電子海圖顯示與信息系統(tǒng)-了解ECDIS的組成

電子海圖發(fā)展歷程1.1國際電子海圖發(fā)展1.1.1電子海圖相關(guān)公約、規(guī)范的發(fā)展歷程1.1.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展1.1.3電子海圖設(shè)備方面的發(fā)展1.2國內(nèi)電子海圖發(fā)展1.2.1國內(nèi)電子海圖法規(guī)1.2.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展1.2.3電子海圖設(shè)備方面的發(fā)展1.3ECDIS發(fā)展趨勢1.1.1電子海圖相關(guān)公約、規(guī)范的發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代初：簡陋的電子制圖系統(tǒng)（ECS）時(shí)代。1986年：國際海事組織IMO/IHO聯(lián)合協(xié)調(diào)小組成立于電子海圖系統(tǒng)（HGE）。1995年：IHO發(fā)布國際水道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)（S-57，第3版）。1995年：國際海事組織采用ECDIS的第A.817（19）的性能標(biāo)準(zhǔn)。1996年：A.817（19）ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，第MSC.64（67）號決議，在電子海圖系統(tǒng)故障的情況下的備份裝置。1998年：A.817（19）ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，第MSC.86（70）號決議，允許ECDIS工作在RCDS（光柵海圖）模式。2002年：SOLAS公約第五章認(rèn)可ECDIS等同于紙質(zhì)海圖可以滿足海圖配備的要求。2006年：IMOMSC.232(82)電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）性能標(biāo)準(zhǔn)。2010年：所有的高速船須配備ECDIS。2012年：STCW公約馬尼拉修正案，如果船上配備ECDIS，則必須經(jīng)過ECDIS培訓(xùn)。2012年：SOLAS公約第五章規(guī)定，根據(jù)不同的船級，在8年內(nèi)逐步強(qiáng)制配備ECDIS。1.1.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展（全球水域數(shù)據(jù)覆蓋）Source：IHB-July20101.1.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展（航保部數(shù)據(jù)覆蓋情況）1.1.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展（我國水域數(shù)據(jù)覆蓋）1.1.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展（山東水域數(shù)據(jù)覆蓋）1.1.3電子海圖設(shè)備方面的發(fā)展

目前，能夠提供符合國際標(biāo)準(zhǔn)的ECDIS的廠家不下幾十家，其中較著名的有英國TRANSAS公司、KELVINHUGHES公司，日本的FURUNO公司、JRC公司，挪威KONGSBERG公司等。除此之外，能夠提供不符合國際標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖系統(tǒng)（ECS）的產(chǎn)品的公司估計(jì)不下千家。電子海圖發(fā)展歷程1.1國際電子海圖發(fā)展1.1.1電子海圖相關(guān)公約、規(guī)范的發(fā)展歷程1.1.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展1.1.3電子海圖設(shè)備方面的發(fā)展1.2國內(nèi)電子海圖發(fā)展

