新一代船舶交通管理系统的初步思考

曹德胜，张重阳，李文华，王 勇，周 驰

（1. 中国海事局，北京 100736；2. 浙江海事局，浙江 杭州 310005）

一、引言

航运对国家经济发展不可或缺、不可替代。航运在保障我国粮食安全、能源安全，稳定产业链供应链中发挥着重大作用。数字革命对航运带来了系统性、重塑性、持久性影响。

按照国际海事组织国际海上人命安全公约第五章第12条和2021年通过的A.1158（32）决议，新一代船舶交通管理系统（Vessel Traffic Management System,VTS）在涵盖传统VTS业务服务基础上，进一步提出了“海上环境全面感知、信息交换实时高效”等要求。

近年来，我国航运业在北斗卫星导航、全自动化码头、智能船舶等方面技术成果显著，推动着现代航运系统向岸基管控为主、船端驾控相辅相成的新一代智能航运系统发展[1,2]。随着新《海上交通安全法》生效和大量高新技术的发展，为更好地适应国际海上人命安全公约和A.1158（32）决议相关要求，我国水上交通运输安全保障也随之发展：体制机制方面，在原VTS中心、指挥中心等机构基础上融合组建全要素水上“大交管”中心[3]，通过四级中心管理体系全面覆盖我国管辖水域；装备能力方面，着力构建“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系[4]，通过实现“经略海洋、布防要域、立体掌握、精准服务”目标，全面融入新一代智能航运系统。

二、VTS简介与发展沿革

船舶交通管理系统[5]是指为保障船舶交通安全，提高交通效率，保护水域环境，由海事主管机关设置的对船舶实施交通管制并提供咨询服务的系统。目前，VTS由雷达、船舶自动识别系统（Automatic Identification System, AIS）、甚高频无线电话（Very High Frequency,VHF）、视频监控系统（Closed Circuit Television, CCTV）等岸基通信、导航和遥感系统，以及船舶交通管理应用系统等软硬件设备等构成。

随着科学技术的不断进步及航运需求的不断变化，VTS不断迭代升级。1990年之前，VTS主要针对提高水域通航效率及船舶航行安全，覆盖水域仅限于港口及运河、江河狭窄航道及入海口，主要技术特征是雷达和VHF。1990年至今，VTS不断更新发展，功能上新增水域环境保护，覆盖水域方面扩展至港区附近的海域及船舶密度较高的沿海航路、海峡等事故多发海域，主要技术方面采用以计算机为中心的多种信息采集与处理技术，并充分应用AIS技术。期间，国际海事组织于1997年通过了A.857（20）号决议——《船舶交通服务指南》，成为全球公认的VTS源政策性文件。

我国首座VTS中心于1978年在宁波港建成，此后我国VTS经历了从无到有、从点到线、从线到面的发展过程[6]，现已建或即建65个VTS中心，基本实现沿海重要水域和主要港口雷达信号覆盖、长江干线航段全方位覆盖。随着科学技术的发展，VTS的发展呈现出两个领域大幅提升的趋势。

一是岸基信息感知与数据分析能力。岸基信息感知能力的强化，主要得益于全球海事卫星、4G/5G技术及AIS的广泛应用；岸基数据分析能力的强化，主要得益于计算机运算性能的飞速提升及人工智能算法的不断迭代。

二是船岸协同与交互能力。得益于海事、港口、航海者等参与方基于本质安全及效率提升方面的考虑，以及在港内水域对VTS规则的持续优化与履行。

三、新一代VTS的概念与特征

以“船舶航行到哪里，海事就服务到哪里”为需求导向，新一代VTS是在现有VTS基础上，通过扩大融合数据来源和范围，拓展采用卫星等多种通信方式实现对深远海的监管覆盖，进而面向新一代智能航运系统所构建的水上交通运输全球管控中心。在“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系“经略海洋、布防要域、立体掌握、精准服务”目标框架下，新一代VTS应具备以下基础特征：

