【摘要】简述海洋地理信息产品内涵，回顾海洋地理信息在国内外航运中运用的历史及发展现状，展望其发展趋势，认为21世纪通过网络化、信息化、数字化及卫星通信技术的应用，建立数字化、智能化的海洋地理信息集成系统，将从本质上扩大和提升海洋地理信息产品的保障和服务功能。
【关键词】海洋地理信息；航运；海图；航海书表；数字化；网络传输
海洋地理信息涵盖了从海岸带到深海，从海空、水面、水体到海底的海岸地形、水深、底质、地貌、重力、磁力、水文等自然地理要素，是船舶海上活动和航行安全的重要资料。伴随着现代科技的飞速发展，特别是现代空间技术、信息技术、计算机技术、通信技术和测量技术等的不断进步，海洋地理信息除在航运中更加广泛运用外，各领域对海洋地理信息需求也不断扩大。特别是大一统模式的数字地球已经成为全球共同的认识和期待，是地理信息工程领域的一项必须要实现的建设目标，海洋地理信息将在航运中发挥更加重要的作用，并借助于数字地球的建设实现再一次飞跃性发展。海洋地理信息将由单一的获取渠道、有限的资料数据源向多元渠道和信息数据海量化发展；海洋地理信息数据的管理和处理技术将向网络化、信息化、规范化和集成化发展，将实现数字化、信息化并向智能化方向发展；海洋地理信息产品将继续向系列化、多元化和实用化发展；海洋地理信息对航运的服务保障也将实现信息化、网络化和动态化。
1 海洋地理信息在航运中的运用
从古至今，海洋地理信息在航运中的运用主要体现在其对船舶航行安全的服务保障方面。海图和航海书表等航海资料是最传统、最有代表性的服务产品，公元前6世纪希腊人编写的《西氏航海指南》一书中记述了地中海地区港口之间的里程、助航标志、碍航物、港口设备等资料，与现在航路指南介绍的内容基本相似。在这之后的漫长时间里，为保障船舶航行安全，西欧和北欧航运事业发达的国家先后编写了多种版本的航路指南等航海书表，我国明代航海家郑和的《郑和航海图》是比较早的一种海图。直到19世纪初，世界海上货运航线的沿岸海区都已逐渐测量、编绘出版了比较准确的海图，从此，海图也成为船舶航海的重要工具，与航路指南等航海书表一起构成船舶航海的必备资料。目前，根据IMO颁布的《国际海上人命安全公约》规定，“所有船舶应备有足够和最新的海图、航路指南、潮汐表等航海资料”。出版航海图书的官方机构，“应同时发布航海通告，使海图和航海书表及时得到更新”，以确保航海图书所载信息与当前海区的地理情况相一致。
海图是地图的一种，以海洋为主要描述对象，包括航海图、海底地形图和各种专用图。海图是海洋空间信息的载体和信息的传输工具，它浓缩和储存了大量的空间信息，如位置信息、属性信息、拓扑信息等，这些信息又能通过计算机和图形输出设备，以人们易接受的图形符号形式传递给用户。海图是根据一定数学法则，将地球表面的海洋及其连接的陆地部分，以符号、文字和颜色相配合，经过制图综合绘于平面上，并反映出各种自然现象和社会经济现象的地理分布与相互关系的一种科学作品，用以满足人们对地理信息的需求。
海图素有航海人员的“眼睛”之称。海图在航海上的作用主要体现在以下几个方面：一是研究海区。利用海图研究海区的自然条件和航行条件，如航线的选择，导航目标的利用，避险方法，航道的深度、宽度，港口、锚地的自然条件和人文条件，码头、泊位、设施等情况，海区的水文条件、底质及气象条件等。二是制定航行计划。船舶出航前需要制定航行计划，作为海上航行的依据，包括拟定航线、航程，选择所需的各种海图进行气象及海况预报，推算海区潮时、潮高等，其中拟定航线是制定航行计划的主要内容。三是海上航行。海上航行包括沿岸航行、近海航行、大洋航行、狭水道航行、岛礁区航行及其他特殊条件下的航行。所有这些航行者都要根据海图所提供的各种信息来进行导航。四是进出港湾、锚地。港口、海湾和锚地是船舶驻泊、避风的基地，船舶出入港湾、停靠码头和选择锚位，都需要海图提供的导航目标以及掌握港湾锚地的自然地理条件和人文环境。五是航行中的海图作业。海图作业是保证船舶按计划航行的基本工作。船舶在海上航行时受到风压、流压等影响会偏离计划航线，为保证船舶在预定的计划航线上航行，需要经常测定船位、修正偏差和在海图上标绘航迹线。当船舶从一个航向转至另一个航向时，航海人员只需根据海图求出开始转向点，转向终点，并标出船舶转向的航迹。
