電子海圖顯示與信息系統(tǒng)新技術(shù)的實(shí)施

郭兵

摘要：電子海圖和信息系統(tǒng)是現(xiàn)代船舶不可缺少的配置。然而，由于諸多因素的影響，電子海圖和信息系統(tǒng)在運(yùn)行中存在著嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)因素，導(dǎo)致電子海圖顯示和信息系統(tǒng)的積極作用未能充分發(fā)揮。為確保船舶安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要深入分析各種風(fēng)險(xiǎn)因素，探索有效的針對(duì)性措施，全面保障電子海圖顯示和信息系統(tǒng)新技術(shù)的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：電子海圖;航行安全;航海技術(shù)

1電子海圖的概念

電子海圖是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)技術(shù)，在相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)上顯示各種數(shù)字海圖信息。今天，電子海圖主要分為以下兩種類型。第一種是由政府部門(mén)資助的政府組織的專業(yè)人員通過(guò)測(cè)繪后處理技術(shù)形成的海圖。這種電子海圖稱為官方電子海圖;第二種是指?jìng)€(gè)人或組織自發(fā)組織的電子海圖，對(duì)部分海域進(jìn)行測(cè)繪和后期繪制。這種電子海圖被稱為非官方電子海圖。一般來(lái)說(shuō)，由于資金、人力、物力的限制，非官方電子海圖的精度低于官方電子海圖。作為電子海圖，必須有兩種形式：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是指第一次海域測(cè)繪期間獲得的信息以及根據(jù)該信息繪制的海圖;更新數(shù)據(jù)是指根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和近年來(lái)海域的各種變化，通過(guò)二次實(shí)地調(diào)查和測(cè)繪形成的最新海圖。但這兩種數(shù)據(jù)必須遵循全球數(shù)據(jù)處理原則和數(shù)據(jù)處理格式，使電子海圖成為世界各國(guó)的通用資源，最大限度地減少人力、物力和財(cái)力的消耗，減少每次測(cè)繪對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的破壞。電子海圖繪制完成后，需要及時(shí)更新其數(shù)據(jù)，以確保導(dǎo)航人員掌握某一海域的信息，最大限度地保證航行安全。

2電子海圖顯示與信息系統(tǒng)的組成

電子海圖顯示和信息系統(tǒng)可分散，AIS、GPS、指南針、船舶的航海日志等雷達(dá)和測(cè)深傳感器信號(hào)顯示在設(shè)備顯示終端上，不僅可以使船舶駕駛員及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)控船舶的位置和航行狀況，同時(shí)也可以安全有效地控制船舶航行和周?chē)匀画h(huán)境的信息，但是由于設(shè)備使用不當(dāng)和傳感器故障，使用電子海圖具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

電子海圖顯示和信息系統(tǒng)本質(zhì)上是一種具有高性能內(nèi)部和外部接口的船舶計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，滿足S-52標(biāo)準(zhǔn)的要求。該系統(tǒng)的核心是高速CPU和大容量?jī)?nèi)外處理器外置內(nèi)存。外部?jī)?nèi)存應(yīng)足夠容納整個(gè)ENC、ENC校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和SENC CPU：內(nèi)存和顯示內(nèi)存應(yīng)足夠確保電子海圖顯示時(shí)間不超過(guò)5S。整體結(jié)構(gòu)由中央處理器、高分辨率顯示及圖形加速卡、ENC載體、外部智能接口、內(nèi)部智能接口、ECDIS相關(guān)外圍導(dǎo)航設(shè)備組成，如圖1所示。

中央處理器（CPU）：它是主計(jì)算機(jī)及其相關(guān)的處理器。它是ECDIS系統(tǒng)的核心。完成組合導(dǎo)航、海圖顯示和海圖操作、導(dǎo)航監(jiān)控、導(dǎo)航記錄和回放、導(dǎo)航數(shù)據(jù)接收和發(fā)送等任務(wù)。高分辨率顯示和圖形加速器：用于顯示圖表和導(dǎo)航線元素以及相關(guān)的圖形、圖像和數(shù)據(jù)。其尺寸、顏色和分辨率應(yīng)符合iho -52的最低要求。圖形加速卡可以發(fā)揮其強(qiáng)大的圖形處理功能，增強(qiáng)的ECDIS圖形處理和顯示能力。