（一）全域感知。包括对船舶目标与通航环境的全域感知。船舶目标的全感知需要融合新型雷达技术、AIS技术、卫星遥感技术以及物联网技术等，通航环境的全感知需要融合海事测绘技术、多功能航标技术等，并结合大数据融合与挖掘技术，通过多源、多维方式实现。

（二）高效通信。高效畅通的船岸信息交换是新一代VTS的基础。首先需要充分利用现有国家基础通信网络加强4G/5G海事应用，其次充分利用甚高频数据交换系统（VHF Data Exchange System, VDES）、北斗短报文系统和高通量卫星等通信技术，构建高效协同的新一代VTS通信体系。

（三）系统智能。新一代VTS应是一套智能系统，需要处理水域现场数据的同时，更需要表示、获取、存取、处理水域现场的“知识”，通过自组织性与自适应性构建良好的水域环境适应能力，实现交通组织与通航服务的智能化。因此，新一代VTS需要处理海量多元数据的同时，还需要利用数字孪生、人工智能等技术构建完整的知识处理系统。

四、新一代VTS的体系架构与关键技术

（一）体系架构

1. 功能层面：新一代VTS需融合更多海上交通态势和目标感知手段，包括对新型雷达技术、AIS、船舶远程识别与跟踪系统（Long Range Identification and Tracking of ships, LRIT）、卫星AIS、卫星遥感技术和水文气象感知等技术的应用，同时增强船岸双方畅通高效的数据交换能力，拓展应用VDES通信技术、卫星窄带物联网技术、双向语音通信和标准化的数据交换规范。

2. 业务层面：新一代VTS需强化基于人工智能的海上交通流大数据分析技术、海上交通态势预测预警技术和航行安全决策技术的研发与应用。在服务层面，全面支持“E航海”关键服务尤其是VTS相关服务能力，配合海上水面自主船舶（Maritime Autonomous Surface Ships，MASS）系统发展计划增强海上数字化智能交通管理能力。

（二）关键技术

从技术层面，新一代V TS符合我国“十四五规划和二〇三五年远景目标”中定义的战略新兴产业“新一代信息技术”和“海洋装备”发展要求，具体涉及“新型雷达技术”“数字通信技术”“多模式遥感技术”“人机智能交互技术”“交通智能组织技术”等核心技术，属于典型的“卡脖子”技术。因此，新一代VTS的建设需要突破一系列关键技术装备，见表1。

表1 建设新一代VTS需要突破的关键技术和装备

五、新一代VTS的建设路径

（一）积极推动新一代VTS“卡脖子”项目落地，重点围绕国产VTS雷达装备、国产海图制图软件系统、通导遥一体化技术、VDES核心网系统与装备、VSAT宽带卫星自组网技术与装备、海量多元数据一体化融合技术等开展攻关。

（二）按照全要素水上“大交管”建设方案，全面推进体制机制改革，为新一代VTS在港区、沿海、深远海的分级分层应用提供牵引保障。

（三）充分利用“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系建设成果，全面融入新一代智能航运系统建设，以新一代VTS构建水上交通运输全球管控中心，实现港口、航运与海事管控中心的一体化管理。

六、结语

新一代VTS具有全域感知、高效通信、系统智能的基本特征，需在现有VTS基础上，通过扩大融合数据来源和范围，拓展采用卫星等多种通信方式，通过技术创新应用和全要素水上“大交管”改革建设，实现对深远海的监管覆盖，进而通过构建智能化的系统构建面向全球的新一代智能航运系统，形成水上交通运输全球管控中心。

要重点解决国产VTS雷达装备、国产海图制图软件系统、通导遥一体化技术、VDES核心网系统与装备、VSAT宽带卫星自组网技术与装备、海量多元数据一体化融合技术等关键技术，推动新一代VTS“卡脖子”项目落地，并按照全要素水上“大交管”建设方案，为新一代VTS在港区、沿海、深远海的分级分层应用提供牵引保障。

“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系建设要全面融入新一代智能航运系统，以新一代VTS推动构建水上交通运输全球管控中心，实现港口、航运与海事管控中心的一体化管理。