電子海圖分析

【摘 要】隨著電子海圖系統(tǒng)在海船上的普及，許多國家已經(jīng)著手對電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）的操作進(jìn)行強(qiáng)制培訓(xùn)，目的是使所有值班駕駛?cè)藛T逐步由紙海圖向電子海圖過渡，正確有效地使用ECDIS保障航行安全。

【關(guān)鍵詞】電子海圖；ECDIS

繼雷達(dá)/ARPA， GPS和INMARSAT之后，電子海圖的普及將成為現(xiàn)代航海史上又一項新的技術(shù)革命。從國外綜合船橋系統(tǒng)（IBS）的發(fā)展趨向可以清楚地看出，電子海圖系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代導(dǎo)航設(shè)備中重要的一員。所謂的電子海圖（Electronic Chart，EC）是在顯示器上顯示出海圖信息和其他航海信息，所以一也稱“屏幕海圖”。電子海圖及其應(yīng)用環(huán)境組成電子海圖系統(tǒng)。

電子海圖是描述海域地理信息和航海信息的數(shù)字化產(chǎn)品，主要涉及海洋及其毗鄰的陸地，詳細(xì)描述了岸形、島嶼、礁石、淺灘、沉船、水深、底質(zhì)、助航標(biāo)志、潮流、海流等航海所需的資料。

電子海圖按照制作方法可分為矢量電子海圖和光柵電子海圖兩大類。

（一）矢量電子海圖（Vector Charts）

以矢量形式表示的數(shù)字海圖。海域中的每個要素是以點、線、面等幾何圖元的形式存儲在電子海圖數(shù)據(jù)文件中，具有存儲量小、顯示速度快、精度高、支持智能化航海等優(yōu)點。用戶可查詢矢量電子海圖中任意圖標(biāo)的細(xì)節(jié)（如燈標(biāo)位置、顏色、周期等），可根據(jù)需要有選擇的顯示不同層次的信息（如只顯示小于10m的水深點）。矢量電子海圖與其他船舶系統(tǒng)相結(jié)合，能提供警戒區(qū)、危險區(qū)等自動報警功能。矢量電子海圖被稱為“智能電子海圖”。

（二）光柵電子海圖（Raster Charts）

以光柵形式表示的數(shù)字海圖，通過對紙海圖的一次性掃描，形成單一的數(shù)字信息文件；以像素點的排列反映海圖中的要素，依靠眼睛識別航海要素。因此，光柵電子海圖被認(rèn)為是紙海圖的復(fù)制品，所包含的信息（如岸線、水深等）與紙海圖一一對應(yīng)。光柵電子海圖也可與定位傳感器（如GPS）連接，但由于光柵電子海圖制作原理上的局限性，光柵電子海圖不能提供選擇性的查詢和顯示功能（如查詢某一海圖要素特征，或隱去某類海圖要素等）。光柵電子海圖被稱為“非智能電子海圖”。

電子海圖，無論是矢量電子海圖還是光柵電子海圖，都只是將海上空間信息按照數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行組織和存儲而形成的數(shù)據(jù)文件，無法單獨使用。電子海圖需要與計算機(jī)、通導(dǎo)設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)軟件等相結(jié)合，實現(xiàn)信息顯示、船位標(biāo)繪、航線設(shè)計等導(dǎo)航功能。

電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)是指接收并顯示電子海圖數(shù)據(jù)，提供一定功能的軟件或設(shè)備（包括軟件和硬件）。電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)的種類很多，目前主要有電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS），電子海圖系統(tǒng)（ECS）和光柵海圖顯示系統(tǒng)（RCDS）。

電子海圖信息分成三個不同的層次進(jìn)行分類顯示控制，稱為分層顯示，以便船員對海圖信息的篩選，從而實現(xiàn)在保證航行安全的基礎(chǔ)上保持顯示界面的良好。IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定ECDIS應(yīng)能顯示所有SENC信息，并將在航線設(shè)計和航路監(jiān)控時顯示的SENC信息應(yīng)分為3種類型：基礎(chǔ)顯示、標(biāo)準(zhǔn)顯示和所有其他信息。

