电子海图系统2010.ppt

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1、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

2、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

3、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： IMO 1995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“IMO ECDIS性能标准” 。96年和98年进行了进一步修正。 IHO 1991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

4、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,1.1.1 SOLAS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。,1.1.1 SO

5、LAS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IMO A.817（19）决议中进行了规定）。,1.1.1 SOLAS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。,1.1.2 ECDIS性能标准,IMO在1995年

6、11月第19届大会上，作为A.817(19)号决议正式批准“IMO ECDIS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MSC 86 (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 ：,1.1.2 ECDIS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

7、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,1.1.2 ECDIS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。,1.1.3 IHO关于ECDIS的主要规定,IHO S-57

8、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：,1.1.3 IHO关于ECDIS的主要文件,IHO S-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

9、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。,1.1.4 IEC关于ECDIS的标准,ECDIS硬件设备的性能和测试标准IEC 61174 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。,1.1.5 ECDIS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IHO S-57标准，具体内容、显示方式、以及颜色和符号的使用

10、等要符合IHO S-52规范）并配备适当的备用配置，可以取代纸质海图。,1.1.6 ECDIS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

11、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

12、子海图系统,1.2.1 电子海图,电子海图（Electronic chart）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（Vector charts）：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（Raster charts ）：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

13、）电子航海图（ ENC ，Electronic Navigational Chart ） 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）

14、光栅扫描航海图 （RNC , Raster Navigational Chart） 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。

15、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

16、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

17、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IHO S-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（IMO ECDIS 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，

18、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录航行数据。 外部接口一般是含有CPU的智能接口，保证从外部传感器接收信息（包括GPS、LORAN-C、罗经、计程仪、风速风向仪、测深仪、AIS、雷达/ARPA、卫星船站、自动舵等设备的信息）并按照一定的调度策略向主机发送这些信息。通过船用通信设备（如INMARSAT-C）不仅自动接收ENC的改正数据，实现电子海图的自动改正，而且还可接收其他诸如气象预报数据等。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,软件部分： 海图信息处理软件：由ENC向SENC转

19、换的软件、电子海图自动和手工改正软件、海图符号库的管理软件、航海咨询信息的管理软件、电子海图库的管理软件、海图要素分类及编码系统的管理软件、用户数据的管理软件等。 电子海图显示系统软件：电子海图合成软件（给定显示区域、比例尺和投影方式，搜索合适的海图数据，并进行投影和裁剪计算，生成图形文件）、电子海图显示软件（根据图形文件调用符号库，在屏幕上绘制海图）、电子海图上要素的搜索软件、航海咨询信息的显示软件等。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（续上页） 计划航线设计软件: 在电子海图上手工绘制和修改计划航线、计划航线可行性检查、经验（推荐）航线库的管理、航行计划列表的生成（每个航

20、行段的距离、航速、航向、航行时间等）。 传感器接口软件：与GPS、LORAN-C、罗经、计程仪、风速风向仪、测深仪、AIS、雷达/ARPA、卫星船站、自动舵等设备的接口软件，以及从这些传感器所读取的信息的调度和综合处理软件。 航路监视软件：计算船舶偏离计划航线的距离、检测航行前方的危险物和浅水域、危险指示和报警等。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（续上页） 航行记录软件：记录船舶航行过程中所使用的海图的详细信息以及航行要素，实现类似“黑匣子”的功能。 航海问题的求解软件：船位推算、恒向线和大圆航法计算、距离和方位计算、陆标定位计算、大地问题正反解计算、不同大地坐标系之间的换

21、算、船舶避碰要素（CPA、TCPA）计算等。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 a.海图显示。包括：在给定的投影方式下合成和显示海图（在使用墨卡托投影方式时，可适当选取海图的基准纬度，以减小海图的投影变形）；以“正北向上”或“航向向上”方式显示海图；以“相对运动”或“绝对运动”方式显示海图；随机改变电子海图的比例尺（缩放显示及漫游）；分层显示海图信息（隐去本船在特定航行条件下不需要的信息）。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 b.海图作业：在电子海图上进行计划航线设计（依照推荐航线进行手工设计或进行大圆航线

