電子海圖ENC數(shù)據(jù)問題及應對措施

中遠海運能源運輸股份有限公司 廖才明

與所有新技術一樣，電子海圖也會根據(jù)實際需要不斷改進以滿足終端用戶的期待。然而，由于產(chǎn)品的數(shù)字化特性以及生產(chǎn)工藝的技術局限性，與矢量電子海圖（ENC）相關的一些問題還是會存在，其中一些問題目前還很難解決，給船舶航行安全帶來一定的不確定性，也在某種程度上影響了一些航運公司推行無紙化航行的信心和進度。

雖然UKHO聲稱全球航行區(qū)域被ENC無縫覆蓋，但是由于ECDIS海圖以及ENC海圖數(shù)據(jù)存在的不足，船舶在實際使用電子海圖時也反映出了很多問題，只有更深入了解ENC還存在性能特征方面的問題，我們才能有的放矢地尋求解決方案，為此，本文從以下幾個方面做探討（相關圖示解說來自于“挪瑞”的ECDIS設備）：

ENC覆蓋問題(ENC Coverage)

安全、有效使用海圖的前提條件是要有足夠的，能適用船舶在航行、進港及泊位各個環(huán)節(jié)的需求，從IHO網(wǎng)站查ENC情況，全球航行水域能夠被ENC海圖覆蓋（六種用途電子海圖），但在查看不同用途的海圖時，情況就不那么樂觀了，區(qū)域“GAP”比較明顯，如南北兩極、南美洲沿海、西北非、馬達加斯加、印度東海岸、索馬里、也門以及紅海等地區(qū)還做不到無縫連接。IHO在2009年表示，到2010年會實現(xiàn)“適當”的ENCs覆蓋率，由小比例尺（制定計劃用）、中等比例尺（沿海航行）以及大比例尺（港口）的ENCs100%覆蓋全球。但這個“適當”只能理解為國際貿易中主要港口和主要貿易航路，因此，準確理解是指：雖然ENC已充分覆蓋了貿易的主要干線，但是仍然有大量水域還需特別注意。隨著航運科技的發(fā)展，極地電子海圖也將應用于極地考察船及極地航線的商船。針對這種情況，船公司需根據(jù)船舶航行區(qū)域為船舶配備一定的紙版海圖。

ENC數(shù)據(jù)重疊(Overlapping Data)帶來的問題和使用者的對策

1、ENC重疊的原因。眾所周知，ENC是由各個國家海圖出版機構發(fā)布，UKHO統(tǒng)一銷售，但UKHO無法修改海圖數(shù)據(jù)，因此，國家與國家之間出版的ENC就可能存在數(shù)據(jù)重疊現(xiàn)象（Overlapping）。重疊區(qū)域的數(shù)據(jù)是由不同國家水道部門測量的，由于測量時間、測量方式、測量條件以及更新頻率的不同，有可能導致數(shù)據(jù)差異。而紙質海圖是IHO在收到海圖出版機構的數(shù)據(jù)后再做一次整合，這樣就不可能像ENC那樣在某一個區(qū)域存在兩種或以上同一比例尺的海圖。紙質海圖和電子海圖有差異的地方會通過AIO發(fā)布EP（EPNMs）提示。所以在GB的ENC上不會存在EP的原因就是這個，因為這些都是UKHO出版的，不可能發(fā)生沖突。在相同的可用于航海目的官方海圖，盡管IHO會通過協(xié)調組織來盡量避免出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，但也有例外的重疊情況發(fā)生，在這種情況下，重疊部分顯示哪一張海圖的數(shù)據(jù)，是隨機的。

2、ENC重疊帶來的問題。理論上，ENC數(shù)據(jù)顯示應為無縫覆蓋，也就是說每種用途的電子海圖應無縫顯示。在生產(chǎn)無縫的ENC產(chǎn)品時，避免相同用途海圖的相鄰單元之間的數(shù)據(jù)重疊區(qū)域和數(shù)據(jù)間隙或縫隙（GAP）尤為重要。如果無法做到這一點，將意味著ENC可能在ECDIS上不能正常顯示，在實踐中也有許多此類問題。

首先，在可能的情況下，單元邊界上的數(shù)據(jù)應和與之相鄰的相同等級的ENC單元的數(shù)據(jù)做一致性匹配。其次，目前還沒有軟件或ECDIS能處理穿越180度經(jīng)線的ENC單元，為避免ECDIS出現(xiàn)加載和顯示問題，ENC單元不能跨過180度經(jīng)線。第三，某些海區(qū)的圖，相鄰各國都在生產(chǎn)，水道測量部門應合作商定單元邊界確保在同等級的海圖中不出現(xiàn)數(shù)據(jù)重疊。