存儲(chǔ)設(shè)備是電子海圖數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)子集，存儲(chǔ)在CD和其他媒體上。它由官方水文部門(mén)生產(chǎn)和分發(fā)。面向用戶;用戶可以使用ENC根據(jù)發(fā)布給海員的通知更新某些數(shù)據(jù)。Enc包含了確保安全航行所需的所有海圖信息，以及確保安全航行所需的其他附加信息，除了紙面海圖所包含的信息。

外部智能接口：與外部系統(tǒng)通信的通道。對(duì)DGPS、羅經(jīng)、計(jì)程儀、測(cè)深儀、氣象儀、自動(dòng)雷達(dá)繪圖儀等導(dǎo)航設(shè)備的信息進(jìn)行收集和預(yù)處理，并負(fù)責(zé)將各種信息發(fā)送給相關(guān)部件。ENC的校正數(shù)據(jù)可以通過(guò)船舶通信設(shè)備自動(dòng)接收，實(shí)現(xiàn)電子海圖的自動(dòng)校正，也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)從供應(yīng)商網(wǎng)站下載校正數(shù)據(jù)。

3電子海圖顯示與信息系統(tǒng)新技術(shù)的實(shí)施

3.1 圖表顯示

給定投影模式下合成的顯示圖表（使用墨卡托投影模式時(shí)可以使用）合理選擇海圖的基準(zhǔn)緯度，減少海圖投影變形）;“正北向上”或“船”以“平視”模式顯示圖表;隨機(jī)改變電子海圖的比例（縮放顯示和漫游）;海圖信息分層顯示（隱藏船舶在特定條件下不需要的信息）。

3.2圖表操作

在自動(dòng)電子海圖上，需要設(shè)計(jì)計(jì)劃航線（人工或根據(jù)情況推薦計(jì)劃航線）或放大環(huán)形航線進(jìn)行計(jì)算）;采用靈活的計(jì)算方法（如使用自動(dòng)電子海圖方位圓路線、可變電子距離圓等）準(zhǔn)確計(jì)算任意兩點(diǎn)之間的航向距離和導(dǎo)航方向，或根據(jù)到達(dá)拐點(diǎn)的時(shí)間預(yù)測(cè)路線時(shí)間;繪制船舶的航向位置和航跡是必要的。在船舶航線設(shè)計(jì)中，如果需要設(shè)計(jì)一條需要通過(guò)船舶安全等深航線的航線，該航線將靠近限制區(qū)域的邊緣，系統(tǒng)將顯示邊界或具有特殊條件的區(qū)域邊界。在實(shí)際航行中，計(jì)劃航線將自動(dòng)顯示在船舶電子導(dǎo)航圖上，以清晰顯示實(shí)際船舶當(dāng)前導(dǎo)航狀態(tài)與船舶計(jì)劃航線之間的關(guān)系。必要時(shí)，航線間計(jì)劃航線的相關(guān)參數(shù)信息可以圖表形式顯示，如船舶的計(jì)劃航速、預(yù)計(jì)航向、船舶預(yù)計(jì)航次到達(dá)點(diǎn)時(shí)間、實(shí)際航速等，船舶預(yù)計(jì)航程到達(dá)終點(diǎn)的航向和時(shí)間。

3.3圖表校正

電子海圖信息系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)。與紙質(zhì)海圖相比，電子海圖的主要優(yōu)點(diǎn)是校正精度高。它更簡(jiǎn)單、更快、更準(zhǔn)確，大大減少了船員的工作量，減少了出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。ECDIS可以接受ENC官方生產(chǎn)部門(mén)提供的正式校正數(shù)據(jù)，以及對(duì)從紙海圖、航海通告或無(wú)線電航海警告中提取的ENC校正數(shù)據(jù)的自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)校正。