1.2.1國內(nèi)電子海圖法規(guī)1.2.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展1.2.3電子海圖設(shè)備方面的發(fā)展1.3ECDIS發(fā)展趨勢1.2.1國內(nèi)電子海圖法規(guī)（一）電子海圖技術(shù)規(guī)范GB15702-1995。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了制作電子海圖的原則和方法、電子海圖應(yīng)具備的內(nèi)容；規(guī)定了電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)在使用電子海圖時(shí)的基本要求，本標(biāo)準(zhǔn)適用于生產(chǎn)與使用電子海圖，也可供其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用電子海圖時(shí)參考。（二）電子海圖系統(tǒng)(ECS)性能和測試要求。本要求規(guī)定了ECS的最低性能標(biāo)準(zhǔn)和測試要求。ECS可作為中國國內(nèi)航行船舶的主要導(dǎo)航手段。當(dāng)ECS作為主要的導(dǎo)航手段時(shí)，為確保ECS失效時(shí)的航行安全,船舶應(yīng)有足夠的后備布置?！癆”類ECS,可作為國內(nèi)航行船舶的主要導(dǎo)航手段，也可作為ECDIS設(shè)備的后備安排，但需符合MSC.232(82)附錄6和IEC61174。“B”類ECS，可用于未要求配備“A”類ECS的國內(nèi)航行船舶，并可作為其主要的導(dǎo)航手段?！癈”類ECS，適用于輔助導(dǎo)航，用于船位標(biāo)繪和監(jiān)視。1.2.1國內(nèi)電子海圖履約過渡時(shí)間表1.2.2電子海圖數(shù)據(jù)方面的發(fā)展中國海道測量由交通部、海軍共同承擔(dān)，中國海事局代表國家參加國際海道測量組織的活動(dòng)，負(fù)責(zé)組織的電子海圖規(guī)劃、技術(shù)政策和東亞地區(qū)海道測量委員會的地區(qū)電子海圖協(xié)調(diào)工作。目前，中國海事局已制作完成中國沿海港口航道電子海圖378幅ENC，基本覆蓋了全國沿海水域，并公開對外發(fā)行。2008年9月1日中國海事局開始公開對外發(fā)行中國沿海港口航道電子海圖。目前海軍司令部航海保證部，提供478幅ENC的在線訂購、加密數(shù)據(jù)生產(chǎn)、光盤制作和快遞的系列商務(wù)流程。航保部發(fā)行的ENC海事局發(fā)行的ENC1.2.3電子海圖設(shè)備方面的發(fā)展

我國從80年代就開展了電子海圖的研究，到目前為止，17家公司已經(jīng)生產(chǎn)了通過中國船級社型式認(rèn)可的ECS產(chǎn)品。已有北京海蘭信數(shù)據(jù)科技股份有限公司HLD-ECDIS1000型和廣州海華電子企業(yè)（中國）有限公司CH-01型ECDIS產(chǎn)品通過了中國船級社的型式認(rèn)可。中國船級社型式認(rèn)可的ECS產(chǎn)品序號ECS設(shè)備生產(chǎn)商名稱1大連海大航運(yùn)科技有限公司2大連海事大學(xué)科技開發(fā)總公司江與海產(chǎn)品事業(yè)部3大連海事大學(xué)科技開發(fā)總公司航海之星4大連海事大學(xué)科技開發(fā)總公司5北京海蘭信數(shù)據(jù)科技股份有限公司6成都天奧信息科技有限公司7武漢鍵控航海科技有限公司8南京俊祿科技有限公司9蘇州新陽升電氣10南通賽洋電子有限公司11上海埃威航空電子有限公司12上海海事大學(xué)航元海運(yùn)技術(shù)開發(fā)公司13上海三鏑船舶科技有限公司14寧波盛洋電子科技有限公司15廈門宏遠(yuǎn)航星船艇科技有限公司16廈門新諾科技有限公司17海華電子企業(yè)(中國)有限公司1.3ECDIS發(fā)展趨勢系統(tǒng)日益完善信息獲取不斷增強(qiáng)信息處理日益完善自動(dòng)航海計(jì)算決策支持能力人機(jī)交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化通用硬件平臺及操作系統(tǒng)開放式結(jié)構(gòu)Server/Client機(jī)制ECDIS有關(guān)國際公約規(guī)范2.1IMO制定的公約規(guī)范2.2IHO制定的公約規(guī)范2.3IEC制定的公約規(guī)范2.4ECDIS相關(guān)三大國際組織的關(guān)系圖2.1IMO制定的公約規(guī)范2.1.1SOLAS公約2.1.2STCW公約2.1.3IMOECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)2.1.1SOLAS公約第2條，定義：海圖或航海出版物系指專用的圖或書，或支持這種圖或書的經(jīng)特殊編輯的數(shù)據(jù)庫，由政府主管當(dāng)局，經(jīng)授權(quán)的水文局或其他相關(guān)的政府機(jī)構(gòu)正式頒布，用于滿足航海要求。