電子海圖系統(tǒng).ppt

1、電子海圖系統(tǒng),大連海事大學(xué)航海學(xué)院 張英俊 教授、博士生導(dǎo)師 Tel （0411）84724466 2010年8月,緒論,電子海圖系統(tǒng)是近十幾年來(lái)航海領(lǐng)域出現(xiàn)并逐漸成熟的一項(xiàng)新技術(shù)。這項(xiàng)新技術(shù)適應(yīng)了海運(yùn)船舶駕駛實(shí)踐的需求。原因是： 航道擁擠程度的提高、船舶的大型化、以及超高速船舶的出現(xiàn)給船舶航行安全提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。解決這個(gè)問(wèn)題的一種方式是集成式地把本船的位置、所處的靜態(tài)環(huán)境、周圍的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息顯示在一個(gè)屏幕上，使得船舶駕駛員能夠迅速地獲取所有這些信息，及時(shí)地做出操船決策 海運(yùn)船舶駕駛中使用各種現(xiàn)代化的導(dǎo)航設(shè)備和雷達(dá)設(shè)備，能夠在很短的時(shí)間間隔內(nèi)獲取精確可靠的關(guān)于船位、船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及周圍環(huán)境方

2、面的信息。 使用電子海圖，能夠把駕駛員從海圖作業(yè)這一事務(wù)性工作中解脫出來(lái)，使其把主要精力放在航行監(jiān)視和及時(shí)制定操船決策上來(lái),緒論,20世紀(jì)70年代末，微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展為電子海圖的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。當(dāng)時(shí)的船用電子海圖系統(tǒng)被稱為“視頻航跡標(biāo)繪儀”。 多功能船用電子海圖系統(tǒng)在八十年代中期蓬勃發(fā)展起來(lái)。該系統(tǒng)是一種集成式的導(dǎo)航信息系統(tǒng)，它在使用電子海圖的基礎(chǔ)上，完成綜合的船舶駕駛?cè)蝿?wù)。,緒論,多功能船用電子海圖系統(tǒng)對(duì)保證船舶航行安全所起的重要作用得到了IMO和IHO以及眾多航海專家的認(rèn)可。ECDIS的概念正是在總結(jié)多功能船用電子海圖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。 1986年7月，IMO和I

3、HO開(kāi)始合作, 成立了ECDIS協(xié)調(diào)小組（HGE），共同研究ECDIS。 1988年10月IMO和IHO聯(lián)合組織了著名的北海工程實(shí)驗(yàn)，以評(píng)價(jià)ECDIS的功能，分析其潛在用途。,緒論,此后， IMO和IHO均積極地對(duì)ECDIS進(jìn)行研究，討論制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范： IMO 1995年11月在第19屆大會(huì)上，作為A.817(19)號(hào)決議正式批準(zhǔn)了現(xiàn)行的“IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)” 。 1996年通過(guò)了MSC.64(67)決議，增加了性能標(biāo)準(zhǔn)附件6“ECDIS備份需求”。 1998年通過(guò)了MSC.86(70)決議，增加了性能標(biāo)準(zhǔn)附件7“光柵海圖操作模式”。 2006年通過(guò)了MSC.232(82)決議

4、，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了較全面的修訂，使之成為了現(xiàn)行的“IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)”。 2009年IMO. MSC.282(86)決議通過(guò)了SOLAS公約修正案，規(guī)定從2012年起陸續(xù)強(qiáng)制裝載ECDIS。,緒論,IHO 1991年頒布了數(shù)字化海道測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)SP-57，1993年11月頒布了該標(biāo)準(zhǔn)的第二版，并稱為S-57。1996年11月頒布了S-57的第三版, 也即現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。2000年修訂為3.1版 1990年5月IHO電子海圖顯示系統(tǒng)委員會(huì)（COE）發(fā)布了ECDIS海圖內(nèi)容和顯示暫行規(guī)范SP-52，1992年9月頒布了該規(guī)范的第二版，1993年10月頒布了該規(guī)范的第三版，并稱為S-52。1996

5、年12月頒布了S-52的第五版，2010年3月發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)第六版,即現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。,第一章 基礎(chǔ)知識(shí),第一節(jié) ECDIS使用中的法律問(wèn)題與責(zé)任,1.1 SOLAS公約關(guān)于海圖的配備,SOLAS公約關(guān)于海圖的配備要求位于該公約第5章，主要有以下幾個(gè)方面： 第2條對(duì)海圖進(jìn)行定義：海圖和圖書是由政府、政府認(rèn)可的水道測(cè)量部門或相關(guān)政府機(jī)構(gòu)出版或授權(quán)出版的用于滿足航海需要的專用圖或書及編輯這種圖或書所用數(shù)據(jù)庫(kù)。,1.1 SOLAS公約關(guān)于海圖的配備,SOLAS公約關(guān)于海圖的配備要求位于該公約第5章，主要有以下幾個(gè)方面：,第19條規(guī)定不同船舶應(yīng)配備的設(shè)備，其中關(guān)于海圖的配備要求為： 船舶無(wú)論大小應(yīng)配備整個(gè)航次制

