi)星通信服務，1985年Inmarsat開發(fā)航空衛(wèi)星移動通信業(yè)務，1987年又將業(yè)務從海空擴展到陸地。Inmarsat可以為海陸空提供電話、電傳、傳真、數(shù)據、國際互聯(lián)網及多媒體通信業(yè)務。船舶通信自動化的另一重要標志是船舶使用了全球海上遇險與安全系統(tǒng)（Maritime Distress and Safety System, GMDSS），該系統(tǒng)使用Inmarsat和COAPAS—SARSAT兩種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，它使船與船、船與岸臺全方位和全天候即時溝通信息。一旦發(fā)生海上事故時，岸上搜救當局及遇難船或其附近船舶能夠迅速地獲得報警，他們則能以最小的時間延遲參與協(xié)調的搜救行動。GMDSS還能提供緊急與安全通信業(yè)務和海上安全信息的播發(fā)，以及進行常規(guī)通信。GDMSS在船上的使用導致了駕駛與通信合一，傳統(tǒng)的船舶報務員已被取消。

10)航行記錄自動化

       為了在船舶發(fā)生海上事故后查明事故原因，從中吸取教訓，采取針對性防范措施，原由海員手工記錄的航海日志、車鐘記錄簿等，現(xiàn)正被俗稱為船舶“黑匣子”的航行記錄儀（Voyage Data Recorder, VDR）代替。VDR系統(tǒng)由主機、傳感器、數(shù)據存儲器、專用備用電源和回放再現(xiàn)系統(tǒng)等構成。船上有了VDR，就有利于避免無法收集事故數(shù)據或當事人作偽證的情況發(fā)生。

航海服務與支持系統(tǒng)

      1)無線電航行警告系統(tǒng)（RadioNavigationalWarning）航行警告系統(tǒng)和航行通告，是將有關海區(qū)和水域內發(fā)生的或將要發(fā)生的，可能影響航行和作業(yè)安全的任何情況變化，及時準確地通知所有船舶，使之采取適當措施或保持戒備，以確保船舶航行和作業(yè)安全。各國海上安全主管部門專設的海岸電臺用無線電發(fā)布這類公告稱為無線電航行警告。為了統(tǒng)一各國不同做法，1977年國際海事組織（IMO）正式建立了世界無線電航行警告系統(tǒng)。該系統(tǒng)將全球分成16個播發(fā)航行警告的區(qū)域。每個區(qū)域由一個國家作為協(xié)調人，負責將搜集到的資料進行核對、整理和編輯，再播整個區(qū)域的航行警告。

       2)船舶定線制（ShipRouting）在過去上千年的航海實踐中，船舶的航行路線都是由船長自行確定的。為防止船舶在霧中碰撞，1859年世界上實行了第一個分道通航制，1875年又采用了躲避浮冰的船舶定線制。到目前全世界已有100多個船舶定線制。定線制旨在減少海難事故的單航路或多航路和/或定線措施，它包括分道通航制、雙向航路、推薦航線、避航區(qū)、沿岸通航帶、環(huán)行道、警戒區(qū)和深水航路，這些定線措施可根據實際情況結合起來使用。IMO制定了有關船舶定線制的各項規(guī)定，審核采納各國提出的船舶定線制，并不定期出版或修訂船舶定線制。

       3)船舶報告系統(tǒng)（ShipReportSystem）全球性的船舶動態(tài)報告制度是在18世紀初由英國勞埃德首先在全球重要地點建立的通訊網，搜集船舶動態(tài)資料。自1930年起，有些船公司規(guī)定出海船舶必須定時向公司報告其船位、航向和航速。1958年美國海岸警衛(wèi)隊發(fā)起建立商船自動報告制以改進船舶搜尋和救助。現(xiàn)行的船舶報告系統(tǒng)是由IMO采用的，要求船舶通過無線電報告提供、搜集或交換信息，用于搜救、交通服務、天氣預報和防止海上污染等目的。IMO為此制定了船舶報告系統(tǒng)的一般原則、標準報告格式和程序。