第19條，船載航行系統(tǒng)和設(shè)備的配備要求：2.1.4海圖和航海出版物，用于計(jì)劃和現(xiàn)實(shí)船舶預(yù)定航程的航線以及標(biāo)繪和監(jiān)視整個(gè)航程的船位；電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）可視為滿足本節(jié)的海圖配備要求；2.1.5滿足上述2.1.4之功能要求的后備裝置，若該功能全部或部分由電子裝置來完成。2.10從事國際航行的船舶須按以下要求配備電子海圖顯示和信息系統(tǒng)(ECDIS)2.1.1SOLAS公約2.1.1SOLAS公約第27條，海圖和航海出版物：海圖和航海出版物，如航路指南、燈標(biāo)表、航海通告、潮汐表、以及所有其他擬定航程所需的航海出版物均應(yīng)充足并保持更新。2.1.2STCW公約國際海事組織(IMO)STCW公約締約國外交大會于2010年6月21日至25日在菲律賓首都馬尼拉召開。本次外交大會通過了STCW公約和STCW規(guī)則2010年修正案(按慣例也稱馬尼拉修正案)，將于2012年1月1日生效，同時(shí)確定了為期5年的過渡期。馬尼拉修正案有關(guān)電子海圖顯示與信息系統(tǒng)培訓(xùn)的要求如下：1、500總噸或以上船舶船長和大副的最低適任標(biāo)準(zhǔn)2、500總噸或以上船舶負(fù)責(zé)航行值班的高級船員的最低適任標(biāo)準(zhǔn)2.1.2STCW公約500總噸或以上船舶負(fù)責(zé)航行值班的高級船員的最低適任標(biāo)準(zhǔn)職能：航行（操作級）第1欄第2欄第3欄第4欄適任知識、理解和熟練表明適任的方法評價(jià)適任的標(biāo)準(zhǔn)使用ECDIS保持安全航行注：對不必配備ECDIS的船舶上的工作人員，不必進(jìn)行該設(shè)備使用的培訓(xùn)和評估，但該限制應(yīng)反映在給當(dāng)事海員簽發(fā)的簽證中使用ECDIS導(dǎo)航ECDIS操作的性能和限制的知識，包括：.1透徹地理解電子海圖（ENC）數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)精度、表示規(guī)則、顯示選擇和其他海圖數(shù)據(jù)格式.2過分依賴的危險(xiǎn).3熟悉有效性能標(biāo)準(zhǔn)所要求的ECDIS功能熟練地操作、解釋和分析從ECDIS獲取的信息，包括：.1使用與各類裝置中其他導(dǎo)航系統(tǒng)集成在一起的功能，包括適當(dāng)?shù)墓δ茉O(shè)定和對所需調(diào)定的調(diào)整.2安全監(jiān)控和調(diào)整信息，包括本船位置、海區(qū)顯示、模式和方位、顯示的海圖數(shù)據(jù)、航路監(jiān)控、用戶創(chuàng)建的信息層、物標(biāo)（當(dāng)連接AIS和/或雷達(dá)跟蹤時(shí)）和雷達(dá)疊加功能（當(dāng)連接時(shí)）.3交替使用不同手段確認(rèn)船位.4充分使用調(diào)定以確保符合操作程序，包括預(yù)防擱淺、臨近物標(biāo)和特殊區(qū)域的報(bào)警參數(shù)、海圖數(shù)據(jù)的完整性、海圖更新狀態(tài)和備份安排.5調(diào)整調(diào)定和數(shù)值以適合當(dāng)前情況.6用ECDIS時(shí)的情景意識，包括安全水域和對危險(xiǎn)的臨近程度、流向和流速、海圖數(shù)據(jù)和比例尺選擇、航路的適合性、物標(biāo)探測和管理，以及傳感器的整合性考試并評估從下列一項(xiàng)或數(shù)項(xiàng)獲取的證據(jù)：.1認(rèn)可的培訓(xùn)船經(jīng)歷.2認(rèn)可的ECDIS模擬器培訓(xùn)以有助于安全航行的方式監(jiān)控ECDIS信息正確地解釋和分析從ECDIS（包括雷達(dá)疊加和/或雷達(dá)跟蹤功能，如裝有）獲取的信息并考慮設(shè)備的局限性、所有相連的傳感器（包括雷達(dá)和AIS如連接）以及當(dāng)時(shí)的環(huán)境和條件通過控制的航跡保持ECDIS功能（當(dāng)裝有）調(diào)節(jié)船舶航向和航速，使船舶的航行安全得以保持始終以海員的方式清楚和簡明地交流并確認(rèn)2.1.2STCW公約500總噸或以上船舶的船長和大副的最低適任標(biāo)準(zhǔn)職能：航行（管理級）第1欄第2欄第3欄第4欄適任知識、理解和熟練表明適任的方法評價(jià)適任的標(biāo)準(zhǔn)用有助于指揮決策的ECDIS和關(guān)聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