6、定計(jì)劃、顯示、航行定位和航行監(jiān)控所需的海圖和圖書，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)可以被認(rèn)為是符合本條海圖配備要求。 如果使用電子設(shè)備完成或部分完成航次所需的以上功能，必須有滿足功能要求的備用配置。（關(guān)于滿足功能要求的備用配置在IMO A817（19）決議中進(jìn)行了規(guī)定）。,1.1 SOLAS公約關(guān)于海圖的配備,SOLAS公約關(guān)于海圖的配備要求位于該公約第5章，主要有以下幾個(gè)方面：,第27條改正與更新：航次所需的海圖和諸如航路指南、燈標(biāo)表、航海通告、潮汐表及其它航行所需的圖書應(yīng)該是適當(dāng)?shù)那腋恼阶罱铡?(電子海圖改正),1.2 ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn),IMO在1995年11月第19屆大會(huì)上，作為A.817

7、(19)號(hào)決議正式批準(zhǔn)“IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn) ” ，此后海安會(huì)分別在1996年通過(guò)MSC.64 (67)決議,在1998年通過(guò)MSC 86 (70)決議, 在2006年通過(guò)了MSC.232(82),對(duì)其進(jìn)行了三次修訂。該標(biāo)準(zhǔn)給出了ECDIS的定義，規(guī)定了信息的顯示、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 ：,1.2 ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn),附件一給出了制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所參照的其它標(biāo)準(zhǔn)，包括S-52及其附件、S-57、IEC61174“電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）測(cè)試方法和要求的測(cè)試結(jié)果”、IEC60945“組成GMDSS的船載無(wú)線電設(shè)備和船用導(dǎo)航設(shè)備的一般要求

8、”等； 附件二給出了ECDIS在完成計(jì)劃航線設(shè)計(jì)和航路監(jiān)視期間可用的海圖信息分類（顯示基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)顯示、附加信息）； 附件三給出了ECDIS中所使用的航行要素和參數(shù)的術(shù)語(yǔ)及其縮寫； 附件四給出了ECDIS在完成計(jì)劃航線設(shè)計(jì)和航路監(jiān)視期間應(yīng)自動(dòng)檢測(cè)到的特殊地理區(qū)域； 附件五給出了ECDIS的報(bào)警及指示的形式和內(nèi)容； 附件六列出了對(duì)ECDIS后備裝置的要求 附件七給出了光柵海圖操作模式,1.2 ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)：如果有適當(dāng)?shù)膫溆门渲肊CDIS便可以滿足SOLAS公約第5章第19和27條關(guān)于海圖配置的要求，即可以取代紙質(zhì)海圖。但如果工作在RCDS （Raster Chart Displa

9、y Systems）模式，不能取代紙質(zhì)海圖。,1.3 IHO關(guān)于ECDIS的主要文件,IHO關(guān)于電子海圖的文件主要包括： IHO S-52 海圖內(nèi)容和顯示規(guī)范：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(hào)使用等。該標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)附件。 附件一：對(duì)電子航海圖的改正問(wèn)題作了詳細(xì)的規(guī)定； 附件二描述了ECDIS屏幕上電子海圖的顏色和符號(hào)使用細(xì)節(jié)； 附件三定義了ECDIS的相關(guān)術(shù)語(yǔ)。,1.3 IHO關(guān)于ECDIS的主要文件,IHO S-57 數(shù)字化海道測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)：描述了用于各國(guó)航道部門之間的數(shù)字化海道測(cè)量數(shù)據(jù)的交換以及向航海人員、ECDIS的生產(chǎn)商發(fā)

10、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），以及兩個(gè)附件：IHO物標(biāo)目錄（物標(biāo)分類和編碼系統(tǒng)）、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),1.4 IEC關(guān)于ECDIS的標(biāo)準(zhǔn),ECDIS硬件設(shè)備的性能和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)IEC 61174：描述了符合IMO標(biāo)準(zhǔn)的ECDIS的性能測(cè)試工作方法和要求的測(cè)試結(jié)果。符合該標(biāo)準(zhǔn)是ECDIS得到類型認(rèn)可，從而合法地成為船用設(shè)備的前提。,1.5 ECDIS取代紙質(zhì)海圖,通過(guò)型式認(rèn)可的ECDIS使用改正至最新的官方ENC（