隨著國際海事組織及其合作組織的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則的出臺，ECDIS作為一種新型的助航系統(tǒng)已日臻完善，所使用的矢量化海圖法律地位與紙質(zhì)海圖相同。ECDIS與GPS（DGPS），AIS，RADAR、陀螺羅經(jīng)等助航儀器組合后，不僅可實現(xiàn)航線設(shè)計、自動記錄航跡、轉(zhuǎn)向點報警、偏航報警，還可以從顯示器上直觀地看到本船和裝有AIS的周圍船舶的位置、相互態(tài)勢，獲取他船的航向、航速、距離、最近會遇距離和時間、他船的船舶類型、大小、目的港、吃水大小等信息，顯示物標(biāo)、岸線、水深、等深線、禁航區(qū)、各種報告點、報告線，可通過本船的舷向矢量線與航跡矢量線的不同判斷風(fēng)流壓的方向和大小等，對保障船舶的航行安全起到了積極作用。

電子海圖之所以在船海界引起高度重視，是因為它具有傳統(tǒng)紙海圖無法比擬的優(yōu)點。一套性能完善的電子海圖系統(tǒng)可以進(jìn)行航線輔助設(shè)計，船位實時顯示，航向航跡監(jiān)測，航行自動警報（如偏航，誤入危險區(qū)等），“黑箱”自動存儲本船航跡和ARPA目標(biāo)，歷史航程重新演示，快速查詢各種信息（如水文，港口，潮汐，海流等），船舶動態(tài)實時顯示，與其它航海儀器（如GPS、電羅經(jīng)、計程儀、雷達(dá)、Navtex、AIS等）進(jìn)行數(shù)據(jù)與信息交流，將雷達(dá)/ARPA捕捉到的目標(biāo)船動態(tài)疊顯在海圖上，與電子海圖系統(tǒng)相配的雷達(dá)信號綜合處理卡（Radar Integrator Board）可直接處理和顯示來自雷達(dá)天線的視頻信號，自動生成若干類型的搜救（SAR）航線，海圖手動改正或編輯，海圖自動改正。

應(yīng)該看到，光柵海圖在世界航運界仍占據(jù)著一定的市場。其原因之一是由于前幾年IMO和IHO對光柵海圖沒有做出明確的定論，另外也不能否認(rèn)許多船東只看到紙海圖變成了計算機(jī)海圖，但尚不了解矢量海圖和光柵海圖的根本區(qū)別和發(fā)展動向，從而在一定程度上為光柵海圖的發(fā)展提供了市場。當(dāng)然，在覆蓋全球的ENC數(shù)據(jù)庫到來之前，光柵海圖以及非S-57格式的矢量海圖仍不失一種過渡性產(chǎn)品。

實用意義下的電子海圖系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備相當(dāng)大的全球海圖數(shù)據(jù)庫，具有相當(dāng)數(shù)量的專業(yè)制圖人員來維持和擴(kuò)展海圖數(shù)據(jù)庫，具有完善的電子海圖自動改正系統(tǒng)，具有龐大而有效的全球分銷網(wǎng)點，具有與各國官方航道測量局簽署的版權(quán)協(xié)議，能夠兼容其他國家航道測量局制作的光柵海圖和矢量海圖數(shù)據(jù)庫，具有國際組織和各國海運部門的認(rèn)證證書?？梢?，電子海圖系統(tǒng)和電子海圖數(shù)據(jù)庫不僅僅是個技術(shù)問題，它還要涉及到國際法規(guī)、通用標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)效益、質(zhì)量管理、維護(hù)更新、分銷服務(wù)、持續(xù)發(fā)展等因素。

電子海圖系統(tǒng)（ECS或ECDIS）目前為世界上數(shù)以萬計的各類船舶所使用，船東們并不是要顯耀一種新技術(shù)，也不是為了降低海圖開支（事實上電子海圖比紙海圖要昂貴）；使用電子海圖目的有兩個，第一，提高駕駛員的工作效率，第二，提高船舶航行安全。數(shù)以萬計的船舶安裝ECS或ECDIS的事實說明它已經(jīng)給許多船東帶來了明顯的效益。

對于SOLAS船舶而言，隨著各國官方電子導(dǎo)航海圖逐步完備以及標(biāo)準(zhǔn)ECDIS的出現(xiàn)，ECDIS勢必取代沿用了幾百年的傳統(tǒng)紙海圖。