航海书表是与海图相配套使用的航行资料，可分为3大类，即航海资料、航海表簿和航海通告。航海资料主要有航路指南、港口资料、港口指南、推荐航法、指定航路、港口航行指南及国际海事公约与规则图书等；航海表簿类主要有潮汐表、航标表、航海天文历及附表、太阳和月亮出没时刻表、太阳方位表、天体高度方位表、港口里程表等；航海通告是报道海区变化情况及航海图书出版消息的正式文件，一般每周出版一期，是航海图书改正的依据，以此来保障航海图书的现势性。航海通告主要记载的内容有助航设备的设置与更改，水中危险物和碍航物的发现与清除，水下建筑物的变化，港区、航道和锚地水深的更正，军事演习、特殊规定海区的改变，航海图书的出版信息和其他与航行有关的内容，并附有图书改正贴条、贴图等。航海人员依据航海通告及时、准确地改正航海图书，避免由于航行时不了解海区变化情况而造成海损事故。
我国现存最早的航海书表为12世纪初期北宋末年出版的《宣和奉使高丽图经》中舟楫1卷和海道6卷，与当代的航路指南相类似，其中，对船舶海上航路和航海日程等均有详细记述。到了明、清两代，航海资料版本则更多。最具代表性的《郑和航海图》是明代航海家郑和7次出使西洋过程中，通过远洋航行实践绘制的航海图，图中标有郑和下西洋中所经亚非逾30个国家和地区的逾530个地名，从东海启航通过马六甲海峡，跨越印度洋抵达波斯湾、红海和非洲东部沿岸的航线、船位、航向和陆标等航海资料，还有多幅天文导航的过洋牵星图，是图文并茂的图解航海资料，为古代世界航海史上的一个杰出创造。新中国成立后，我国对航海书表的出版工作极为重视，成立了专门机构负责航海图书的编制出版。为满足国家航运的不断发展和军事斗争等需要，逐步编写并建立完善了航海书表体系，形成了较为丰富的品种结构和更新出版机制，基本满足了航海和保障航行安全的需求。
随着全球数字化和信息化时代的到来，数字化的海洋地理信息在航运中也得到较广泛的应用。其以所有通航水域及其相关区域范围内的自然地理、人文信息为对象，将海图要素、船舶、船员、助航设施等与海运相关的信息关联到空间坐标。首先发展的是数字海图的应用，一是借助可视化技术将地理空间数据变成印刷海图、电子海图、虚拟环境等；二是数字海图的应用，直接进入计算机，通过某一数学模型运算处理并获得结果，例如定位、控制与制导和空间分析。20世纪60年代初，海洋地理信息系统开始发展和应用，加拿大建成世界上第一个GIS。在GIS兴起和发展的逾40年中，普遍认为地理信息系统是在计算机软硬件的支持下，运用系统工程科学的理论和方法，综合地、动态地获取、存储、传输、管理、分析和利用地理信息的空间信息系统，具有数据采集与输入、存储与管理、信息查询与空间分析、空间决策支持、地图制图与输出等功能。在具体运用中，世界各国均有许多种类和形式的海洋地理信息系统，如海事地理信息系统、航海支持系统等，并已在航运中得到较广泛的应用。
2 当代海洋地理信息保障工作发展
航海图书是船舶海上航行安全的重要保障资料，是最基础的海洋地理信息保障产品。随着航海业的发展乃至海洋经济、海洋资源开发、海洋科研、海洋外交和海洋军事斗争等海洋活动的增加，世界沿海国家和地区中已经有69个国家和地区相继成立专门负责海道测量和航海图书出版的部门。英国、美国、日本、俄罗斯等许多国家的航海图书生产史已超过百年，并已出版发行全球范围的航海图书。国际上也成立了隶属于联合国的国际海道测量专业性国际组织，以协调各国海道测量和航海图书出版事宜，英美等出版全球性航海图书的国家仅为民用公开出版的海图数量就达数千幅。以保障航运为主要目的，国际上，英国、美国、日本、俄罗斯、中国、韩国等国家都形成了适合各自国情的海洋地理信息保障机制，其中，以英国的民用保障和美国的军事保障体系尤为典型。
英国海道测量局隶属于英国国防部，成立于1795年，已经形成较完备的组织管理体系、技术体系、产品体系、资料保障体系、市场销售体系和服务体系等。其民用保障体系主要依靠其产品来满足需求，一是传统的航海图书纸质产品系列，共编辑出版发行全球范围的3300幅海图和逾200册航海书表，在全球有130个产品服务网点。二是数字化产品系列，栅格海图和电子海图均已实现全球覆盖，得到广泛使用。