11、官方水道測(cè)量部門提供的符合IHO S-57標(biāo)準(zhǔn)，具體內(nèi)容、顯示方式、以及顏色和符號(hào)的使用等要符合IHO S-52規(guī)范）并配備適當(dāng)?shù)膫溆门渲茫梢匀〈堎|(zhì)海圖。,1.6 ECDIS培訓(xùn),目前，國(guó)際海事組織STCW95公約沒(méi)有對(duì)ECDIS提出特別的正式要求，而是認(rèn)為其歸于關(guān)于海圖的培訓(xùn)與評(píng)估。但是，通過(guò)提出示范課程的方式強(qiáng)調(diào)了ECDIS培訓(xùn)的重要性： ECDIS是需要高操作技能的復(fù)雜的航行系統(tǒng)，不僅具有大量的航行功能，而且是有很多部分組成的復(fù)雜的基于計(jì)算機(jī)的信息系統(tǒng)，諸如硬件、軟件、傳感器、輸入、詳細(xì)精確的ECDIS數(shù)據(jù)及其顯示規(guī)則、狀態(tài)指示與報(bào)警、人機(jī)交互等。因此，在使用ECDIS航行和使其功能

12、時(shí)必須注意避免誤用信息和系統(tǒng)失靈。 所有在配備有ECDIS的船舶上值班的船長(zhǎng)、大副和駕駛員應(yīng)在完成了使用ECDIS的課程后才能勝任使用該設(shè)備。 為了航行安全，ECDIS的培訓(xùn)和發(fā)證要求是必要的。,1.7 獲取數(shù)據(jù)的責(zé)任,使用者有責(zé)任明確使用符合實(shí)際的有效數(shù)據(jù)，必須保證海圖改正至最新。 對(duì)于海圖的改正不僅要知道如何改正而且要知道改正數(shù)據(jù)的來(lái)源。 要善于對(duì)海圖數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行確認(rèn)系統(tǒng)運(yùn)行中任何時(shí)候都可以查詢使用中的數(shù)據(jù)的詳細(xì)描述。,第一章 基礎(chǔ)知識(shí),第二節(jié) 電子海圖與電子海圖系統(tǒng),2.1 電子海圖,電子海圖（Electronic chart）是在顯示器上顯示出海圖信息和其它航海信息，所以也稱為“屏

13、幕海圖”。電子海圖和其應(yīng)用環(huán)境組成電子海圖系統(tǒng)。,2.1 電子海圖,（1）電子海圖種類 矢量化海圖（Vector charts）：是將數(shù)字化的海圖信息分類存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，使用者可以選擇性的查詢、顯示和使用數(shù)據(jù)，并可以和其他船舶系統(tǒng)相結(jié)合，提供諸如警戒區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)的自動(dòng)報(bào)警等功能。 光柵掃描海圖（Raster charts ）：通過(guò)對(duì)紙質(zhì)海圖的光學(xué)掃描形成的數(shù)據(jù)信息文件，可以看作是紙質(zhì)海圖的復(fù)制品。因此，不能提供選擇性的查詢和顯示功能。,2.1 電子海圖,（2）電子航海圖（ Electronic Navigational ChartENC ） ENC：內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、格式均標(biāo)準(zhǔn)化了的數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)由

14、官方授權(quán)的權(quán)威海道測(cè)量部門制作發(fā)行，供ECDIS使用。 這種海圖不僅具有安全航行所需要的所有信息，還可以具有被認(rèn)為是航行安全所需的紙質(zhì)海圖沒(méi)有的其他信息。 ENC具有以下屬性：,2.1 電子海圖ENC屬性,內(nèi)容基于主管水道測(cè)量局的原始數(shù)據(jù)或官方海圖； 根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼和編制； 基于WGS84坐標(biāo)系； 內(nèi)容的保證由發(fā)行數(shù)據(jù)的水道測(cè)量局負(fù)責(zé)； 只由主管水道測(cè)量局發(fā)行； 根據(jù)數(shù)字化分發(fā)的官方改正數(shù)據(jù)進(jìn)行定期改正。,2.1 電子海圖,（3）光柵掃描航海圖（Raster Navigational ChartRNC） 通過(guò)國(guó)家水道測(cè)量部門或其授權(quán)出版的海圖數(shù)字掃描而成，并結(jié)合顯示系統(tǒng)提供連續(xù)自動(dòng)的定位

15、功能的電子海圖。 RNC具有以下屬性：,2.1 電子海圖RNC屬性,由官方紙質(zhì)海圖復(fù)制而成； 根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制作； 內(nèi)容的保證由發(fā)行數(shù)據(jù)的水道測(cè)量局負(fù)責(zé)； 根據(jù)數(shù)字化分發(fā)的官方改正數(shù)據(jù)進(jìn)行定期改正。,2.1 電子海圖,（4）系統(tǒng)電子航海圖（ SENC） SENC是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是為了恰當(dāng)使用ENC而由ECDIS將其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過(guò)恰當(dāng)方法改正ENC，并且由航海人員添加了其它數(shù)據(jù)后而形成的。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)被ECDIS直接使用來(lái)顯示電子海圖以及完成其它航海功能，并且與最新的紙質(zhì)海圖等價(jià)。SENC還可包含來(lái)自其它信息源的信息。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（1）ECDI