22、计算）；以灵活的方式计算任意两点间的距离和方位（如，利用电子方位线、可变距离圈等方式）；标绘船位、航迹和时间。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 c.海图改正：能够接受由官方ENC制作部门提供的正式改正数据以及由航海人员从纸质航海通告或无线电航行警告中提取的改正数据，实现ENC的自动和手工改正。 d.定位及导航：能够同计程仪、电罗经、GPS、Loran-C、测深仪、气象仪等设备连接，接收来自这些传感器的信息，并进行综合处理，求得最佳船位；能够进行各种陆标定位计算。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 e.雷达

23、信息处理：ECDIS可将雷达图象和ARPA信息叠加显示在电子海图上，提供本船、本船周围的静态目标、本船周围的动态目标三者之间的位置关系。航海人员可据此判断避碰态势，做出避碰决策。同时，还能够在电子海图上检测该避碰决策可行与否。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 f.航路监视：在船舶航行过程中，ECDIS能够自动计算船舶偏离计划航线的距离，必要时给出指示和报警，实现航迹保持。ECDIS还能够自动检测到航行前方的暗礁、禁航区、浅滩等，实现避礁、防浅。 g.航海信息咨询：获取电子海图上要素的详细描述信息以及整个航线上的航行条件信息，如潮汐、海流、气象等。,

24、1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（3）ECDIS的主要功能 h.航行记录：ECDIS能够自动记录前12小时内所使用过的ENC单元及其来源、版本、日期和改正历史，以及每隔一分钟的船位、航速、航向等。一旦船舶发生事故，这些信息足以再现当时的航行情况。记录的信息不允许被操纵和改变。也就是说，ECDIS应具备类似“黑匣子”的功能。,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（4）光栅扫描海图显示系统 （Raster Chart Display Systems RCDS） 光栅扫描海图显示系统是ECDIS的一种使用光栅扫描航海图的工作模式。使用在没有ENC覆盖的海域。 这种工作

25、模式有以下局限性：,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,光栅扫描海图显示系统的局限性： 光栅扫描海图为有边界海图，这种模式如使用一套纸质海图一样。 光栅扫描海图不能启动诸如防止搁浅的自动报警功能，但可以由用户加入信息的方式产生某些报警功能。 海图基准面和投影可能和ENC不同。 海图上的特征不能被简化或移除以适合某种特定的航行要求，诸如雷达信息的叠加等。 不能随意选择海图显示比例，可能会影响到对下一步航行的计划功能。 （续下页）,1.2.2 电子海图显示与信息系统（ECDIS）,（续前页） RCDS的海图变向显示可能影响海图资料的读取。 可能不能够通过查询方式获取海图物标的附加信息

26、。 不能设置安全警戒等深线或水深点并使其强调性显示。 基于光栅扫描海图，不同的颜色可能用于显示同样的海图信息，也可能出现白天和夜间颜色的不同。 光栅扫描海图应以其纸质海图的比例尺显示，过份的放大或缩小会严重降低RCDS的性能。,1.2.3 电子海图系统（ECS）,ECS指所有没有通过测试证明符合ECDIS性能标准的系统。ECS可以显示ENC或RNC或其他私自出版的海图。也可以有类似于ECDIS的功能。 在ECDIS性能标准未制订之前的电子海图系统基本属于这一类。 如果船舶安装ECS，无论使用什么海图，都不能解除其配备纸质海图的要求。,REVIEW,电子海图 矢量化海图 光栅扫描海图 电子航海图

27、（ENC） 光栅扫描航海图（RNC） 系统电子航海图（SENC) - ECDIS-定义-系统组成-基本功能 | |-RCDS-局限性（使用时的注意事项） ECS,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,1.3.1 ECDIS数据基础,ECDIS数据格式是S57格式，其将现实世界的实体用特征对象（Feature Object）和空间对象（Spatial Object）的组合来描述： 特征对象：描述实体的种类、性质和特征等属性信息。 空间对象：描述实体的空间位置特性。 每个空间对象有特征对象与此对

