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电子海图系统2010年8月绪论电子海图系统是近十几年来航海领域出现并逐渐成熟的一项新技术。这项新技术适应了海运船舶驾驶实践的需求：航道拥挤程度的提高、船舶的大型化、以及超高速船舶的出现给船舶航行安全提出了严峻的挑战。解决这个问题的一种方式是集成式地把本船的位置、所处的静态环境、周围的动态目标信息显示在一个屏幕上，使得船舶驾驶员能够迅速地获取所有这些信息，及时地做出操船决策。海运船舶驾驶中使用各种现代化的导航设备和雷达设备，能够在很短的时间间隔内获取精确可靠的关于船位、船舶运动参数以及周围环境方面的信息。使用电子海图，能够把驾驶员从海图作业这一事务性工作中解脱出来，使其把主要精力放在航行监视和及时制定操船决策上来。绪论20世纪70年代末，微电子技术的迅猛发展为电子海图的产生创造了条件。当时的船用电子海图系统被称为“视频航迹标绘仪”。多功能船用电子海图系统在八十年代中期蓬勃发展起来。该系统是一种集成式的导航信息系统，它在使用电子海图的基础上，完成综合的船舶驾驶任务。绪论多功能船用电子海图系统对保证船舶航行安全所起的重要作用得到了IMO和IHO以及众多航海专家的认可。ECDIS的概念正是在总结多功能船用电子海图系统的结构、功能和应用的基础上提出来的。1986年7月，IMO和IHO开始合作,成立了ECDIS协调小组（HGE），共同研究ECDIS。1988年10月IMO和IHO联合组织了著名的北海工程实验，以评价ECDIS的功能，分析其潜在用途。绪论此后，IMO和IHO均积极地对ECDIS进行研究，讨论制定相关的标准和规范：IMO1995年11月在第19届大会上，作为A.817(19)号决议正式批准了现行的“IMOECDIS性能标准”。96年和98年进行了进一步修正。IHO1991年颁布了数字化海道测量数据传输标准SP-57，1993年11月颁布了该标准的第二版，并称为S-57。1996年11月颁布了S-57的第三版,也即现行标准。2000年修订为3.1版。IHO电子海图显示系统委员会（COE）1990年5月发布了ECDIS海图内容和显示暂行规范SP-52，1992年9月颁布了该规范的第二版，1993年10月颁布了该规范的第三版，并称为S-52。1996年12月颁布了S-52的第五版，即现行标准。第一章基础知识第一节ECDIS使用中的法律问题与责任第二节电子海图与电子海图系统第三节ECDIS数据第四节传感器及其局限性1.1.1SOLAS公约关于海图的配备SOLAS公约关于海图的配备要求位于该公约第5章，主要有以下几个方面：第2条－对海图进行定义：海图和图书是由政府、政府认可的水道测量部门或相关政府机构出版或授权出版的用于满足航海需要的专用图或书及编辑这种图或书所用数据库。1.1.1SOLAS公约关于海图的配备第19条－规定不同船舶应配备的设备，其中关于海图的配备要求为：船舶无论大小应配备整个航次制定计划、显示、航行定位和航行监控所需的海图和图书，电子海图显示与信息系统可以被认为是符合本条海图配备要求。如果使用电子设备完成或部分完成航次所需的以上功能，必须有满足功能要求的备用配置。（关于满足功能要求的备用配置在IMOA.817（19）决议中进行了规定）。1.1.1SOLAS公约关于海图的配备第27条－改正与更新：航次所需的海图和诸如航路指南、灯标表、航海通告、潮汐表及其它航行所需的图书应该是适当的且改正到最近之日。1.1.2ECDIS性能标准IMO在1995年11月第19届大会上，作为A.817(19)号决议正式批准“IMOECDIS性能标准”，此后海安会分别在1996年通过MSC.64(67)决议和1998年通过MSC86(70)决议对其进行了两次修订。该标准给出了ECDIS的定义，规定了信息的显示、海图改正、航线设计、航路监视、航行记录等性能要求。