16、S的定義 ECDIS是一個(gè)航行信息系統(tǒng)，如果這個(gè)系統(tǒng)具有適當(dāng)?shù)膫溆门渲茫隳鼙唤邮転榉?974年SOLAS公約中第5章第19和27條關(guān)于改正至最新的海圖的配備要求。該系統(tǒng)可有選擇地顯示系統(tǒng)電子航海圖中的信息以及從導(dǎo)航傳感器獲得的位置信息以幫助航海人員進(jìn)行航線設(shè)計(jì)和航路監(jiān)視，并且能夠按要求顯示其它與航海相關(guān)的補(bǔ)充信息。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（2）ECDIS的組成 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)的組成分為硬件部分和軟件部分,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（2）ECDIS的組成： 硬件部分 ECDIS實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有高性能的內(nèi)、外部接口符合S52標(biāo)準(zhǔn)要求的

17、船用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)的中心是高速中央處理器和大容量的內(nèi)部和外部存儲(chǔ)器。外部存儲(chǔ)器的容量應(yīng)保證能夠容納整個(gè)ENC 、ENC改正數(shù)據(jù)和SENC。中央處理器、內(nèi)存和顯存容量應(yīng)保證顯示一幅電子海圖所需時(shí)間不超過(guò)5秒。 內(nèi)部接口應(yīng)包括圖形卡、語(yǔ)音卡、硬盤和光盤控制卡等。以光盤或軟盤為載體的ENC及其改正數(shù)據(jù)，以及用于測(cè)試ECDIS性能的測(cè)試數(shù)據(jù)集可通過(guò)內(nèi)部接口直接錄入硬盤，船舶駕駛員在電子海圖上所進(jìn)行的一些手工標(biāo)繪、注記，以及電子海圖的手工改正數(shù)據(jù)的輸入等可通過(guò)鍵盤和游標(biāo)實(shí)現(xiàn)。同喇叭相連接的語(yǔ)音卡，以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（2）ECDIS的組成： 硬件部分 圖

18、形顯示器用于顯示電子海圖，其尺寸、顏色和分辯率應(yīng)符合IHO S-52的最低要求，即有效畫面最小尺寸應(yīng)為350 x270mm，不少于64種顏色，像素尺寸小于0.3mm。在進(jìn)行航路監(jiān)視時(shí)顯示海圖的有效尺寸至少應(yīng)為270mmx270mm（IMO ECDIS 性能標(biāo)準(zhǔn)的要求）。文本顯示器用于顯示航行警告、航路指南、航標(biāo)表等航海咨詢信息，其尺寸應(yīng)不小于14寸，支持24x80字符顯示。 利用打印機(jī)可實(shí)現(xiàn)電子海圖和航行狀態(tài)的硬拷貝，以便事后分析?？砂磭?guó)際海事組織的要求記錄航行數(shù)據(jù)。 外部接口一般是含有CPU的智能接口，保證從外部傳感器接收信息（包括GPS、LORAN-C、羅經(jīng)、計(jì)程儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、測(cè)深儀、A

19、IS、雷達(dá)/ARPA、衛(wèi)星船站、自動(dòng)舵等設(shè)備的信息）并按照一定的調(diào)度策略向主機(jī)發(fā)送這些信息。通過(guò)船用通信設(shè)備（如INMARSAT-C）不僅自動(dòng)接收ENC的改正數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電子海圖的自動(dòng)改正；而且還可接收其他諸如氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)等。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（2）ECDIS的組成： 軟件部分： 海圖信息處理軟件：由ENC向SENC轉(zhuǎn)換的軟件、電子海圖自動(dòng)和手工改正軟件、海圖符號(hào)庫(kù)的管理軟件、航海咨詢信息的管理軟件、電子海圖庫(kù)的管理軟件、海圖要素分類及編碼系統(tǒng)的管理軟件、用戶數(shù)據(jù)的管理軟件等。 電子海圖顯示系統(tǒng)軟件：電子海圖合成軟件（給定顯示區(qū)域、比例尺和投影方式，搜索合適的海

20、圖數(shù)據(jù)，并進(jìn)行投影和裁剪計(jì)算，生成圖形文件）、電子海圖顯示軟件（根據(jù)圖形文件調(diào)用符號(hào)庫(kù)，在屏幕上繪制海圖）、電子海圖上要素的搜索軟件、航海咨詢信息的顯示軟件等。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（2）ECDIS的組成： 軟件部分： 計(jì)劃航線設(shè)計(jì)軟件: 在電子海圖上手工繪制和修改計(jì)劃航線、計(jì)劃航線可行性檢查、經(jīng)驗(yàn)（推薦）航線庫(kù)的管理、航行計(jì)劃列表的生成（每個(gè)航行段的距離、航速、航向、航行時(shí)間等）。 傳感器接口軟件：與GPS、LORAN-C、羅經(jīng)、計(jì)程儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、測(cè)深儀、AIS、雷達(dá)/ARPA、衛(wèi)星船站、自動(dòng)舵等設(shè)備的接口軟件，以及從這些傳感器所讀取的信息的調(diào)度和綜合處理軟件