28、应，编码组成数据库。,1.3.2 ENC的制作,（1）相关术语 电子航海图数据（ENCD ,Electronic Navigational Chart Data):国家水道测量组织提供的制作ENC的数据。 电子航海图数据库（ENCDB ,Electronic Navigational Chart Data Base):生产和维护ENC的基础数据库，由ENCD编制而成。 电子海图数据库（ECDB ,Electronic Chart Data Base）：ECDB的基础数据库。 单元（Cell）：某地理区域的ENC数据分发的基本单位，地理区域为有经线和纬线组成的方形区域，数据文件大小不超过5MB。

29、,1.3.2 ENC的制作*,（2）制作过程,+,数据制作(扩展知识）,数据制作(扩展知识）,水平基准面：4楼，投影方式：,第1列第2排,第4列第10排,.,桌子1,颜色：白色,高度：1m,位置指针,桌子2,空间对象,特征对象,航教401,2000.09.15,第1列第1排,数据集描述,地理参照,.,真实世界,数据模型,数据结构,数据文件,ISO/IEC 8211标准,1.3.3 ENC数据,至少包括： 控制点、高程点、陆地方位物 海岸、岛屿 陆地地貌、水系、道路、境界、桥梁、涵闸、管线 居民地 港口设施、近海设施 干出滩 水深、等深线、底质 航行障碍物 助航设施 航道、锚地、各种海区界线 海

30、流与潮汐 对景图、观景点、磁差 各种地名、专有名称标记、说明标记 地理坐标网及标记、图解比例尺,1.3.4 ENC的改正,手工改正：根据航海通告进行 * 改正数据加入SENC,不能改动ENC；自动改正数据区别于手工改正数据 * 改正记录保存、显示,自动改正：官方数据（根据 S57编码）,1.3.5 ECDIS显示,（1）基础显示（Display Base）：不能去除的SENC信息（但不保证满足安全航行的需要）： 海岸线（高潮水位） 安全等深线由航海人员选择 安全等深线所定义的安全水域内深度小于安全等深线的水下孤立危险物 安全等深线所定义的安全水域内的孤立危险物，如桥梁和架空电缆等，包括浮标和立

31、标无论其是否无助航所用 各种分道通航制 比例尺、范围、方向（真北向上或航向向上）和显示方式（真运动或相对运动） 深度和高程单位,1.3.5 ECDIS显示,（2）标准显示（Standard Display）：ECDIS最初显示时包含的SENC的信息（其提供的航线设计和航路监视的数据可以由航海人员根据需要调整。）： 基础显示信息 干出线 固定和浮动的助航标志 航道和运河等的边界 视觉和雷达显著物标 禁航区和受限区域 海图比例尺边界 警告注记标志,1.3.5 ECDIS显示,（3）其他信息（All Other Information）：根据要求现实的信息。如： 水深点 海底电缆和管线 孤立危险物的

32、详细信息 助航标志的详细信息 警告标记的内容 ENC版本日期 测量基准面 磁差 经纬线图网 地名,1.3.5 ECDIS显示,（4）数据分层与显示优先级 ECDIS处理的全部数据，包括海图信息、雷达信息和其他传感器的数据按照S-52进行分层管理。 S-52规定，ECDIS应将处理的数据至少分成11级（1级内可以分为多层信息，1层内可分为多种要素。级别排列靠后的信息不能覆盖其前级信息。 分级信息如下：,1.3.5 ECDIS显示,信息分级： ECDIS警告信息（如坐标系、深度基准面异常警告、显示比例大于或小于ENC原始比例尺的警告） 水道测量组织（IHO）数据：点、线、面和自动航海通告 手工输入

33、的航海通告和无线电航海警告 ENC警告（海图上的警告和注意信息） IHO的颜色填充区域数据 IHO提供的，根据用户要求显示的数据 雷达信息 用户数据：点、线、面（用户在电子海图上做的标注） ECDIS制造商的数据：点、线、面 用户的颜色填充区域数据 ECDIS制造商的填充区域数据,1.3.6 结论性问题,ECDIS数据是ECDIS的核心因素，只有官方数据可以使用。 ENC数据的储存独立于任何应用软件，这使得数据具有较强的功能性和适用性。 ECDIS的数据显示具有选择性，但只有符合标准的数据才可以选择显示。 ECDIS的可靠性建立在数据质量的基础上，数据的质量依赖于数据测量的精确性、数据制作的精

