何傳恒,劉加釗

(青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院,山東青島 266071)

基于桌面型航海模擬器的“電子海圖”教學(xué)模式

何傳恒*,劉加釗

(青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院,山東青島 266071)

分析桌面型航海模擬器的基本構(gòu)成,比較桌面型航海模擬器與大型船舶操縱模擬器的差異,對使用桌面型航海模擬器進(jìn)行“電子海圖”教學(xué)模式作進(jìn)一步的探討。

桌面型航海模擬器;電子海圖;教學(xué)模式

STCW公約和規(guī)則的修改方案已于2010年6月在馬尼拉通過,并將于2012年實(shí)施新的公約和規(guī)則。STCW規(guī)則的A部分是關(guān)于STCW公約附則的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),其第二章是關(guān)于船長和甲板部的標(biāo)準(zhǔn),在本部分的修改中,主要是根據(jù)航海技術(shù)和管理要求的變化,對適任欄目進(jìn)行相應(yīng)增加,500總噸或以上船舶負(fù)責(zé)航行值班的高級船員最低適任標(biāo)準(zhǔn)的適任欄目中新增一項(xiàng)內(nèi)容,即“使用 ECDIS維持安全航?！?。由新的修正案不難看出,“電子海圖”培訓(xùn)將成為所有航海院校在校生一項(xiàng)強(qiáng)制性的培訓(xùn)項(xiàng)目。因其實(shí)踐性強(qiáng),在學(xué)習(xí)該課程時,要求學(xué)員有一定的海上航行的感性認(rèn)識。僅僅停留在教材、普通教室和黑板上進(jìn)行電子海圖教學(xué),效果往往不理想。利用桌面型航海模擬器提供的海上仿真環(huán)境和船舶駕駛臺資源開展“電子海圖”教學(xué),把抽象的課堂教學(xué)變?yōu)榇榜{駛臺和海上航行條件仿真下的教學(xué),使感性認(rèn)識與理性認(rèn)識有機(jī)結(jié)合,從單一的抽象認(rèn)識變?yōu)槌橄笳J(rèn)識與形象認(rèn)識相結(jié)合,增強(qiáng)了“電子海圖”的教學(xué)效果。

一、北極星桌面型航海模擬器

1.北極星桌面型航海模擬器的基本構(gòu)成

北極星(Polaris)桌面型航海模擬器是康士伯(Kongsberg)公司推出的重要產(chǎn)品之一,由一個教練員工作站(Instructor Station)和若干個學(xué)員工作站(Student Workstation)組成。

(1)教練員工作站。由一部電腦以及基于Windows操作系統(tǒng)的航海模擬系統(tǒng)和視景系統(tǒng)組成。在教練站,教練員可以制作練習(xí),設(shè)計(jì)訓(xùn)練方案;實(shí)時監(jiān)控學(xué)員在學(xué)生工作站的操作,投影學(xué)生工作站的顯示內(nèi)容;控制各本船和目標(biāo)船的行動;對各本船的操作情況進(jìn)行保存、回放等。

(2)學(xué)員工作站。由一部電腦組成,2臺顯示器分別顯示本船操縱控制臺軟面板(船橋儀表,包括雷達(dá)/ARPA、GPS、船載AIS、測深儀、計(jì)程儀等)和三維視景以及電子海圖。通過鼠標(biāo)、鍵盤來作用模擬各航海儀器控制面板的軟面板(softpanel),操作航海儀器,控制船舶航行。學(xué)生工作站可以方便地和相同的學(xué)員工作站或一個單獨(dú)的本船等標(biāo)準(zhǔn)的Polaris設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。

(3)練習(xí)區(qū)(Exercise Areas)。大型數(shù)據(jù)庫中有100多個練習(xí)區(qū),包括世界上著名的港口和海域,而且可以不斷補(bǔ)充新的海區(qū)。練習(xí)區(qū)數(shù)據(jù)庫包括人們希望從船舶操縱模擬器上獲得的所有導(dǎo)航信息以及畫面細(xì)膩、逼真的三維視景。