21、。 航路監(jiān)視軟件：計(jì)算船舶偏離計(jì)劃航線的距離、檢測(cè)航行前方的危險(xiǎn)物和淺水域、危險(xiǎn)指示和報(bào)警等。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（2）ECDIS的組成： 軟件部分： 航行記錄軟件：記錄船舶航行過(guò)程中所使用的海圖的詳細(xì)信息以及航行要素，實(shí)現(xiàn)類似“黑匣子”的功能。 航海問(wèn)題的求解軟件：船位推算、恒向線和大圓航法計(jì)算、距離和方位計(jì)算、陸標(biāo)定位計(jì)算、大地問(wèn)題正反解計(jì)算、不同大地坐標(biāo)系之間的換算、船舶避碰要素（CPA、TCPA）計(jì)算等。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 海圖顯示，包括：在給定的投影方式下合成和顯示海圖（在使用墨卡托投影方式時(shí)

22、，可適當(dāng)選取海圖的基準(zhǔn)緯度，以減小海圖的投影變形）；以“正北向上”或“航向向上”方式顯示海圖；以“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”或“絕對(duì)運(yùn)動(dòng)”方式顯示海圖；隨機(jī)改變電子海圖的比例尺（縮放顯示及漫游）；分層顯示海圖信息（隱去本船在特定航行條件下不需要的信息）。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 海圖作業(yè)：在電子海圖上進(jìn)行計(jì)劃航線設(shè)計(jì)（依照推薦航線進(jìn)行手工設(shè)計(jì)或進(jìn)行大圓航線計(jì)算）；以靈活的方式計(jì)算任意兩點(diǎn)間的距離和方位（如，利用電子方位線、可變距離圈等方式）；標(biāo)繪船位、航跡和時(shí)間。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 海圖改正：能夠

23、接受由官方ENC制作部門提供的正式改正數(shù)據(jù)以及由航海人員從紙質(zhì)航海通告或無(wú)線電航行警告中提取的改正數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)ENC的自動(dòng)和手工改正。 定位及導(dǎo)航。能夠同計(jì)程儀、電羅經(jīng)、GPS、Loran-C、測(cè)深儀、氣象儀等設(shè)備連接，接收來(lái)自這些傳感器的信息，并進(jìn)行綜合處理，求得最佳船位；能夠進(jìn)行各種陸標(biāo)定位計(jì)算。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 雷達(dá)信息處理。ECDIS可將雷達(dá)圖象和ARPA信息疊加顯示在電子海圖上，提供本船、本船周圍的靜態(tài)目標(biāo)，本船周圍的動(dòng)態(tài)目標(biāo)三者之間的位置關(guān)系。航海人員可據(jù)此判斷避碰態(tài)勢(shì)，做出避碰決策。同時(shí)，還能夠在電子海圖上檢測(cè)該避碰決策

24、可行與否。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 航路監(jiān)視。在船舶航行過(guò)程中，ECDIS能夠自動(dòng)計(jì)算船舶偏離計(jì)劃航線的距離，必要時(shí)給出指示和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)航跡保持。ECDIS還能夠自動(dòng)檢測(cè)到航行前方的暗礁、禁航區(qū)、淺灘等，實(shí)現(xiàn)避礁、防淺。 航海信息咨詢。獲取電子海圖上要素的詳細(xì)描述信息以及整個(gè)航線上的航行條件信息，如潮汐、海流、氣象等。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 航行記錄。ECDIS能夠自動(dòng)記錄前12小時(shí)內(nèi)所使用過(guò)的ENC單元及其來(lái)源、版本、日期和改正歷史，以及每隔一分鐘的船位、航速、航向等。一旦船舶發(fā)生事

25、故，這些信息足以再現(xiàn)當(dāng)時(shí)的航行情況。記錄的信息不允許被操縱和改變。也就是說(shuō)，ECDIS應(yīng)具備類似“黑匣子”的功能。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（4）光柵掃描海圖顯示系統(tǒng)（Raster Chart Display Systems RCDS） 光柵掃描海圖顯示系統(tǒng)是ECDIS的一種使用光柵掃描航海圖的工作模式。使用在沒(méi)有ENC覆蓋的海域。 這種工作模式有以下局限性：,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（4）光柵掃描海圖顯示系統(tǒng)（Raster Chart Display Systems RCDS） 局限性： 光柵掃描海圖為有邊界海圖，這種模式如使用一套紙質(zhì)海圖

