論基于電子海圖的航線設(shè)計(jì)對船舶航行的重要意義

鄧東輝

摘? 要：電子海圖在船舶實(shí)際航行過程中的作用愈發(fā)凸顯，其未來的發(fā)展前景一片良好。因此文章主要對電子海圖在實(shí)際工作中發(fā)揮的效果進(jìn)行研究，并簡析其在船舶航行過程中的功能，對于航線設(shè)計(jì)過程中的主要影響因素進(jìn)行探究，以此對電子海圖的未來發(fā)展趨勢做出相應(yīng)的展望。期望通過文章的研究，能夠?yàn)楹罄m(xù)學(xué)者的研究提供參考與借鑒，并在此基礎(chǔ)之上有效促進(jìn)我國船舶領(lǐng)域的發(fā)展和建設(shè)。

關(guān)鍵詞：電子海圖;航線設(shè)計(jì);專業(yè)教學(xué)

中圖分類號：U675? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0105-02

引言

自上世紀(jì)末，國際海道測量組織做出了相關(guān)規(guī)定之后，我國在電子海圖領(lǐng)域的發(fā)展就得到了顯著的提升，進(jìn)入了一個嶄新的時代。電子海圖的開發(fā)和設(shè)計(jì)，以及電子海圖系統(tǒng)的構(gòu)建都在一定程度上取得了突破性的進(jìn)展。電子海圖的顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）的革新促使了我國現(xiàn)代化船舶航行的發(fā)展，并在規(guī)定中對海員的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了明確的規(guī)定，對船舶駕駛員經(jīng)過了相應(yīng)的考試之后方可上任。

對于航線設(shè)計(jì)來說，其主要是基于專業(yè)性航海技術(shù)的基礎(chǔ)上，對于航行以及定位技術(shù)進(jìn)行全方面的指導(dǎo)和規(guī)劃，以此能夠?qū)崿F(xiàn)海員管理級別的航行職能，并基于此更好的做出航次計(jì)劃以及引導(dǎo)的工作。這種評估項(xiàng)目在當(dāng)前形勢下的發(fā)展，不僅有效促進(jìn)了我國現(xiàn)代化船舶航行的發(fā)展，同時對于我國電子海圖的建設(shè)也具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子海圖自身具有的巨大優(yōu)勢，也為我國的船舶航行事業(yè)提供了相應(yīng)的助力。駕駛員能夠直接通過電子海圖的輔助性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對航線的規(guī)劃、監(jiān)視以及航線的記錄等工作，同時還能夠根據(jù)現(xiàn)代化船舶航行過程中自動化控制方式實(shí)現(xiàn)航海通告的自動改正，并將GPS技術(shù)合理的運(yùn)用到電子海圖中。這樣就能夠方便航海人員的實(shí)際操作，以此避免由于航線自身的偏離對航行產(chǎn)生一定的危險(xiǎn)。

1 電子海圖在船舶航行中的功能分析

1.1 設(shè)計(jì)航線

電子海圖相關(guān)設(shè)備的使用，不僅能夠更好的對當(dāng)前航線的設(shè)計(jì)和制定做出相應(yīng)的優(yōu)化，同時還能夠?qū)ΜF(xiàn)有的轉(zhuǎn)折點(diǎn)以及航線庫及時進(jìn)行修改和完善。在發(fā)生不可挽回的后果之前，還能夠及時對航線進(jìn)行更改和取消，以此有效防止后續(xù)更加嚴(yán)重的后果。航線的設(shè)定主要是依靠大圓海圖的方式或是墨卡托海圖的方式得出[1]。航線制定之后，就是將實(shí)際尺寸進(jìn)行縮放，以不同方式在海圖上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。同時在電子海圖的繪制之后，還可以根據(jù)其自動推算的方式對現(xiàn)有的航程以及實(shí)際距離進(jìn)行估算。與此同時，系統(tǒng)還能夠在自動化或是半自動化的潮汐時刻表的幫助下進(jìn)行航程時間的精準(zhǔn)計(jì)算?；谑噶勘硇问较碌碾娮雍D還能夠進(jìn)行航線的自動繪制和檢測，對于其中出現(xiàn)的危險(xiǎn)區(qū)域和禁航區(qū)域要及時的進(jìn)行避免。例如經(jīng)常涉及到的軍事演習(xí)區(qū)、禁止拋錨區(qū)等相關(guān)區(qū)域范圍。同時電子海圖的相關(guān)設(shè)備還能夠及時對航線以及船舶的吃水線進(jìn)行控制，繼而保障航行過程的安全性和全面性。

1.2 監(jiān)測航線

沿著當(dāng)前計(jì)劃航線進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，并不斷對航行狀況以及船舶位置進(jìn)行反饋也是電子海圖的主要特點(diǎn)之一。傳統(tǒng)航行過程中使用GPS以及羅蘭臺卡的方式對船舶進(jìn)行定位，只是能夠?qū)Υ暗臍v史位置進(jìn)行記錄。而電子海圖上的位置顯示是建立在實(shí)時設(shè)備更新的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，并基于此能夠全面的對電子海圖的實(shí)時位置以及歷史位置進(jìn)行綜合性顯示。不僅如此，利用矢量圖標(biāo)的方法還能夠?qū)Υ爱?dāng)前的行駛速度進(jìn)行合理規(guī)劃和監(jiān)測。在此過程中，矢量系統(tǒng)還能夠?qū)Υ笆欠裼薪絽^(qū)域或是較為特殊的航行區(qū)域進(jìn)行預(yù)先的報(bào)警和標(biāo)準(zhǔn)。在船舶駕駛的過程中，對航線以及當(dāng)前船舶的現(xiàn)有位置有疑問時，應(yīng)當(dāng)立即呼叫船長對當(dāng)前的疑問進(jìn)行解決。在遇到緊急狀況時，還可以通過各種聯(lián)系方式尋求其他方面的幫助，為船舶的整體安全采取各種有效的行動措施。同時還應(yīng)當(dāng)在航線開始之前，或是在進(jìn)入到危險(xiǎn)水域之前的時間段內(nèi)，定期對航海相關(guān)裝置以及設(shè)備進(jìn)行檢查，以此能夠在遇到危險(xiǎn)事件的過程中，保障各設(shè)備正常運(yùn)行的狀況下及時擺脫困境。同時還需要利用雷達(dá)平行指標(biāo)線對船只位置進(jìn)行實(shí)時性的監(jiān)測。