(4)船舶模型(Simulation models)。本船(own ship)數(shù)據(jù)庫中包括各種船舶模型百余個;目標(biāo)船(target ship)數(shù)據(jù)庫包括數(shù)百種不同的船模。

2.與大型船舶操縱模擬器的差異

(1)空間布置不同。桌面型航海模擬器的教練員工作站和學(xué)員工作站構(gòu)成簡單,占地面積小,全部教練員工作站和學(xué)員工作站可以擺放在同一個房間內(nèi)。若每個學(xué)員工作站由2個學(xué)員操作,50余個學(xué)員同處一室,既可以同時模擬操作設(shè)備和控制船舶航行,又可以同時觀看同一個教練員的講解和示范。大型模擬器的本船都按照獨(dú)立房間,每個本船能夠同時容納學(xué)員的人數(shù)有限(5～10人),學(xué)員都被賦予不同的角色,而且各個本船的視覺上不能互通,都需要各自的教練員進(jìn)行講解和示范。

(2)本船數(shù)量不同。大型船舶操縱模擬器的本船數(shù)量一般為3～4個。桌面型航海模擬器的本船(學(xué)生工作站)數(shù)量多,最多可以負(fù)載26個。

(3)本船仿真程度不同。大型船舶操縱模擬器配置船舶駕駛臺內(nèi)的實(shí)物模擬設(shè)備,與真實(shí)的船舶相比仿真度高。桌面型模擬器通過計(jì)算機(jī)顯示的軟面板來操作,沒有設(shè)備實(shí)物和操作面板。

二、“電子海圖”教學(xué)在桌面型航海模擬器上的實(shí)現(xiàn)

1.電子海圖顯示

電子海圖系統(tǒng)使用的顯示軟件能夠?qū)⒋鎯Φ墓鈻艛?shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)解讀和轉(zhuǎn)換為海圖圖像,從而正確地顯示海圖圖像的顏色、形狀和符號。同時系統(tǒng)軟件還兼顧顯示選擇海圖的方向、比例尺、海圖投影、本船位置、本船距離和方位、雷達(dá)/ARPA的符號、雷達(dá)影像圖層等。每一條本船都配有一套電子海圖系統(tǒng)——SeaMap 10 ECDIS,海圖信息覆蓋全球,可以迅速顯示全球任何區(qū)域、不同比例尺的海圖信息。電子海圖系統(tǒng)的問詢報(bào)告(pick report)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話,幫助學(xué)生識讀電子海圖信息。學(xué)員既可基于電子海圖顯示自主學(xué)習(xí),也可以在教室投影中聽教師講解。電子海圖系統(tǒng)使用的是矢量海圖數(shù)據(jù)(C-Map CM-93 Edition 2 Chart),為了便于電子海圖教學(xué),可以選裝幾張典型的光柵海圖,如港圖、航行圖和大洋圖,專供演示使用。

2.電子海圖管理

電子海圖的管理主要包括電子海圖的購買、更新、改正和檢驗(yàn)。電子海圖數(shù)據(jù)是由各自國家的水道測量部門出版。目前,已經(jīng)有不少國家在自己的水域生產(chǎn)和發(fā)行矢量格式的電子海圖數(shù)據(jù)。然而要覆蓋全球海域仍需時日。大多數(shù)電子海圖系統(tǒng)支持通過使用軟盤或CD更新海圖,從而將最新的信息自動更正加入目前的海圖數(shù)據(jù)庫中;有的也通過INMARSAT或 GSM接收海圖更新數(shù)據(jù),然后通過自動或手動的方式更正海圖數(shù)據(jù)庫。而更新、改正和檢驗(yàn)的功能都可以在桌面型航海模擬器上操作,其提供的教學(xué)演示和動手操作的功能可以讓學(xué)員熟練地掌握電子海圖的更新、改正和檢驗(yàn),實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和上船實(shí)際使用的零距離。

