雷达局限性对船舶引航安全影响的探讨

张秋涌，陈长明

（海南引航站，海南 海口 570125）

现代航海中，雷达是船舶引航基本工具之一，它可以在不良的气象条件下提供关键的船舶航行信息，帮助船舶避免碰撞等事故发生。然而，雷达在实际应用中也存在着一些局限性，比如盲区、多普勒效应、反射率和人为失误等，这些局限性可能会对船舶引航的安全产生影响。因此，了解雷达局限性对船舶引航安全的影响，探讨相应的解决办法，对于保障船舶引航的安全具有重要意义。目前，国内外专业人士对此进行了相关的研究，但对于不同的局限性、采取的解决措施以及实际情况的适用性，还需要进一步探讨和研究。

1 船舶引航的重要性

船舶引航不仅是港口经济的重要组成部分，也是现代贸易国际化的重要物流环节之一，它不仅关系到船舶和人员的安全，也关系到整个海运业和国际贸易的发展。

1.1 保障船舶安全

船舶引航有助于避免船舶在狭窄的水道、港口和水文复杂的海域中发生碰撞、搁浅等意外事故，确保船舶和船员的安全。

1.2 促进国际贸易

船舶引航作为物流重要环节之一，提高了船舶的运输效率，有助于促进国际贸易的发展。

2 雷达在船舶引航中的作用

雷达在船舶引航中发挥着重要的作用，它是引航员进行船舶引航操作的重要工具之一，为引航员提供了全面、准确的航行信息和导航指引，为保障船舶引航的安全和顺畅提供了重要的支持和保障，主要有以下几个作用。

2.1 监测船舶位置

引航员使用雷达可以实时监测船舶的位置、速度和方向等信息，通过显示屏幕上的雷达图像，能够看到周围水域内其他船只、岛屿和地形等情况，从而更好地掌握船舶的位置和环境状况。

2.2 检测障碍物

引航员借助雷达可以检测到周围环境中的障碍物，比如岩石、浅滩、航标等，从而引导船舶避开风险，确保船舶安全。

2.3 提高航行精度

雷达可以提供比目视观察更加精准的位置和移动速度信息，从而提高引航员引领船舶的航行精度。

2.4 提高船舶的可视性

在恶劣天气、夜间或能见度较低的情况下，雷达可以补充船舶引航员的视觉，提高附近船舶的可视性。

2.5 时效性

雷达产生的信息在瞬间就可以显示出来，实时反映目标的运动状态，比其他手段的反应速度更快，对于保障船舶安全具有关键意义。

3 雷达局限性的出现

雷达在船舶引航中有其局限性，这些局限性可能对船舶航行安全造成潜在的风险和威胁。以下是在船舶引航工作中雷达出现局限性的一些情况。

3.1 盲区问题

雷达发射出来的信号会被地物或其他障碍物阻挡或反射，从而导致船舶在某些地方存在盲区，无法检测到目标的信息。

3.2 多普勒效应

在强风、大浪等恶劣气象条件下，使用多普勒效应所测得的雷达信号与目标物体的相对运动速度会产生误差。

3.3 反射率问题

一些特殊物体的物理特性，诸如方向反射率很低等原因，会降低雷达的检测性能，导致目标信息检测不准确。

3.4 人为失误

人员操作差错或过度信任雷达，可能导致判断失误和操作失误。

综上所述，雷达在船舶引航中的局限性是无法避免的，但在实际应用中，合理地认知和处理这些局限性，采取相应的措施和技术手段可以最大限度地减小其对船舶引航安全的影响。

4 雷达局限性及其对船舶引航的影响

4.1 雷达盲区

通常雷达观测盲区指的是，当雷达天线与物标高度相差较大时，由于雷达电磁波束垂直宽度而在天线辐射角下缘产生的雷达波不能覆盖的区域[1]。雷达信号的传输受到周围环境的影响，在某些地方可能会被狭窄的水道、高山或障碍物等物理因素所遮挡或反射、折射等，导致雷达无法检测到其背后的物体。雷达盲区对于船舶引航会产生潜在的风险和威胁，如导致船舶的碰撞、搁浅等意外事故。雷达监测不能涵盖所有场景，这就需要引航员了解潜在的雷达盲区，采取相应的操作策略和技术措施进行操作引航。为了减少雷达的盲区，船舶在安装雷达的位置上选择良好的角度和高度，采用专门的天线设计，如毫米波雷达、数字雷达等先进技术，以增强雷达对目标的探测能力，同时也要避免干扰源的影响，比如雷达信号反射，防止发生错误的检测和误判。在实际船舶引航工作中，引航员还需要结合实际情况和经验，在盲区附近实施更加严格和细致的操作流程，确保船舶引航安全。

4.2 盲区的成因

雷达盲区主要是由雷达信号传播路径的物理限制所导致的。

4.2.1 地形

雷达在传输信号时，遇到高山、大楼以及海岸线上的悬崖等障碍物会发生反射、折射等现象，从而导致信号无法到达某些区域。

4.2.2 建筑物

建筑物的金属材料、反射率等都会影响雷达信号的传播。在建筑物多的城市地区，可能存在较多的雷达盲区。

4.2.3 天气条件

雷达信号在不同的天气条件下会发生不同的反射和折射现象。比如，在大雾、大雨、风浪等恶劣天气条件下，雷达信号可能会发生多普勒效应等现象，进而导致雷达信号无法准确地扫描和识别目标，产生盲区。