该标准有6个附件：1.1.2ECDIS性能标准附件1给出了制定标准时所参照的其它标准，包括S-52及其附件、S-57、IEC61174“电子海图显示与信息系统（ECDIS）”、IEC945“组成GMDSS的船载无线电设备和船用导航设备的一般要求”等；附件2给出了ECDIS在完成计划航线设计和航路监视期间可用的海图信息分类（显示基础、标准显示、附加信息）；附件3给出了ECDIS中所使用的航行要素和参数的术语及其缩写；附件4给出了ECDIS在完成计划航线设计和航路监视期间应自动检测到的特殊地理区域；附件5给出了ECDIS的报警及指示的形式和内容；附件6列出了对ECDIS后备装置的要求1.1.2ECDIS性能标准根据该标准：如果有适当的备用配置，ECDIS便可以满足SOLAS公约第5章19和27条关于海图配置的要求，即可以取代纸质海图。但如果工作在RCDS模式，不能取代纸质海图。1.1.3IHO关于ECDIS的主要规定IHOS-57数字化海道测量数据传输标准描述了用于各国航道部门之间的数字化海道测量数据的交换以及向航海人员、ECDIS的生产商发布这类数据的标准。该标准是具有法律效力的矢量形式的电子航海图的数据传输标准。它包括三章及两个附件：一般性介绍理论数据模型（海图信息描述的理论模型）数据结构（电子航海图的数据格式）IHO物标目录（物标分类和编码系统）产品规范（电子航海图产品规范、IHO物标目录数据字典产品规范）IHO关于电子海图的文件主要包括：1.1.3IHO关于ECDIS的主要文件IHOS-52海图内容和显示规范规定了电子航海图的内容和显示、数据结构、改正方法和信息传输途径，以及屏幕上电子海图的颜色和符号使用等。该标准有3个附件：附件一：对电子航海图的改正问题作了详细的规定；附件二：描述了ECDIS屏幕上电子海图的颜色和符号使用细节；附件三：定义了ECDIS的相关术语。1.1.4IEC关于ECDIS的标准ECDIS硬件设备的性能和测试标准IEC61174描述了符合IMO标准的ECDIS的性能测试工作方法和要求的测试结果。符合该标准的ECDIS得到类型认可，从而合法地成为船用设备。1.1.5ECDIS取代纸质海图*通过类型认证的ECDIS使用改正至最新的官方ENC（官方水道测量部门提供的符合IHOS-57标准，具体内容、显示方式、以及颜色和符号的使用等要符合IHOS-52规范）并配备适当的备用配置，可以取代纸质海图。1.1.6ECDIS培训目前，国际海事组织STCW95公约没有对ECDIS提出特别的正式要求，而是认为其归于关于海图的培训与评估。但是，通过提出示范课程的方式强调了ECDIS培训的重要性：ECDIS是需要高操作技能的复杂的航行系统，不仅具有大量的航行功能，而且是有很多部分组成的复杂的基于计算机的信息系统，诸如硬件、软件、传感器、输入、详细精确的ECDIS数据及其显示规则、状态指示与报警、人机交互等。因此，在使用ECDIS航行和使用其功能时必须注意避免误用信息和系统失灵。所有在配备有ECDIS的船舶上值班的船长、大副和驾驶员应在完成了使用ECDIS的课程后才能胜任使用该设备。为了航行安全，ECDIS的培训和发证要求是必要的。1.1.7获取数据的责任使用者有责任明确使用符合实际的有效数据，必须保证海图改正至最新。对于海图的改正不仅要知道如何改正而且要知道改正数据的来源。要善于对海图数据的正确性进行确认－系统运行中任何时候都可以查询使用中的数据的详细描述。第一章基础知识第一节ECDIS使用中的法律问题与责任第二节电子海图与电子海图系统第三节ECDIS数据第四节传感器及其局限性第二节电子海图与电子海图系统1.2.1电子海图1.2.2电子海图显示与信息系统1.2.3电子海图系统1.2.1电子海图电子海图（Electronicchart）是在显示器上显示出海图信息和其它航海信息，所以也称为“屏幕海图”。电子海图和其应用环境组成电子海图系统。