26、一樣。 光柵掃描海圖不能啟動(dòng)諸如防止擱淺的自動(dòng)報(bào)警功能，但可以由用戶加入信息的方式產(chǎn)生某些報(bào)警功能。 海圖基準(zhǔn)面和投影可能和ENC不同。 海圖上的特征不能被簡(jiǎn)化或移除以適合某種特定的航行要求。 不能隨意選擇海圖顯示比例，可能會(huì)影響到對(duì)下一步航行的計(jì)劃功能。,2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)系統(tǒng)（ECDIS）,（4）光柵掃描海圖顯示系統(tǒng)（Raster Chart Display Systems RCDS） 局限性： RCDS的海圖變向顯示可能影響海圖資料的讀取。 不能夠通過(guò)查詢方式獲取海圖物標(biāo)的附加信息。 不能設(shè)置安全警戒等深線或水深點(diǎn)并使其強(qiáng)調(diào)性顯示。 基于光柵掃描海圖，不同的顏色可能用于顯示同

27、樣的海圖信息，也可能出現(xiàn)白天和夜間顏色的不同。 光柵掃描海圖應(yīng)以其紙質(zhì)海圖的比例尺顯示，過(guò)份的放大或縮小會(huì)嚴(yán)重降低RCDS的性能。,2.3 電子海圖系統(tǒng)（ECS）,ECS指所有沒(méi)有通過(guò)測(cè)試證明符合ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。ECS可以顯示ENC或RNC或其他私自出版的海圖。也可以有類似于ECDIS的功能。 在ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)未制訂之前的電子海圖系統(tǒng)基本屬于這一類。 如果船舶安裝ECS，無(wú)論使用什么海圖，都不能解除其配備紙質(zhì)海圖的要求。,第一章 基礎(chǔ)知識(shí),第三節(jié) ECDIS數(shù)據(jù),3.1 ECDIS數(shù)據(jù)基礎(chǔ),ECDIS數(shù)據(jù)格式是S57格式，其將現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體用特征對(duì)象（Featuer Objiec

28、t）和空間對(duì)象（Spatial Object）的組合來(lái)描述： 特征對(duì)象：描述實(shí)體的種類、性質(zhì)和特征等屬性信息。 空間對(duì)象：描述實(shí)體的空間位置特性。 每個(gè)空間對(duì)象有特征對(duì)象與此對(duì)應(yīng)，編碼組成數(shù)據(jù)庫(kù)。,3.2 ENC的制作,（1）相關(guān)術(shù)語(yǔ) 電子航海圖數(shù)據(jù)（Electronic Navigational Chart Data-ENCD):國(guó)家水道測(cè)量組織提供的制作ENC的數(shù)據(jù)。 電子航海圖數(shù)據(jù)庫(kù)（Electronic Navigational Chart Data Base-ENCDB):生產(chǎn)和維護(hù)ENC的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，由ENCD編制而成。 電子海圖數(shù)據(jù)庫(kù)（Electronic Chart Data

29、BaseECDB）：海洋測(cè)繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。 單元（Cell）：某地理區(qū)域的ENC數(shù)據(jù)分發(fā)的基本單位，數(shù)據(jù)文件大小不超過(guò)5MB。,3.2 ENC的制作,（2）制作過(guò)程,3.3 ENC數(shù)據(jù),至少包括： 控制點(diǎn)、高程點(diǎn)、陸地方位物 海岸、島嶼 陸地地貌、水系、道路、境界、橋梁、涵閘、管線 居民地 港口設(shè)施、近海設(shè)施 干出灘 水深、等深線、底質(zhì) 航行障礙物 助航設(shè)施 航道、錨地、各種海區(qū)界線 海流與潮汐 對(duì)景圖、觀景點(diǎn)、磁差 各種地名、專有名稱標(biāo)記、說(shuō)明標(biāo)記 地理坐標(biāo)網(wǎng)及標(biāo)記、圖解比例尺,3.4 ENC的改正,手工改正：根據(jù)航海通告進(jìn)行 改正數(shù)據(jù)加入SENC不能改動(dòng)ENC；自動(dòng)改正數(shù)據(jù)區(qū)別于手工改正數(shù)據(jù)

30、 改正記錄保存、顯示,自動(dòng)改正：官方數(shù)據(jù)（根據(jù)S57編碼）,3.5 ECDIS顯示,（1）基礎(chǔ)顯示（Display Base）：不能去除的SENC信息（但不保證滿足安全航行的需要）： 海岸線（高潮水位） 安全等深線由航海人員選擇 安全等深線所定義的安全水域內(nèi)深度小于安全等深線的水下孤立危險(xiǎn)物 安全等深線所定義的安全水域內(nèi)的孤立危險(xiǎn)物，如橋梁和架空電纜等，包括浮標(biāo)和立標(biāo)無(wú)論其是否為助航所用 各種分道通航制 比例尺、范圍、方向（真北向上或航向向上）和顯示方式（真運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)） 深度和高程單位,3.5 ECDIS顯示,（2）標(biāo)準(zhǔn)顯示（Standard Display）：ECDIS最初顯示時(shí)包含的S