3、ENC重疊的主要風險。重疊數(shù)據(jù)的主要風險是船長或駕駛員將無法使用ECDIS有效航行，因為存在屏幕顯示雜亂、數(shù)據(jù)遺漏或異常。問題的嚴重程度取決于：

● 重疊的地理位置：淺水區(qū)還是深水區(qū)

● 重疊數(shù)據(jù)的范圍：在一定范圍內小部分重疊不會太明顯

● 重疊單元的比例尺：某些ECDIS會在那些出現(xiàn)重疊的地方自動顯示較大比例尺的海圖

● 針對有或沒有數(shù)據(jù)重疊區(qū)二種不同情況，用不同的特性和不同位置顯示。

4、對ENC數(shù)據(jù)重疊的處理方式。目前大多數(shù)ECDIS系統(tǒng)處理重疊的方式為以下三種之一：

● 顯示兩個重疊單元，但導致顯示混亂和不清晰

● 在二個重疊的單元中，只顯示其中一個，是基于ECDIS算法做優(yōu)化后性選擇，通常以比例尺為主因

● 當顯示被放大時，出現(xiàn)一個或兩個單元，但前述表征ENC重疊的特性會出現(xiàn)和消失

5、對ENC數(shù)據(jù)重疊實例的分析與處置建議。航海操作人員應認識到，在重疊區(qū)域內，重要的內容可能只存在于被覆蓋的數(shù)據(jù)集（Data set），因此，在制定通過該區(qū)域的航行計劃時，應注意檢查這兩個數(shù)據(jù)集。關閉SCAMIN可能有助于檢查。

圖1

圖2

舉個近期的例子，某輪在使用ECDIS過程中發(fā)現(xiàn)這樣兩個問題：一是在01-50.0N104-37.54E有一條海底電纜。當使用小比例尺觀察時，電纜是完整的，當使用大比例尺觀察時，此電纜以北的部分消失，只留下以南的部分；二是在01-55.14N104-37.57E有一艘42米的沉船，使用小比例尺觀察時可以顯示，但使用大比例尺觀察時，反而消失了。我們仔細核實了一下該區(qū)域的ENC覆蓋情況，該區(qū)域由兩張編輯比例尺為1：180000的印尼ID300430海圖和馬來西亞MY3C0625海圖重疊構成，而上述兩個問題正好出現(xiàn)在ENC數(shù)據(jù)重疊區(qū)域。如圖1。

通過分析發(fā)現(xiàn)，在顯示比例尺為1：350000時，只有ID202869顯示出來，它的編輯比例尺是1：350000，這張圖上42米和23米的沉船都有。當放大時，黃框區(qū)域將顯示MY3C0625，藍框區(qū)域將顯示ID300430，綠框區(qū)域將顯示MS3IK2EB這三張較大比例尺的圖都是1：180000，且都是Coastal級別（usage band， navigational purpose）的電子海圖。而MS3IK2EB海圖是由印尼、新、馬、日等聯(lián)合測繪的，這張圖和印尼海圖吻合拼接，沒有相互遮蓋，但和馬來那張有遮蓋。印尼那張和馬來也有遮蓋，遮蓋完全是隨機的，標準沒有要求，也不可能有要求。而印尼的數(shù)據(jù)確實有問題。如圖2。

這是最終顯示效果，下面MS圖 的23米 沉船 還 有，42米船在印尼的圖上沒有，光纜也少了很多。打開Accuracy開關，如圖3。

可以看到馬來的那張圖的精確度為 4 顆星，高于印尼的那張3 顆星，但沒有標準提到精確度高的區(qū)域覆蓋精確度低的區(qū)域，也沒有功能改變覆蓋順序。通過上述判斷，船舶刪除ID那張電子海圖后，顯示就正常了。在這種情況下，雖然兩張ENC都是官方海圖，但我們就需要分析一下哪個可信度更高，畢竟用戶沒法斷定哪個數(shù)據(jù)正確。

對于這種數(shù)據(jù)的問題，航海操作人員沒辦法從根本上解決，只能通過掌握的專業(yè)手段和經(jīng)驗去分析和甄別。因此，遇到這種數(shù)據(jù)疊加問題，建議采取下面措施：