3.通過電子海圖實(shí)現(xiàn)航線管理

通過電子海圖實(shí)現(xiàn)航線管理主要包括新建航線、使用航線、修改航線和刪除航線。新建航線就是指從出發(fā)地到目的地之間設(shè)定一定的轉(zhuǎn)向點(diǎn),輸入所需要的航行數(shù)據(jù)(最大航速、偏航報(bào)警范圍等),然后將這些點(diǎn)連接起來。根據(jù)不同的出發(fā)地和目的地選用不同的航線即為使用航線。在使用航線的過程中,從安全、經(jīng)濟(jì)的角度考慮,對其中的轉(zhuǎn)向點(diǎn)進(jìn)行修改即為修改航線。為了節(jié)省系統(tǒng)的存儲空間,將長期不使用航線刪除即為刪除航線。桌面型航海模擬器的每條本船都配置有電子海圖系統(tǒng)以及覆蓋全球水域的海圖。通過投影電子海圖顯示,教練員可以演示從本船目前船位出發(fā)設(shè)計(jì)一條航線的過程,講解分析航線的合理性,根據(jù)不同需求修改航線和刪除航線。學(xué)員完成設(shè)計(jì)航線后,可以參照教練員的講解反復(fù)操作,達(dá)到熟練的效果,以適應(yīng)船舶實(shí)際操作的需要。

4.電子海圖的系統(tǒng)管理和監(jiān)控

電子海圖的系統(tǒng)管理包括電子海圖背景的設(shè)置、顯示參數(shù)和航線參數(shù)的設(shè)置、本船參數(shù)的設(shè)置、航跡記錄參數(shù)的設(shè)置、擱淺報(bào)警參數(shù)的設(shè)置以及時間和日期的設(shè)置等。電子海圖的監(jiān)控功能主要體現(xiàn)在航行監(jiān)控和航行記錄兩個方面,其中航行監(jiān)控主要是監(jiān)控過去航跡偏離計(jì)劃航線、接近航線上的關(guān)鍵點(diǎn)、穿越安全等深線和禁區(qū)或特定情況區(qū)域的情況并發(fā)出報(bào)警信號。航行記錄分為短期記錄和長期記錄,短期記錄是指時間間隔不超過l min,記錄內(nèi)容包括:(1)時間、航向和航速,能夠重建歷史航跡;(2)ENC的來源、版本編號、日期、單元和更新版本,以確定實(shí)際使用的海圖數(shù)據(jù),需要記錄和存儲12小時。長期記錄是指ECDIS必須記錄整個航次中船舶的過去運(yùn)動,并且以最大不超過4小時間隔進(jìn)行時間注記;在一些系統(tǒng)中,可以回放或打印航跡記錄。桌面型航海模擬器的每條本船配置的電子海圖系統(tǒng),使得全體學(xué)員可以同時進(jìn)行操作和查看電子海圖的系統(tǒng)管理和監(jiān)控功能;教練員和學(xué)員的操作均可以通過投影顯示,便于示范和分析,讓學(xué)員通過自己動手操作熟悉電子海圖的所有功能和了解電子海圖的使用方法。

三、結(jié) 語

桌面型航海模擬器的功能強(qiáng)大,可以覆蓋各類傳統(tǒng)導(dǎo)航實(shí)訓(xùn)室的訓(xùn)練項(xiàng)目,其訓(xùn)練效果也優(yōu)于傳統(tǒng)導(dǎo)航實(shí)訓(xùn)室。隨著STCW2010年修正案的完成和實(shí)施,電子海圖培訓(xùn)也將變成一項(xiàng)強(qiáng)制性培訓(xùn)項(xiàng)目,桌面型航海模擬器也將在未來的“電子海圖”教學(xué)中發(fā)揮非常重要的作用。

[1]吳建華.現(xiàn)代導(dǎo)航信息系統(tǒng)[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2007.

[2]劉加釗,張興杰,王寶闊.基于桌面型航海模擬器的“航海學(xué)”教學(xué)方法探討[J].青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào),2009(3):12-14.

[3]於 健,王 勇.STW 40次會議對STCW公約的修訂及中國航海教育的應(yīng)對[J].航海教育研究,2009(3):5-8.

U676.2

A

1006-8724(2010)03-0053-02

2010-02-29

何傳恒(1983-),男,助教,主要從事航海教育教學(xué)與研究。