31、ENC的信息（在航線設(shè)計(jì)和航路監(jiān)視期間可由航海人員根據(jù)需要調(diào)整）： 基礎(chǔ)顯示信息 干出線 固定和浮動(dòng)的助航標(biāo)志 航道和運(yùn)河等的邊界 視覺(jué)和雷達(dá)顯著物標(biāo) 禁航區(qū)和受限區(qū)域 海圖比例尺邊界 警告注記標(biāo)志,3.5 ECDIS顯示,（3）其他信息（All Other Information）：根據(jù)要求顯示的信息。如： 水深點(diǎn) 海底電纜和管線 孤立危險(xiǎn)物的詳細(xì)信息 助航標(biāo)志的詳細(xì)信息 警告標(biāo)記的內(nèi)容 ENC版本日期 測(cè)量基準(zhǔn)面 磁差 經(jīng)緯線網(wǎng) 地名,3.5 ECDIS顯示,（4）數(shù)據(jù)分層與顯示優(yōu)先級(jí) ECDIS處理的全部數(shù)據(jù)，包括海圖信息、雷達(dá)信息和其他傳感器的數(shù)據(jù)按照S52進(jìn)行分層管理。 S52規(guī)定，

32、ECDIS應(yīng)將處理的數(shù)據(jù)至少分成11級(jí)（1級(jí)內(nèi)可以分為多層信息，1層內(nèi)可分為多種要素)。級(jí)別排列靠后的信息不能覆蓋其前級(jí)信息。 分級(jí)信息如下：,3.5 ECDIS顯示,信息分級(jí)： ECDIS警告信息（如坐標(biāo)系、深度基準(zhǔn)面異常警告、顯示比例大于或小于ENC原始比例尺的警告） 水道測(cè)量組織（HO）數(shù)據(jù)：點(diǎn)、線、面和自動(dòng)航海通告（官方改正） 手工輸入的航海通告和無(wú)線電航海警告 ENC警告（海圖上的警告和注意信息） HO的顏色填充區(qū)域數(shù)據(jù) HO提供的，根據(jù)用戶要求顯示的數(shù)據(jù) 雷達(dá)信息 用戶數(shù)據(jù)：點(diǎn)、線、面（用戶在電子海圖上做的標(biāo)注） ECDIS制造商的數(shù)據(jù)：點(diǎn)、線、面 用戶的顏色填充區(qū)域數(shù)據(jù) ECDI

33、S制造商的填充區(qū)域數(shù)據(jù),3.6 結(jié)論性問(wèn)題,ECDIS數(shù)據(jù)是其核心要素，只有官方數(shù)據(jù)可以使用。 ENC數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存獨(dú)立于任何應(yīng)用軟件，這使得數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的功能性和適用性。 ECDIS的數(shù)據(jù)顯示具有選擇性，但只有符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)才可以選擇顯示。 ECDIS的可靠性建立在數(shù)據(jù)的質(zhì)量上，數(shù)據(jù)的質(zhì)量依賴于數(shù)據(jù)測(cè)量的精確性、數(shù)據(jù)制作的精確性、數(shù)據(jù)覆蓋范圍、數(shù)據(jù)是否完整以及是否更新、數(shù)據(jù)坐標(biāo)系等。這不僅要求原始數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，而且駕駛員在選擇使用數(shù)據(jù)時(shí)要充分考慮航行安全的需要,過(guò)多的數(shù)據(jù)不僅造成系統(tǒng)過(guò)載、使重要的信息被覆蓋或淹沒(méi)，而且不必要；但如果選擇數(shù)據(jù)過(guò)少，則可能不能滿足航海的需要。 定位系統(tǒng)所依據(jù)的參考系統(tǒng)

34、可造成ECDIS的不準(zhǔn)確性。,第一章 基礎(chǔ)知識(shí),第四節(jié) 傳感器及其局限性,4.1 ECDIS傳感器,（1）ECDIS傳感器的種類 主要有以下幾種： 定位與導(dǎo)航：GPS（DGPS）、GLONASS、LORANC、雷達(dá)、AIS等 航向指示設(shè)備：陀螺羅經(jīng)、磁羅經(jīng)等 計(jì)程設(shè)備：計(jì)程儀（相對(duì)、絕對(duì)） 測(cè)深設(shè)備：測(cè)深儀,4.1 ECDIS傳感器,（2）需注意的問(wèn)題 航海人員者必須明確傳感器的誤差直接影響ECDIS的精度： 儀器本身的誤差 儀器所基于的坐標(biāo)系的不同導(dǎo)致的誤差 儀器天線、傳感器的位置造成的誤差 儀器性能的下降或突然的故障 等,第二章 功能與使用,第一節(jié) 基本功能與設(shè)定,1.1 基本航行功能,E