34、确性、数据覆盖范围、数据是否完整以及是否更新、数据坐标系等。这不仅要求原始数据要准确，而且驾驶员在选择使用数据时要充分考虑航行安全的需要,过多的数据不仅造成系统过载、使重要的信息被覆盖或淹没，而且不必要；但如果选择数据过少，则可能不能满足航海的需要。 定位系统所依据的参考系统（时间、方向、速度和坐标等）均可造成ECDIS的不准确性。,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,1.4.1 传感器及其局限性,（1）ECDIS传感器的种类 主要有以下几种： 定位与导航：GPS（DGPS）、GLONAS

35、S、LORAN-C、雷达、AIS 、推算等 航向指示设备：陀螺罗经、磁罗经等 计程设备：计程仪（相对、绝对） 测深设备：测深仪,1.4.1 传感器及其局限性,（2）需注意的问题 航海人员者必须明确传感器的误差直接影响ECDIS的精度： 仪器本身的误差 仪器所基于的坐标系的不同导致的误差 仪器天线、传感器的位置造成的误差 仪器性能的下降或突然的故障 等,第二章 功能与使用,第一节 基本功能与设定,2.1.1 基本航行功能,ECDIS性能标准附录3列明的基本功能包括： 具有时间标志的本船主要航迹和辅助航迹 航向矢量与某时间内得出的对地航速 可变距标与电子方位线 光标 积算船位与推算船位 定位与时间

36、 位置线与时间 转移位置线（预报的和实际的某时间的潮流或海流矢量） 危险物的强调 计划航向与速度 转向点 航程 某日某时计划到达的位置 可见光弧界限 转向点位置与时间,第二章 功能与使用,第二节 航次计划的制定,2.2.1 航次计划的四个步骤,航次计划是保证船舶安全航行的基础，根据STCW公约，航次计划应覆盖大洋、沿岸、和引航水域，并在航行前制定完毕 。 航次计划包括以下四个步骤： 研究资料：收集资料并对相关资料研究评估 制定计划：综合考虑相关数据，确定航行策略。 执行计划：航行跟踪及交通控制 监控：监控航行计划的执行过程。,2.2.2 制定航次计划应考虑的因素,气象条件 海况 危险物、交通密

37、集区与限制区 定位与导航条件 本船条件与货物限制 船员 推荐航线,2.2.3 利用ECDIS制定航次计划,大部分ECDIS系统可以工作在两种模式： 航行监控 航线设计 一般开机后自动运行在航行监控状态并显示本船船位。,2.2.3 利用ECDIS制定航次计划,（1）航线设计资料的获取 除了ENC规定的基础显示、标准显示、和其他三种信息外，还可提供诸如航路指南、潮汐、气象等信息。可根据需要调用。,2.2.3 利用ECDIS制定航次计划,（2）航线设计 航线由航段（leg）和航路点组成，ECDIS中航线和航路点按识别码存储。航线名称、开航时间和航路点等可以填入航线表中。 航路点的数据包括：名称、位置

38、、航路点等待时间、旋回半径、偏航界限、转向点、航速与最大航速等，给予这些因素系统可以自动计算航路点的数量、ETA、每航段航向和航程。,2.2.3 利用ECDIS制定航次计划,（2）航线设计 航路点的输入、更改和移除非常方便，航路点一经变动其他数据自动随之变动。 航线即可以是新设计的也可以利用以前航行过的航线。某区域的航线可以全部显示在海图上，同时有航线表可供选用。,2.2.3 利用ECDIS制定航次计划,（3）航行监控 航行监控是基于预先设定的条件进行，包括：安全等深线、偏航、禁航区、定位系统差异、丢失船位、关键点、坐标系差异等。,航迹记录和回放,船舶航行状况的记录和回放对船舶监控是相当重要的

39、，电子海图应用系统也包括类似的功能，包括重要事件的记录航迹记录以及航迹的回放等 航迹的回放包括需要回放的航迹和选择回放航线时间等,记录航线数据,记录航线相关事件,历史记录,海图显示回放和航程的回放,航行过程数据记录导出,第二章 功能与使用,第三节 其他航行数据的显示与功能,2.3.1 雷达图像叠加,雷达图像可以叠加在电子海图上显示，但应注意： 整个图像不能完全重合。（主定位系统误差造成） 某物标的位移。（物标的位置变化） 船舶航行矢量线不重合。,2.3.2 自动航迹控制,ECDIS显示可以作为自动航迹控制的人机交互界面，但必须注意： 航迹控制是基于定位数据，而不是实际的船舶位置。 无论位置误差