美国的国家空间情报局是美国军民用海洋地理信息的主要保障部门，其核心工作是为美国的国家安全和民用客户提供地理空间情报分析，已经形成与其军事强国地位相适应的海洋地理信息保障体系。其在顶层设计上以建立开放、灵活、可靠、互通的数字化体系，为未来联合作战行动提供服务为目的，实现一体化联合作战技术体系的建立，使美军的信息保障已经进入以“地理空间信息与服务”取代“影像、地图、海图”为特征的地理空间情报时代，实现海洋地理环境信息对从单兵、武器到战略战术指挥各个层面的空间情报信息保障服务。当前，美军地理环境信息和服务保障将向多源数据融合处理的联合化、一体化，保障产品生产的信息化、数字化，产品与服务的程序化、标准化，信息来源的开放化、商业化方向发展。
新中国成立以来，我国在海洋地理信息专业建设方面做了许多工作，成立了海洋地理信息保障职能的专门机构，积累了大量海洋测绘资料，收藏了逾48万份历年来国内外的海洋地理信息资料，形成了满足舰船在中国海区航行的航海图书产品体系，通过海洋测绘数据库工程建设开发了一些相应的数字海图产品，并出版了部分世界海域的航海图书。60年来，我国先后出版了逾8300幅航海图、3400余幅数字海图，编制了逾860册航海书表，向国内外用户提供了逾2000万张航海图、逾1400万册航海书表及通告，已经建立了一套完整的数字化航海图书生产体系，而且无论在技术手段、产品种类还是成图质量上都达到世界同等水平。目前，我国公开出版发行的各种系列比例尺海图也有逾500幅，航海书表的品种也在不断丰富。
20世纪末以来，尽管海洋地理信息保障工作随着科技进步有了突飞猛进的发展，但对于满足现代航运要求尚存在许多不足。海洋地理信息以航海图书为核心内容的产品保障模式略显简单，缺乏系统的、多要素综合保障，电子海图等数字化产品、专题化产品保障尚处于起步和发展阶段；世界各国之间各自为政而合作不足，致使产品生产效率较低、保障范围有限等，这些都是有待解决的问题。
3 海洋地理信息运用的发展趋势
21世纪是一个充满机遇和挑战的世纪，网络化、信息化、数字化技术将加快社会的进步和发展，海洋地理信息在航运中的运用也将迎来更加长足的发展与进步。首先是海图这一传统的海洋地理信息产品，随着科学技术的进步迅速发展，除数量迅猛增长外，品种呈现多样化，内容更加丰富，制图精度越来越高。特别是计算机辅助制图技术引入海图编制工作后，海洋地理信息产品和航海图书生产将发生革命性的变化。制图理论和技术不断有新突破和创新，海图的形式也由过去以图形符号或影像表现在纸介质上，发展到以数字数据等形式表现在诸如磁盘或光盘等其他介质上，形成了现代海图的新类型。通过建设以海洋测绘数据库为核心的信息化海图制图生产体系，海图数据管理将真正实现数据库驱动，海图生产平台实现一体化，传统海图制图生产体系将向数字化海图制图生产体系转化，数字海图更新服务实现自动化，在数字化制图的基础上和完全网络化运行环境下，实时有效地向信息化社会提供海洋地理信息综合服务。
为适应现代航运的信息化保障需要，将应用卫星通信与网络技术，建立基于网络服务系统的数字产品提供与分发模式，实现近实时的网络化传输和数字化修正。虽然传统纸质产品的发行传递服务保障手段还将在很长时间内继续施行，但同时还需建立国际化的航海图书服务网络，通过不断改进发行方式、完善服务，实现数字产品和纸质产品的同时保障。将充分利用通信卫星、互联网等多种信息传播载体，开发相应的海洋地理信息保障系统，实现高效能、全天候、多元化的客户服务和保障，并使数字化产品更新服务实现自动化，纸质产品在网络端口实现按需速印。
通过建立数字化、智能化的海洋地理信息集成系统，完善海洋测绘数据库建设，实现海区数字海图的高精度、高现势性和全部海洋测绘基础资料的数字化和数据库管理，在基于地理信息系统中进行测绘分析、加工与处理，并在系统内和服务网络上实现及时更新、改正和查询服务。应用地理信息系统技术和“3S”集成技术等高新技术，整合海洋测绘和海洋调查等多元数据库成果，形成全数字信息处理、地理环境可视化和多元、多尺度、多分辨率的海洋地理信息集成系统，达到透明提供和动态保障，从本质上扩大和提升海洋地理信息产品的保障和服务功能。
作者：王会平 王知 来源：水运管理