)，以保持航行安全注：對不要求配備ECDIS的船上的工作人員，無須進(jìn)行該設(shè)備使用方面培訓(xùn)和評估，但該限制應(yīng)反映在給當(dāng)事海員簽發(fā)的簽證中操作程序、系統(tǒng)文件和數(shù)據(jù)的管理，包括：.1管理海圖數(shù)據(jù)和系統(tǒng)軟件的采購、許可和更新，以符合既定的程序.2系統(tǒng)和信息更新，包括依據(jù)廠商產(chǎn)品開發(fā)更新ECDIS系統(tǒng)版本的能力.3創(chuàng)建和維護(hù)系統(tǒng)配置和備份文件.4依據(jù)既定的程序創(chuàng)建和維護(hù)運(yùn)行記錄文件.5依據(jù)既定的程序創(chuàng)建和維護(hù)航線計(jì)劃文件.6使用ECDIS日志和航跡歷史功能，檢查系統(tǒng)功能、警報(bào)設(shè)定和用戶反應(yīng)使用ECDIS回放功能進(jìn)行航行審查、航線設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能的審查評估從下列一項(xiàng)獲取的證據(jù)：.1認(rèn)可的工作經(jīng)歷.2認(rèn)可的培訓(xùn)船經(jīng)歷.3認(rèn)可的ECDIS模擬器培訓(xùn)使用ECDIS的操作程序得以建立、應(yīng)用和監(jiān)控采取盡量減少航行安全風(fēng)險(xiǎn)的行動(dòng)2.1.3IMOECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)在2009年1月1日或以后安裝的ECDIS設(shè)備，符合不低于MSC.232(82)所規(guī)定的性能標(biāo)準(zhǔn)；在1996年1月1日或以后但于2009年1月1日以前安裝的ECDIS設(shè)備，符合不低于經(jīng)MSC.64(67)決議和MSC.86(70)決議修正的A.817(19)決議附件所規(guī)定的性能標(biāo)準(zhǔn)。IMOECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)給出了ECDIS的定義，規(guī)定了信息顯示、海圖改正、航線設(shè)計(jì)、航路監(jiān)視、航行記錄等性能要求。該標(biāo)準(zhǔn)有7個(gè)附件。2.2IHO制定的公約規(guī)范2.2.1S-52《電子海圖顯示與信息系統(tǒng)海圖內(nèi)容與顯示規(guī)范》2.2.2S-57《IHO數(shù)字海道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》2.2.3S-61《光柵海圖產(chǎn)品規(guī)范》2.2.4S-63《IHO數(shù)據(jù)保護(hù)方案》2.2.5IHO制定的其他標(biāo)準(zhǔn)2.2.1S-52《電子海圖顯示與信息系統(tǒng)海圖內(nèi)容與顯示規(guī)范》（SpecificationsforChartContentandDisplayAspectsofECDIS）該標(biāo)準(zhǔn)源的草案由IHO1986年成立的ECDIS委員會（COE）開發(fā)，1988年4月正式形成第1版，以IHO第52號特殊出版物的方式出版，簡稱S-52。此后歷經(jīng)多次修改，目前是2010年3月出版的第6版。IHOS-52規(guī)定了電子航海圖的內(nèi)容和顯示、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、改正方法和信息傳輸途徑，以及屏幕上電子海圖的顏色和符號使用規(guī)則等。該標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)附件。附件1電子航海圖更新指南；附件2電子海圖顯示與信息系統(tǒng)色彩與符號規(guī)定；附件3電子海圖顯示與信息系統(tǒng)相關(guān)術(shù)語集。2.2.2S-57《IHO數(shù)字海道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（IHOTransferStandardforDigitalHydrographicData）該標(biāo)準(zhǔn)源于IHO數(shù)據(jù)交換委員會（CEDD）1987年開發(fā)的數(shù)字制圖數(shù)據(jù)交換與供給格式，1991年正式形成第一版，以IHO第57號特殊出版物方式出版，并命名為“數(shù)字海道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)”，簡稱S-57。目前使用的是2000年11月發(fā)布的S-57,3.1版。