40、如何，船舶符号总是显示在计划航线上。,2.3.3 AIS数据显示,AIS接收到的他船数据可以显示在电子海图上，并可基于这些数据，解算出避碰所需要的信息，但应注意的是：如果他船的定位系统等有误差，所显示的数据就会有误差。,AIS船舶数据的使用,系统设置,AIS连接设置,定位数据设置,第三章 风险控制,第一节 ECDIS的误差 第二节 状态指示、报警与航行记录 第三节 完整性监控与备用系统 第四节 过分依赖ECDIS的风险,3.1.1 显示数据的误差,ECDIS显示可能出现的误差可分为以下三类： 数据与显示本身的的误差（例如：水道测量数据不精确）； 传感器输入的误差（特别是本船位置误差） 不同参考

41、系统导致的误差。,3.1.2 使用数据的误差,该项误差主要产生于使用者的误解、经验不足或疏忽，主要包括以下几方面： - 忽视显示的超比例放大； 不分析地接受船位，忽视了船舶位置误差； 在自动航迹控制模式中，忽视了控制是基于观测船位而不是实际船舶位置； 真北与罗经北（雷达）的误差； 对显示模式、比例尺、参考系统等不清楚； 不清楚不同矢量模式的稳定作用。,第三章 风险控制,第一节 ECDIS的误差 第二节 状态指示、报警与航行记录 第三节 完整性监控与备用系统 第四节 过分依赖ECDIS的风险,3.2.1 状态指示、指示器与报警器,鉴于ECDIS系统显示的自动化程度，正确识别、评价各种指示器特别是

42、报警器提供的信息、并采取相应的操作是至关重要的。 ECDIS的指示器和警报器可分为三大类： 航行警报器：用于航线设计和航行监控中的指示与报警； 传感器警报器与指示器：传感器故障时指示与报警； 数据与海图警报器：基准面的改变或超比例设置时报警。,3.2.2 航行记录,ECDIS性能标准要求系统具有航行记录功能，具体要求如下： 储存并重新产生某些航行中所使用的最小元素，使之能够重建过去12小时内的航行过程，并检验所使用的官方数据。具体为按1分钟为间隔记录：航迹、时间、位置、艏向、速度和使用的官方数据（ENC数据源、版本、日期、海图区和改正历史）；,3.2.2 航行记录,记录整个航次的航迹与不超过4

43、小时为间隔的时间标记； 记录数据不能被假造和更改； 具有保存过去12小时数据和全航次航迹的能力。 （航行记录的操作模拟器进行）,第三章 风险控制,第一节 ECDIS的误差 第二节 状态指示、报警与航行记录 第三节 完整性监控与备用系统 第四节 过分依赖ECDIS的风险,3.3.1 完整性监控,性能标准规定： ECDIS 应具有在船上可以进行的对主要功能自动或手动的检测手段，显示故障信息； ECDIS 应具有系统故障的指示与报警功能。,3.3.2 备用系统,性能标准要求：必须有备用配置以便在ECDIS出故障时保证船舶安全航行，备用配置应该： 在ECDIS故障时安全接管其功能以防止ECDIS故障继续发展； 能够保证完成航次所剩部分的安全航行。,第三章 风险控制,第一节 ECDIS的误差 第二节 状态指示、报警与航行记录 第三节 完整性监控与备用系统 第四节 过分依赖ECDIS的风险,3.4 过分依赖ECDIS的风险,ECDIS虽然功能很强，但其只是一种助航仪器，其系统本身的局限性、显示误差和故障、使用者对系统设置和使用中的不适当或错误、传感器的误差、备用配置使用上的及时和有效等都要求使用者对其决不能过分依赖。使用者不仅应充分掌握其性能并充分、适当地利用其功能；而且在航行中充分利用适当的了望和独立于该系统的手段和方法检验系统的有效性和是否有误差，以保证航行安全。,