● 大比例尺電子海圖；

● ENC經(jīng)常更新且最近更新過；

● 區(qū)域所屬的主管機關出的ENC海圖；

圖3

圖4

● 打開海圖邊界開關，了解遮蓋關系，再打開精確度開關，對比了解精確度，可能有助于發(fā)現(xiàn)這種問題；

● 再利用單獨鎖定單張海圖顯示功能，單獨顯示高精度的準確的圖。

不同用途的ENC海圖

如果可以在相同用途電子海圖的單元之間無縫顯示數(shù)據(jù)，那么當遇到不同用途的ENC的其邊界位置時，就會出現(xiàn)失真或變形現(xiàn)象。如圖4紅框標示部分：

比例尺邊界失真或變形是由大比例尺和小比例尺的ENC數(shù)據(jù)組合生成的結果。除了因生產(chǎn)商創(chuàng)建了不太令人滿意的顯示結果外，還會導致數(shù)據(jù)顯示過度。例如，當離開港口時，船舶一般會從一個大比例尺海圖移動到一個小比例尺的海圖，當ECDIS將數(shù)據(jù)組合成相同比例尺的單元顯示時，超出其比例尺邊界的小比例尺數(shù)據(jù)會顯示得過大。當顯示比例尺比編輯比例尺超出兩倍或更多時，會出現(xiàn)“超出比例尺”符號標識這些部分，“超出比例尺”符號是平行的垂直黑線，如上圖下部所示。當接近港口時，可能出現(xiàn)相反的情況，即數(shù)據(jù)顯示的比例尺過低。在這種情況下，ECDIS必須指示“不久將獲得更大的比例尺”。

這種比例尺邊界變形的另一個后果就是，在較小比例尺圖上可能無法得到設置的安全等深線。此時，下一個可用的更大的值被選中并通知駕駛人員。雖然這種情況很少見，但是可以想象，船舶可能不得不穿越安全等深線。

不同等級的海圖是會有覆蓋的，顯示的原則就是當大比例尺（覆蓋的區(qū)域較?。┑暮D可見時，其數(shù)據(jù)覆蓋相同范圍內的小比例尺上的海圖數(shù)據(jù)。不同比例尺海圖的“可見性”，一般由當前顯示比例尺和海圖的編輯比例尺的比值決定，比如可以設定標準為，當顯示比例尺與某海圖的編輯比例尺的比值大于 1/3時，顯示該海圖。再如，某海圖的編輯比例尺是1：10000，那當前顯示比例尺是1：40000 時，顯示比例尺/編輯比例尺=1/4，該海圖無法顯示，當顯示比例尺大于或等于1：30000時，顯示比例尺/編輯比例尺≥1/3，則顯示該海圖。

但Look ahead判斷前方是否有礙航物時，與look ahead區(qū)域覆蓋的海圖是否顯示無關，就是說，如果Look ahead所覆蓋的區(qū)域有不同編輯比例尺的海圖，判斷是否有礙航物還是以look ahead區(qū)域內所覆蓋的最大比例尺的各張海圖內的數(shù)據(jù)為準，即使大比例尺的海圖因為當前顯示比例尺不夠而沒有顯示。

SCAMIN（最小比例尺）

將SCAMIN應用到ENC中的所有物標是一個非常耗時的工作。許多水道測量部門使用自動工具將相同的SCAMIN值分配給特定種類的所有物標。這意味著在航行時所有該種類物標在顯示比例尺小于SCAMIN值時，都不顯示。結果是，這樣的海圖產(chǎn)品不像地圖繪制人員根據(jù)實際情況來為個別物標專門選擇一個最小顯示比例尺那樣合理和準確。比較好的制圖方法是將較小的SCAMIN值分配給標記航道最靠海的一對浮標。當以大比例尺查看時，所有的浮筒都會顯示出來，但是當顯示比例尺縮小時，只顯示外圍的浮標，直到最后，比例尺小到足以保證不顯示任何浮標為止。如果沒有仔細規(guī)劃物標的SCAMIN值，可能重要的數(shù)據(jù)在小的顯示比例尺范圍內是不可見的。如圖5：

IHO已經(jīng)認識到，水道測量部門需要更仔細應用SCAMIN值，特別是助航設施和名稱。PL4.0版規(guī)定，當一個對象物標在不同用途的海圖單元存在相同對象時，應該為這些對象分配相同的SCAMIN值。ECDIS制造商還必須通過關閉SCAMIN屬性來提供查看單元中所有數(shù)據(jù)的能力，而不管指定的SCAMIN值如何。