35、CDIS性能標(biāo)準(zhǔn)附錄3列明的航行要素和參數(shù)包括： 具有時(shí)間標(biāo)志的本船主要航跡和輔助航跡 對(duì)地航向和航速矢量 可變距標(biāo)圈與電子方位線 光標(biāo) 積算船位與推算船位 定位與時(shí)間 位置線與時(shí)間 轉(zhuǎn)移位置線 預(yù)報(bào)的和實(shí)際的某時(shí)間的潮流或海流矢量 突出顯示的危險(xiǎn) 計(jì)劃航向與速度 轉(zhuǎn)向點(diǎn) 航程 某日某時(shí)計(jì)劃到達(dá)的位置 可見(jiàn)光弧界限,1.2 基本航行功能的設(shè)定,實(shí)際操作（步驟見(jiàn)操作說(shuō)明）,第二章 功能與使用,第二節(jié) 航次計(jì)劃的制定,2.1 航次計(jì)劃的四個(gè)步驟,航次計(jì)劃是保證船舶安全航行的基礎(chǔ)，根據(jù)STCW公約，航次計(jì)劃應(yīng)覆蓋大洋、沿岸、和引航水域，并在航行前制定完畢 。 航次計(jì)劃包括以下四個(gè)步驟： 研究資料：收

36、集資料并對(duì)相關(guān)資料研究評(píng)估 制定計(jì)劃：綜合考慮相關(guān)數(shù)據(jù)，確定航行策略 執(zhí)行計(jì)劃：必要時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整和修正航次計(jì)劃 監(jiān)控：監(jiān)控航行計(jì)劃的執(zhí)行過(guò)程,確保按事先制定的航線航行,2.2 制定航次計(jì)劃應(yīng)考慮的因素,氣象條件( 氣象導(dǎo)航) 海況 危險(xiǎn)物、交通密集區(qū)與限制區(qū) 定位與導(dǎo)航條件 本船條件與貨物限制 船員 推薦航線,2.3 利用ECDIS制定航次計(jì)劃,大部分ECDIS系統(tǒng)可以工作在兩種模式：航路監(jiān)視與航線設(shè)計(jì)，一般開(kāi)機(jī)后自動(dòng)運(yùn)行在航路監(jiān)視狀態(tài)并顯示本船船位。,2.3 利用ECDIS制定航次計(jì)劃,（1）航線設(shè)計(jì)資料的獲取 除了ENC規(guī)定的基礎(chǔ)顯示、標(biāo)準(zhǔn)顯示、和其他三種信息外，還可提供諸如航路指南

37、、潮汐、氣象等信息?？筛鶕?jù)需要調(diào)用。,2.3 利用ECDIS制定航次計(jì)劃,（2）航線設(shè)計(jì) 航線由航段（leg）和航路點(diǎn)組成，ECDIS中航線和航路點(diǎn)按識(shí)別碼存儲(chǔ)。航線名稱、開(kāi)航時(shí)間和航路點(diǎn)等可以填入航線表中。航路點(diǎn)的數(shù)據(jù)包括：名稱、位置、航路點(diǎn)等待時(shí)間、旋回半徑、偏航界限、航速等，給出這些因素,系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算航路點(diǎn)的ETA、每航段航向和航程。,2.3 利用ECDIS制定航次計(jì)劃,（2）航線設(shè)計(jì) 航路點(diǎn)的輸入、更改和移除非常方便，航路點(diǎn)一經(jīng)變動(dòng)其他數(shù)據(jù)自動(dòng)隨之變動(dòng)。 航線既可以是新設(shè)計(jì)的也可以利用以前航行過(guò)的航線。某區(qū)域的航線可以全部顯示在海圖上，同時(shí)有航線表可供選用。,2.3 利用ECDIS制定航次計(jì)劃,（3）航路監(jiān)視 航路監(jiān)視是基于預(yù)先設(shè)定的條件進(jìn)行，包括：安全等深線、偏航、禁航區(qū)、定位系統(tǒng)差異、丟失船位、關(guān)鍵點(diǎn)、坐標(biāo)系差異等。,第二章 功能與使用,第三節(jié)其他航行數(shù)據(jù)的顯示與功能,3.1 雷達(dá)圖像疊加,雷達(dá)圖像可以疊加在電子海圖上顯示，但應(yīng)注意： 整個(gè)圖像不能完全重合。（主定位系統(tǒng)誤差造成） 某物標(biāo)的位移。（物標(biāo)的位置變化） 船舶航行矢量線不重合。,3.2 ARPA目標(biāo)數(shù)據(jù),ECDIS可以顯示ARPA 目標(biāo)數(shù)據(jù),并