       4)船舶交通服務（VesselTrafficServices）船舶交通服務（VTS）是負責增進海上交通安全，提高交通效率及保護海洋環(huán)境的主管機關所實施的服務系統(tǒng)，其范圍從向船舶提供簡單的信息到廣泛管理一個港口或水道的船舶交通，其功能包括數(shù)據搜集、數(shù)據評估、信息服務、協(xié)助航行、組織交通和支持聯(lián)合行動等。IMO對VTS做出了專門的規(guī)定。VTS亦被稱為船舶交通管理系統(tǒng)（VTMS），其硬件系統(tǒng)包括岸基監(jiān)測雷達系統(tǒng)和數(shù)據搜集、處理、傳輸與顯示系統(tǒng)等。

中國航海事業(yè)

        自我國實行改革開放政策以來，航海事業(yè)迅速發(fā)展，在運輸航海、漁業(yè)航海、科學考察航海、軍事航海等各方面都取得了振奮人心、享譽全球的發(fā)展成就。在海運方面，到2002年底，我國擁有沿海運輸船舶7987艘，載重量978萬噸；遠洋運輸船舶2337艘，載重量2316萬噸。在世界各國船隊中排名第四。作為中國遠洋運輸“航空母艦”的中遠集團（COSCO）。中海集團（ChinaShipping）成立5年來發(fā)展迅速，現(xiàn)擁有船舶330艘，總運力1061萬噸,2002年完成貨運量2.13億噸。中遠集團和中海集團的集裝箱船隊按2002年全球船公司排名，分列第7和第14位。中國現(xiàn)已位居世界第三造船大國。中國多年來連續(xù)被選為IMOA類理事國，在國際海事界發(fā)揮越來越重要的作用。中國遠洋捕魚船和漁業(yè)加工船配備較先進的航海儀器設備，航行到歐洲、美洲、非洲附近海域和太平洋、印度洋、大西洋作業(yè)，為中國漁業(yè)早日躋身于世界先進漁業(yè)國家做出了貢獻。在科學考察航海方面，1984年底我國“向陽紅10號”和“J121”船首航南極考察。近年來，海軍艦船越洋航行到世界各國進行友好訪問的活動頻繁，也表明了國產艦船及其航海裝備的水平提高。中國船級社（CCS），在制定船舶規(guī)范與技術標準，驗船和發(fā)證方面達到了國際先進水平，成為世界上著名的船級社。中國航海專門人才培養(yǎng)數(shù)量列世界第一，質量也基本達到世界先進水平，為航運事業(yè)、海洋漁業(yè)、海洋科學考察和海軍的發(fā)展做出了突出的貢獻。被稱之為中國“航海家搖籃”的大連海事大學，在90年代被國際海事組織認定為世界上少數(shù)“享有國際盛譽”的航海院校之一.

航海前景

        近年來，中國的經濟呈現(xiàn)出持續(xù)、迅速發(fā)展的勢頭，以1993年為例，全國國民生產總值突破三萬億元大關，年增長率達13.5％，進出口貿易總額達1957.2億美元，比上年增長18.2％。在改革開放的大潮中，中國已成為世界上經濟最活躍、發(fā)展速度最快的國家之一。國外、國內良好的經濟發(fā)展形勢，必將進一步促進和推動我國航海運輸事業(yè)的發(fā)展。

        但就我國航運業(yè)的現(xiàn)狀來看，無論與我國經濟發(fā)展需求還是與發(fā)達國家的水平相比，都還有較大的差距。比如，我國航海船隊還存在結構欠合理、船舶平均噸位小、技術水平低、船齡老化嚴重等問題。由此導致運輸效率低、經濟效益差、安全性不高等等，使得我國船隊在國際航運業(yè)中缺乏強勁的競爭力。

        對于上述問題，我國航運界已有了越來越清醒的認識。近年來，中國各航運公司的船舶不斷更新，現(xiàn)代船舶導航控制和安全通信系統(tǒng)已應用于實際航行和管理之中。面向21世紀的中國航海將全面應用和發(fā)展現(xiàn)代高新技術。