3.4 定位和導(dǎo)航

各種導(dǎo)航傳感器實(shí)時(shí)、連續(xù)地接收各種信息，ECDIS可與計(jì)程儀、GPS陀螺羅經(jīng)、GPS、羅蘭C、測(cè)深儀、氣象儀等設(shè)備進(jìn)行通信連接，接收來(lái)自這些傳感器的信號(hào)并進(jìn)行綜合處理，獲得最佳位置、航跡、航向和速度;可進(jìn)行各種地標(biāo)定位計(jì)算。在航行過(guò)程中，GPS或DGPS提供的船舶位置可以是連續(xù)的。自動(dòng)顯示在電子海圖上，并連續(xù)顯示航跡，與規(guī)劃航路進(jìn)行比較。

3.5 導(dǎo)航信息咨詢

獲取更多有關(guān)電子海圖上相關(guān)物體性質(zhì)的信息，詳細(xì)描述和整個(gè)航線的實(shí)際航行天氣情況，以及全球潮汐、洋流和全球氣象等其他信息。在中文導(dǎo)航操作過(guò)程中，您可以用鼠標(biāo)手指實(shí)時(shí)捕獲目標(biāo)文本屬性和文本類型描述，并實(shí)時(shí)顯示在一個(gè)屏幕上。例如，當(dāng)您將鼠標(biāo)指針?lè)旁谄?chē)駕駛臺(tái)上時(shí)，您可以實(shí)時(shí)顯示國(guó)際通信電話頻率和手機(jī)呼叫標(biāo)志。您甚至可以實(shí)時(shí)查詢本地潮汐和潮汐數(shù)據(jù)，或計(jì)算已到達(dá)指定位置的本地潮汐和潮汐數(shù)據(jù)。只有通過(guò)復(fù)雜而繁瑣的地形測(cè)繪和數(shù)據(jù)計(jì)算，才能快速獲得特定的潮汐時(shí)間和區(qū)域特征。對(duì)于給定到達(dá)位置的潮流現(xiàn)象，計(jì)算機(jī)問(wèn)題可以簡(jiǎn)化為點(diǎn)擊屏幕。

3.6 雷達(dá)圖像疊加

在疊加彩色顯示中，以電子海圖圖像為主要背景，各種雷達(dá)現(xiàn)象圖像的疊加彩色顯示可視為最有效的疊加彩色顯示導(dǎo)航方法之一。它不僅可以同時(shí)完成各種導(dǎo)航顯示功能，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種避險(xiǎn)、防撞的主要目的和示意圖。海圖上的背景、船舶和周?chē)ｋU(xiǎn)目標(biāo)的位置以及雷達(dá)現(xiàn)象圖像的組合疊加顯示構(gòu)成了安全導(dǎo)航系統(tǒng)所需的所有基本信息。ECDIS可以同時(shí)覆蓋各種雷達(dá)目標(biāo)圖像或在顯示屏上顯示arpar和其他信息。在電子海圖上，它提供船舶的相互位置、船舶周?chē)母鞣N靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)和其他動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)。根據(jù)這種相互關(guān)系，航海家甚至可以準(zhǔn)確判斷各種避險(xiǎn)避碰情況，及時(shí)做出各種避險(xiǎn)避碰決策。同時(shí)，他們甚至可以在電子海圖上檢查各種避險(xiǎn)和防撞風(fēng)險(xiǎn)決策，看它們是否可行。

4結(jié)論

綜上所述，紙質(zhì)海圖與電子海圖的本質(zhì)區(qū)別在于，紙質(zhì)海圖所描述的信息是由制圖師進(jìn)行選擇和確定的。正確使用國(guó)際海事組織批準(zhǔn)的電子海圖設(shè)備，能夠充分保證電子海圖顯示的數(shù)據(jù)信息和信息系統(tǒng)軟件的有效性，并能夠有效地使用和升級(jí)，充分保障電子海圖顯示和信息系統(tǒng)的安全性和有效性，確保電子海圖顯示和信息系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的順利實(shí)施，充分發(fā)揮其有效性。

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