為適應(yīng)電子海圖飛速發(fā)展而開發(fā)的新一代海道測量地理空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，2010年1月正式頒布S-100，1.0.0版。該標(biāo)準(zhǔn)與國際主流的地理信息標(biāo)準(zhǔn)ISO19100系列接軌，可以支持更多類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源，例如遙感影像、DEM、時(shí)變數(shù)據(jù)等。S-100將在短時(shí)間內(nèi)與現(xiàn)行的數(shù)字海道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)S-57同時(shí)存在，并最終代替S-57。IHOS-57描述了用于各國航道部門之間的數(shù)字化海道測量數(shù)據(jù)的交換以及向航海人員、ECDIS的生產(chǎn)商發(fā)布這類數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。它包括三章：一般性介紹、理論數(shù)據(jù)模型(海圖信息描述的理論模型)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(電子航海圖的數(shù)據(jù)格式S-57)，以及兩個(gè)附件：IHO物標(biāo)目錄(物標(biāo)分類和編碼系統(tǒng))、ENC產(chǎn)品規(guī)范(電子航海圖產(chǎn)品規(guī)范、IHO物標(biāo)目錄數(shù)據(jù)字典產(chǎn)品規(guī)范)。該標(biāo)準(zhǔn)是具有法律效力的矢量形式的電子航海圖的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。2.2.3S-61《光柵海圖產(chǎn)品規(guī)范》（ProductSpecificationsforRasterNavigationalCharts）目前為1999年1月發(fā)布的第1版。該標(biāo)準(zhǔn)定義了光柵數(shù)據(jù)產(chǎn)品的性能要求，總起來講就是要在顯示形式和量測精度上等價(jià)于紙質(zhì)海圖，分辨率和壓縮算法要滿足目視閱讀紙質(zhì)海圖的要求。2.2.4S-63《IHO數(shù)據(jù)保護(hù)方案》（IHODataProtectionScheme）目前為2008年3月發(fā)布的第1.1版。該標(biāo)準(zhǔn)用于規(guī)范電子海圖數(shù)據(jù)的分發(fā)與服務(wù)，包括防盜版、防偽造、選擇性存取、數(shù)據(jù)制作者一致性和原型設(shè)備制造商一致性等條款，是安全結(jié)構(gòu)與操作規(guī)程的推薦性標(biāo)準(zhǔn)，使用對象為數(shù)據(jù)生產(chǎn)者（海道測量部門）、ECDIS/ECS設(shè)備制造商和最終用戶。S-63方案中有四種角色：（1）“方案管理者(SA)”：僅有一個(gè)，即國際海道測量局秘書處；（2）“數(shù)據(jù)服務(wù)商(DS)”：數(shù)目很多，數(shù)據(jù)服務(wù)商(DS)需要通過國際海道測量組織的S-63數(shù)據(jù)服務(wù)商（DS）資格認(rèn)證，如UKHO、航保部、海事局等；（3）“數(shù)據(jù)用戶(USER)”：數(shù)目很多，例如裝載了ECDIS的船舶用戶；（4）“原始設(shè)備制造商(OEM)”：數(shù)目很多，通常為ECDIS系統(tǒng)開發(fā)提供商，原始設(shè)備制造商（OEM）同樣需要通過國際海道測量組織的S-63原始設(shè)備制造商（OEM）資格認(rèn)證。2.2.4S-63《IHO數(shù)據(jù)保護(hù)方案》2.2.5IHO制定的其他標(biāo)準(zhǔn)（1）S-58《ENC有效性檢驗(yàn)推薦標(biāo)準(zhǔn)》（RecommendedENCValidationChecks）：ENC生產(chǎn)中質(zhì)量控制的參考標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行版為2011年2月4.2.0版。（2）S-60《WGS84坐標(biāo)變換用戶手冊》（User’sHandbookonDatumTransformationsinvolvingWGS84）：介