       隨著國內外航運業(yè)和航?？萍嫉牟粩喟l(fā)展，人們對船舶安全航行和經濟效益提出了更高的要求。而現(xiàn)代科技，特別是電子、通信和計算機等高新技術的迅速發(fā)展，為船舶營運的安全和高效提供了可靠的保證。因此可以說，現(xiàn)代化的先進設備已成為各國航運業(yè)提高競爭力的重要手段，也是我國航運面向21世紀所應努力發(fā)展的方向。目前我國各遠洋公司、海運集團以及一些主要地方公司的船舶基本上已裝備了自動雷達標繪儀裝置，并安裝了現(xiàn)代導航裝置——全球定位系統(tǒng)（GPS），許多船舶還開始使用了全球海上遇險和安全系統(tǒng)（GMPSS）。此外，我國航海科研人員已成功地開發(fā)研制了電子海圖顯示系統(tǒng)（ECDIS），并已將這種技術運用到了船舶與港口交通安全管理之中。

        與此同時，中國還抓緊了岸基支持系統(tǒng)的建設。按照GMPSS的實施要求，沿海的海岸電臺正重新布局和進行設備的更新與改造。1991年6月建成并開通了IN－MARSAT—A北京海事衛(wèi)星地面站，可為太平洋和印度洋兩洋區(qū)的海、陸用戶提供衛(wèi)星移動通信服務。并將以此為基礎，全面建立交通衛(wèi)星通信服務網絡。該網絡建成后，中國的交通通信面貌將大為改觀。它不僅可為海事用戶提供功能完善的服務，而且可以更廣泛地為其他移動用戶提供服務。

      此 外，一種功能較為完善的船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）已在許多港口建成或部分地投入使用，將在中國沿海港口及船舶交通管理方面發(fā)揮積極的作用。

        為進一步確保航行安全，除推廣和普及上述現(xiàn)代導航與海上安全與通信技術和設備外，我國科研人員還充分利用上述新技術，研究開發(fā)可用于近期和未來船舶航行的、能夠自動操作與控制的人工智能與專家網絡處理系統(tǒng)，從而形成一個由各種高新技術相互滲透和結合的、可進行全球、全天候、實時、可靠的通信、定位、導航和避碰的更為先進的實用航海系統(tǒng)。隨著該系統(tǒng)的完善和推廣應用，我國航海的技術水平的安全性能將大大提高。

       港口和運輸船隊的建設是我國航海事業(yè)適應21世紀發(fā)展需要的重要環(huán)節(jié)。為了充分利用我國大陸長達18，000公里的海岸線及全國總長14，000公里的島嶼岸線，有關部門在滿足社會經濟發(fā)展目標和要求，適應擴大對外開放的需要，并考慮到資源開發(fā)和生產力布局、各港口的合理利用與分工及21世紀貨物運輸?shù)慕Y構與特點的基礎上，已對沿海港口的開發(fā)利用作了規(guī)劃。船隊建設方面，主要致力于船隊結構和營運線路的調整、更新船舶、降低平均船齡、根據運輸需要發(fā)展各種專用船舶，采用新技術提高船舶經濟指標和安全性能等等。

        在高新技術和生產管理高效益的時代里，全面加強現(xiàn)代化航運管理工作和提高經濟效益，是水上運輸管理部門的首要任務。為使中國的航海事業(yè)適應21世紀的新形勢和新需要，港航管理的現(xiàn)代化也是不可缺少的基本條件。管理決策的科學化、管理手段的現(xiàn)代化和管理人員的專業(yè)化，是現(xiàn)代港航管理的必要條件。為此，必須引進一些國際先進的裝備、技術和科學的管理方式，建立一整套適應中國社會主義市場經濟需要，又能與國際慣例接軌的管理方法。

        根據本世紀末和下世紀初航運經濟發(fā)展的需要，中國將在全國加強現(xiàn)代航運管理、不斷提高管理效益的前提下，繼續(xù)擴大海陸空聯(lián)運的門對門的運輸，并搞好班輪運輸，為顧客提供更方便、快捷、優(yōu)質、價廉的海上運輸服務。

       中國航海事業(yè)的興旺發(fā)達與國際航海的發(fā)展有著密切聯(lián)系，21世紀國際航海的發(fā)展也有待于包括中國在內的世界各國的共同努力。展望未來，我們充滿信心。