1.2.1电子海图（1）电子海图种类矢量化海图（Vectorcharts）：是将数字化的海图信息分类存储的数据库，使用者可以选择性地查询、显示和使用数据，并可以和其他船舶系统相结合，提供诸如警戒区、危险区的自动报警等功能。光栅扫描海图（Rastercharts）：通过对纸质海图的光学扫描形成的数据信息文件，可以看作是纸质海图的复制品。因此，不能提供选择性的查询和显示功能。1.2.1电子海图（2）电子航海图（ENC，ElectronicNavigationalChart）ENC：内容、结构、格式均标准化了的数据库，这个数据库由官方授权的权威海道测量部门制作发行，供ECDIS使用。这种海图不仅具有安全航行所需要的所有信息，还可以具有被认为是航行安全所需的其他纸质海图没有的信息。ENC具有以下属性：内容基于主管水道测量局的原始数据或官方海图；只由主管水道测量局发行；根据国际标准进行编码和编制；基于WGS84坐标系；内容的保证由发行数据的水道测量局负责；根据数字化分发的官方改正数据进行定期改正。ENC的属性：1.2.1电子海图1.2.1电子海图（3）光栅扫描航海图（RNC,RasterNavigationalChart）RNC：通过国家水道部或国家水道部授权出版的海图数字扫描而成，并结合显示系统提供连续自动的定位功能的电子海图。RNC具有以下属性：1.2.1电子海图RNC的属性：由官方纸质海图的复制而成；根据国际标准制作；内容的保证由发行数据的水道测量局负责；根据数字化分发的官方改正数据进行定期改正。1.2.1电子海图（4）系统电子航海图（SENC）SENC是一个数据库，这个数据库是为了恰当使用ENC而由ECDIS将其进行格式转换，同时通过恰当方法改正ENC，并且由航海人员添加了其它数据后而形成的。这个数据库被ECDIS直接使用来显示电子海图以及完成其它航海功能，并且与最新的纸质海图等价。SENC还可包含来自其它信息源的信息。REVIEW电子海图矢量化海图光栅扫描海图电子航海图（ENC）光栅扫描航海图（RNC）系统电子航海图（SENC)1.2.2电子海图显示与信息系统（ECDIS）（1）ECDIS的定义ECDIS是一个航行信息系统，如果这个系统具有适当的备用配置，便能被接受为符合1974年SOLAS公约中第5章第19和27条关于改正至最新的海图的配备要求。该系统可有选择地显示系统电子航海图中的信息以及从导航传感器获得的位置信息以帮助航海人员进行航线设计和航路监视，并且能够按要求显示其它与航海相关的补充信息。1.2.2电子海图显示与信息系统（ECDIS）*（2）ECDIS的组成电子海图显示与信息系统的组成分为硬件部分和软件部分1.2.2电子海图显示与信息系统（ECDIS）硬件部分ECDIS实质上是一个高性能的、内/外部接口符合S52标准要求的船用计算机系统。系统的中心是高速中央处理器和大容量的内部和外部存储器。外部存储器存的容量应保证能够容纳整个ENC、ENC改正数据和SENC。中央处理器、内存和显存容量应保证显示一幅电子海图所需时间不超过5秒。内部接口应包括图形卡、语音卡、硬盘和光盘控制卡等。以光盘或软盘为载体的ENC及其改正数据，以及用于测试ECDIS性能的测试数据集可通过内部接口直接录入硬盘，船舶驾驶员在电子海图上所进行的一些手工标绘、注记，以及电子海图的手工改正数据的输入等可通过键盘和游标实现。同喇叭相连接的语音卡，实现语音报警。1.2.2电子海图显示与信息系统（ECDIS）（续上页）图形显示器用于显示电子海图，其尺寸、颜色和分辩率应符合IHOS-52的最低要求，即有效画面最小尺寸应为350x270mm，不少于64种颜色，像素尺寸小于0.3mm。在进行航路监视时显示海图的有效尺寸至少应为270mmx270mm（IMOECDIS性能标准的要求）。文本显示器用于显示航行警告、航路指南、航标表等航海咨询信息，其尺寸应不小于14寸，支持24x80字符显示。利用打印机可实现电子海图和航行状态的硬拷贝，以便事后分析。VDR按国际海事组织的要求记