如果船上的ECDIS有“SCAMIN”開/關功能鍵：

圖5

圖6

● 在航行評估、航行計劃和航行評審階段，系統(tǒng)需設定SCAMIN關，確保所有信息都能看到。

● 為了減少混亂、擁擠不堪顯示的影響，在航行實施和監(jiān)控階段，SCAMIN應處于開的位置。

數(shù)據(jù)間隙/縫隙/差異（GAP）

盡管IHO努力實現(xiàn)足夠的ENC覆蓋，但是世界上仍然有一些地區(qū)存在空白。

IHO特別指出，在相同用途的ENC單元之間必須沒有空白。如果有空白，可以使用來自SENC的較小比例尺的數(shù)據(jù)來填補這個空白。但如果沒有更小比例尺的數(shù)據(jù)可用，則用灰色無數(shù)據(jù)區(qū)域模式填充空白。

沒有數(shù)據(jù)區(qū)域的模式也可能出現(xiàn)在沒有按照海圖的比例查看特定區(qū)域的地方。在這種情況下，在縮放時，沒有數(shù)據(jù)區(qū)域的模式可能會消失。如圖6。

ENC文本 (對物標的文字說明)

文本問題是ECDIS操作人員經(jīng)常遇到的問題。問題可能包括對地理區(qū)域和重要的航行標志的文本定位錯誤、文本的重復以及名稱出現(xiàn)覆蓋和混亂。在ENC中，海圖標注的特征名稱要么被編碼為點特征（如燈標），要么編碼為區(qū)域特征（如海灣名稱）。在第一種情況下，特征名稱的文本將始終顯示在相同的地理位置。而在第二種情況下，名稱的位置將根據(jù)顯示區(qū)域的不同而不同，這是為了確保在只顯示部分區(qū)域特征（比如滾動鼠標時），重要的名稱仍然保留在顯示區(qū)域內。

在下圖中，Phillips Bay這個名稱被歸屬于一個區(qū)域物標，這意味著文本總是放在區(qū)域物標在ECDIS屏幕上顯示的部分的中心，包括海灣的末端。這種編碼方法可以確保重要的名稱在操作者縮放或滾動時仍然顯示，但是當操作者縮放或滾動時，對象名稱相對于其他對象移動時，相同位置的其他文本可能被覆蓋。

例如，在下圖中，對該區(qū)域不熟悉的操作人員可能很難找到顯示燈質顯示為FIY3S的燈標的文本，因為即使在編輯比例尺上查看ENC，它也會被覆蓋。在操作人員放大到足以將文本分開之前，文本是無法看清的，因為文本是重復的。當兩個相鄰的ENC單元覆蓋同一對象時，或者當文本存在與不同用途的ENC的邊界時，可能會發(fā)生這種情況。文本被覆蓋的另一種可能性是，在一個小區(qū)域內有太多帶有屬性文本的對象，從而無法清楚地顯示名稱。如圖7。

圖7

IHO標準

IHO已經(jīng)制定了關于ENCs生產(chǎn)的具體指導，但是這些標準的內容并不總是被正確地理解。從3.4版開始PL（標準符號示意圖）中使用的條件符號（CSP）圖的取消就是IHO標準的內容在編碼人員中引起混亂的一個例子。CSP是一個決策過程，用于將對象類及其屬性鏈接到符號。例如，一艘沉船是否被描述為一個孤立的危險，取決于ECDIS是否正確地使用CSP。如此復雜的數(shù)據(jù)流的呈現(xiàn)方式被認為是與ECDIS相關的顯示問題的潛在原因。如下圖是一個S-57編碼公告，它突出顯示了由于編碼錯誤而在某些ENCs中出現(xiàn)扇形燈光的差異。

IHO標準中缺乏規(guī)范性內容也導致了數(shù)據(jù)生產(chǎn)者之間的差異。一個例子是提供引航員登船地點，一些國家不包含在ENCs中，而寧愿把這些信息放在相應的航路指南上。例如，在日本水文 局（JHOD）的產(chǎn)品中，此類物標僅在比例尺大于1：100000的 情況下顯示，而且只有日本引航協(xié)會決定希望顯示它們時才顯示。此外，ENC可能包含有關磁差變化、潮汐、潮流的信息，但水道測量局沒有義務提供這些信息。鑒于SOLAS規(guī)定包括對磁羅經(jīng)和自查卡的要求，一些ENCs不包括磁差信息的事實似乎是一個疏忽。這個特殊情況在PL的4.0.0版中得到了糾正。

綜上所述，由于電子海圖ENC數(shù)據(jù)存在的不足，這就要求船公司制定相應程序、配備勝任的船長和駕駛員、加強船員電子海圖培訓與熟悉、提供及時的岸基支持，以保證船舶航行安全。