1.交通运输部天津水运工程科学研究所 天津 300456；2.天津水运工程勘察设计院天津市水运工程测绘技术重点实验室 天津 300456
摘要：人工智能是一门新兴的科学技术，这项技术的出现给从事海上工作的人类带来了希望和曙光。这项技术能够有效的弥补人类在自然面前的不足，极大提高工作效率，走向深海，探索更多的未知。人工智能结合船舶机器人技术，未来的海洋测绘将更加高效，更安全。
关键词：人工智能；海洋测绘；船舶自动驾驶
1、人工智能在海洋测绘技术领域的展望
人类在19世纪之后开始对海洋进行大规模深入的海洋调查和研究。但海洋特殊的气候环境比陆地测绘工作环境更复杂、难度更大，导致人类无论海上生产作业还是科研测绘都存在很大的风险。恶劣天气经常带来人员及经济损失。随着人工智能的发展，无处不在的网络覆盖，泛在测绘概念的出现，人类在任何时间、任何地点都可以根据人类的需要进行测绘[1]。远海无人测绘逐渐成为可能。通过人工智能研究制造类似人智能的海上机器人，使无人测量走向更深海，为测绘技术同其他先进技术的结合提供了新的机遇和挑战。
习近平总书记在2016年5月30日院士大会上指出:当今世界,一些重大颠覆性技术创新带动了以绿色、智能、泛在为特征的群体性重大技术变革,大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术同机器人等智能制造技术相互融合步伐加快,使社会生产和消费从工业化向自动化、智能化转变,社会生产力将再次大提高,劳动生产率将再次大飞跃[2]。
1.1人工智能技术相关背景介绍。
人工智能的自动规划功能、机器人学，自动工程中的自动驾驶（OSO系统）等新技术将给海洋测绘领域带来积极的影响。作为计算机技术的前沿学科，人工智能在船舶自动驾驶方面前景广阔。船舶自动驾驶相对汽车的自动驾驶的驾驶环境不同，海上障碍物相对陆地障碍物稀少，但是更难发现。目前人工智能技术对于识别海上漂浮物和水下渔网、暗礁等影响航行的障碍物还有一定困难。
无人测量船系统一般由两个部分构成，第一部分是岸基遥控系统，第二部分就是测量船的子系统。目前的无人测量船已经出现多种型号，可以适应胡泊、海洋、减水区域等各种环境。测绘的方式也在随着科技进步而改善，例如应急的蜂群式测量船编队，极大提高了测绘的效率。
1.2未来趋势
当先进的人工智能技术及传统的海洋声呐、多波束、多普勒等海洋观测技术、北斗数据传输技术、5G技术等技术相结合之后，未来的海上智能设备和船舶将越来越多，设备的功能和作用也会日趋强大。海上测绘的作业方式将实现智能化、无人化的革命。随着测绘相关科学的进步，例如材料学、卫星导航技术、小型蜂群式无人测量集群等技术的发展，以及高科技含量设备制造成本的降低、卫星数据传输效率的提升，未来海上智能机器人设备及船舶的应用将更加广泛。
1.3更好的经济效益
通过人工智能测绘设备的广泛推广，海洋测绘行业的船舶往返及人力成本得到有效的降低。无人船及海上智能遥测浮标等设备，能够利用潮汐和太阳能长时间在海上完成测量任务，由于人工智能设备具备长时间持续工作的特点，其高效率，成功减少了在人类需要休息、往返补给等经济消耗。并且由于数据持续且数据量的大量增加更加有利于通过大数据的数据挖掘技术掌握海洋潮汐、气象、水深等关键数据的规律。为开发海洋经济资源，改善海洋环境，提供数据支撑。
1.4更高的工作效率
人工智能参与到海洋测绘领域将极大解放还是测量及科研观测的生产力。由于降低了恶劣海洋气候对于测绘作业的不利影响，海上测绘作业的时间极大的增加，同时作业效率也能够得到有效的提升。
智能化海上测绘设备延长了海上有效作业时间，并降低了极端天气对于海上测绘的不利影响，蜂群式的应急测量船能够实现短时高效的应急测绘，有效提高了测绘的效率。
1.5有效降低人员海上作业的风险
无人作业能够有效降低人员海上作业风险，智能设备能够替代人类完成艰苦和危险的海上工作。传统的海上测绘作业危险源较多，台风、人员落水、失火等海上作业风险始终存在。无人化的作业能够极大减少人员海上施工时承担的风险。
2、技术使用场景
人工智能测量设备可以分为智能浮标类设备和智能无人船设备。在海洋测绘和数据收集过程中极大解放生产力，降低海上恶劣天气对于测绘工作和海上生产活动的影响。智能浮标及无人测量能够解决很多传统测量无法解决的问题[3]。以沧州市黄骅港海上智能浮标为例，通过浮标底部的传感设备和顶部的北斗将海底的水文数据实时传输回岸基数据中心，实现了无人测量和实时测量，即使在夜间或恶劣气候条件下也可以继续测量，极大降低了海上测绘成本，并且实现了连续长时间采集数据，有利于后期数据分析、数据挖掘工作。
3、应用难点
3.1、海上气候对于精密机械设备的影响。
相比较陆地工作设备，海上作业的仪器设备容易受到海上潮湿空气的腐蚀，设备损坏速度快，维护成本高。有很多不利的气候影响，例如湿度、温度、海盐粒子浓度、大气腐蚀、太阳辐射、雷电、台风等，这些不利因素都可能对海上精密的测绘设备造成负面影响[4]。
3.2故障情况下维护困难。
目前海上智能设备缺乏自我检查及修复功能。传统测绘设备在自动驾驶船舶一旦出现船舶故障，例如渔网缠绕螺旋桨的情况，维护相对困难。浮标设施遭遇人为破坏或船舶撞损而损坏。浮标在遭受撞击后可能出现浮标体损坏、密封性能降低，出动人员到达指定海域需要花费大量的时间、资金。调动附近的自动驾驶船舶拖回码头维修点维护能降低故障排除成本，但相对技术要求也更高。
3.3卫星导航
人工智能测量系统在作业过程中，依赖卫星通信和定位的技术实现远程的监控及数据的实时反馈。目前北斗卫星的数据传输量有限，传输效率也有待提高。一旦测量船等出现定位相关故障海上搜寻测量船的工作就非常困难。海上无人船没有类似陆地无人驾驶汽车在道路上行驶的固定环境，海上卫星导航的困难还在于前海区域暗礁躲避，渔网躲避等，目前导航技术还不足以发现全部水下碍航物。暗礁需要通过平时的数据积累排除危险。
4、展望
未来的海洋测绘必然是人工智能设备主导的测绘时代，无论是技术层面还是经济效益方面，无人化、智能化都是更合理更高效率的选择。因此人工智能时代必将推动海洋测绘的革新。海洋测绘的成本体现在人力成本、设备成本、船舶费用等方面，在智能化海洋测绘时代，无论是人力还是船舶费用成本都能够显著降低。
参考文献
[1]刘经南,郭文飞,郭迟,等.智能时代泛在测绘的再思考[J].测绘学报, 2020,49(4):403-414.
[2]习近平.为建设世界科技强国而奋斗———在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上的讲话[EB/OL].(2016- 05-31).http:∥www.Xinhuanet.com∥politics/2016-05/31/c_1118965169.htm.
[3]刘盾.浮标测流法在龙口流速测量中的应用[J]水道港口
[4]李颖,黄祥声,王爱国,等.海上风电机组服役环境条件监测方案研究[J].环境技术,2019,37(1):69-74.DOI:10.3969/j.issn.1004-7204.2019.01.017.