4.2.4 目标的特殊性

一些目标物体的物理特性也可能导致雷达信号无法检测。例如，木头、橡胶等材料不会发生雷达信号的反射，这些目标物体就有可能成为雷达盲区。

4.3 盲区的危害

雷达盲区会对船舶引航产生很大的危害，以下是其主要的危害表现。

4.3.1 碰撞危险

雷达盲区是无法被雷达扫描和监测的区域，如果船舶在穿越盲区时发现目标，可能已经不能采取有效的避让措施来避免碰撞事故的发生。

4.3.2 搁浅危险

当船舶在雷达盲区内航行时，可能会没有发现潜在地形障碍物或浅滩等，从而导致船舶搁浅或损坏。

4.3.3 人员伤亡危险

船舶在盲区内航行，船员可能遇到许多无法察觉到的危险，如其他船舶、自然浮物、险滩等。若出现意外情况，可能造成人员伤亡。

5 雷达反射率

5.1 反射率的概念

雷达反射率是用来量化目标反射的雷达信号强度的指标，通常表示的单位为分贝(dB)。反射率由目标的尺寸、形状、材质和相对于雷达的位置、速度等因素所决定。反射率可用来判断目标的性质，例如，在气象雷达中，云滴的反射率高，而雨滴的反射率则更高，这有助于预报降水情况。

5.2 反射率的影响

雷达反射率对于船舶引航安全具有很大的影响。在航行中，船舶遇到不同的目标物（如其他船舶、岸线、礁石等）时，其雷达回波信号强度不同，即反射率不同。引航员可以利用雷达反射率判断目标物的大小、距离、形状和材质等信息，从而更好地了解目标物的位置和情况，采取相应的措施来避免碰撞等事故的发生。例如，对于接近的其他船舶，高反射率可能意味着该船距离本船很近，引航员需要做出紧急避让的决策；而低反射率则可能表明该船距离较远，引航员可以采取适当的航行方向和速度进行避让。在不良天气条件下，例如雨天、雾天等，使用雷达反射率可以更好地判断目标物和本船的距离和方位，降低事故风险。

因此，合理使用雷达反射率可以为船舶引航安全提供关键性的技术保障。

6 人为失误

雷达操作人为失误可能包括以下几个方面。

6.1 操纵失误

雷达操作人员在进行雷达操纵时，因为疏忽大意或者对操作流程不熟悉等原因，产生误操作，导致雷达信息错误或遗漏。

6.2 数据处理失误

雷达操作人员在雷达数据处理过程中，因为误判、忽略或过度依赖某些数据等原因，导致对雷达数据处理出现错误。

6.3 故障修复失误

雷达操作人员在维修雷达时，因为对设备故障的判断错误或自身操作不当，导致设备维修工作出现错误，进而影响雷达的正常工作。

6.4 记录报告失误

雷达操作人员在生成相关的雷达记录和报告时，因为格式、数据、内容、时间等方面错误或疏忽，导致雷达记录信息出现错误或不完整。这些人为失误都有可能影响雷达的正常工作和数据的准确性，进而影响到雷达在航行中的应用。

为了减少这些失误的发生，操作人员应该严格按照操作规程进行操作，并加强对雷达技术的了解和学习，提高专业技能水平和远程故障诊断技能。

7 促进船舶引航安全的措施

7.1 多雷达覆盖

增加雷达设备，在关键的海域设置多个雷达站点，在更广的范围覆盖；如能实现与引航员的终端设备实时数据共享，将能有效提高引航决策的准确性和及时性。

7.2 建立雷达网络

在港口等关键区域建立雷达网络，实现多个雷达设备的整合和协作，同时与船舶提供数据交换。

7.3 引入先进技术

引入先进的雷达成像技术，能够提供更加清晰、准确的图像，辅助引航员进行决策。

7.4 加强培训

通过培训和演练，提高引航员对雷达设备的使用熟练度。

7.5 实行规范管理

对雷达设备的维护和管理实行规范化管理，确保雷达设备能够始终保持最佳状态。

8 船舶引航作业中雷达的使用改进与发展

船舶引航作业中雷达已经得到了广泛的应用，但是在实际使用中还存在一些问题，需要不断地改进和发展。

8.1 提高雷达分辨率

分辨率是雷达的重要指标之一，影响着雷达对目标的探测能力。目前，随着雷达技术的发展，其分辨率已经不断提高。船舶引航作业中，较高的分辨率有助于提高雷达的目标识别能力和定位精度。

8.2 雷达数据处理的智能化

现代雷达具有高度的数据采集和处理能力，但在处理过程中还存在一些误差和偏差。因此，智能化的数据处理技术可以进一步提高雷达的准确度和稳定性，促进船舶引航作业的安全性和效率。

8.3 雷达与其他辅助设备的融合应用

船舶引航作业中，航海雷达通常与GPS、自动识别系统（AIS）等其他设备协同使用。这些设备之间的整合可以提高信息的互通与共享，提高作业效率和安全性。

8.4 随着人工智能技术的不断发展，船舶引航作业中的航海雷达也可以实现自主化

自主化的雷达系统可以对周围环境进行自动感知和分析，从而实现自我定位、路径规划和危险预警等功能，提高整个引航作业的智能化程度。

9 结束语

船舶引航员应适时选用雷达和肉眼交叉比对观察。雷达可以帮助引航员掌握周围水域的船舶、障碍物、海浪等信息，提高引航的准确性和安全性。同时，肉眼观察也可以帮助引航员发现一些雷达无法捕捉到的细节，如物标的颜色、导标的方位变化、水流变化等，能够提高引航员的感知能力和应变能力。因此，船舶引航员在引航工作中应该根据不同情况综合运用雷达和肉眼观察，最大程度确保引航的安全。