1.3 記錄航次

在航海日志的記錄過程中，對于海圖上相關(guān)的位置標(biāo)記以及航海過程中發(fā)生的各類事件都需要進(jìn)行詳細(xì)的航次記錄。一旦發(fā)生海上事故，這些記錄信息對于后續(xù)的事故原因探究具有十分重要的作用。這也能夠?yàn)榇白陨肀Ｗo(hù)提供法律上的依據(jù)。ECDIS提供了這種功能，從事故前的一分鐘到事故前的8個小時的位置、前進(jìn)方向都將被存儲，而且系統(tǒng)的存儲內(nèi)容是不允許修改的[2]。

2 影響航線設(shè)計(jì)的因素分析

航線設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性對于航行結(jié)果的安全性起到了十分重要的保障作用。因此在航線設(shè)計(jì)的過程中，需要進(jìn)行全方位的評估和評價(jià)工作。對于計(jì)劃航線的預(yù)計(jì)工作，要考慮到其中的各方面實(shí)際條件，并據(jù)此制定出更加合理的航線規(guī)劃。同時還要在航行的過程中不斷對監(jiān)控工作進(jìn)行履行，以此有效保障航海過程的安全性和穩(wěn)定性。

2.1 航線設(shè)計(jì)的原則分析

航線設(shè)計(jì)主要分為四個階段，對于現(xiàn)有航行狀況的評估，航線的實(shí)際設(shè)計(jì)，最終的航線制定以及航海過程中的監(jiān)測工作。對于各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的收集以及當(dāng)前航海狀況的評估主要是建立在航線設(shè)計(jì)之前，并且在制定航線之前必須要具有一個十分完善的航線計(jì)劃和設(shè)計(jì)結(jié)算。在此之后，一旦制定和計(jì)劃的航線被使用到實(shí)際操作過程中，就需要從一而終，要將監(jiān)測環(huán)節(jié)貫穿于航行的各個階段[3]。

2.2 航線設(shè)計(jì)的信息風(fēng)險(xiǎn)評估分析

在航線設(shè)計(jì)過程中的信息風(fēng)險(xiǎn)評估主要是對預(yù)計(jì)航線的現(xiàn)有信息進(jìn)行更新和完善的過程。通過對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)部的危險(xiǎn)物進(jìn)行探究，并針對范圍邊緣以及臨街區(qū)域進(jìn)行綜合性探查來更好的進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)等級的評定。在相關(guān)信息被及時收集之后，計(jì)劃航線的實(shí)時評估工作就需要建立在船長以及駕駛員共同工作的過程中，最終的決策內(nèi)容也是由船長進(jìn)行制定。此評估主要是為船長以及駕駛員提供一個更加清晰和明確的航海危險(xiǎn)預(yù)警圖，對于航海危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行明確的指示，并對船舶最終的吃水和富余水深等問題進(jìn)行合理規(guī)劃，同時還要根據(jù)當(dāng)前實(shí)際的船舶航行狀況進(jìn)行計(jì)劃航線的航段安全邊距的判斷，以此對航海專業(yè)人員起到一定的輔助性的作用。在航線設(shè)計(jì)的過程中，船長還應(yīng)當(dāng)對航海過程中可能會出現(xiàn)的各種危險(xiǎn)和實(shí)際問題進(jìn)行考量，并在此基礎(chǔ)上制定出航線計(jì)劃性的更改，或是重新制定，以此來有效實(shí)現(xiàn)特殊情況的應(yīng)對和完善[4]。

3 電子海圖的發(fā)展趨勢分析

當(dāng)前，大部分的航海類院校進(jìn)行海圖制作的過程中，主要是采用紙質(zhì)海圖的繪制方式，在海圖實(shí)訓(xùn)室內(nèi)進(jìn)行訓(xùn)練和操作。這種傳統(tǒng)教學(xué)方式下，就會導(dǎo)致海圖消耗量加大，教學(xué)時間較長，因此難以在短時間內(nèi)就顯示出更加全面的教學(xué)效果。隨著現(xiàn)代化電子海圖形式的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)積極做好教育教學(xué)方面的改革。改變傳統(tǒng)模式下枯燥的教學(xué)方式，而是使用實(shí)驗(yàn)手段的方式將其提升到日常上來。航海類院校需要根據(jù)現(xiàn)代化航海事業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求進(jìn)行電子海圖的開發(fā)新教學(xué)訓(xùn)練，使得電子海圖在逐漸發(fā)展的過程中成為一種發(fā)展趨勢。當(dāng)前天津計(jì)算機(jī)研究所已經(jīng)開始與相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，共同研發(fā)基于電子海圖的航線設(shè)計(jì)項(xiàng)目。此項(xiàng)目的開發(fā)和完善對于后續(xù)航海院校的實(shí)際教學(xué)工作具有巨大的意義[5]。

這種電子海圖的設(shè)計(jì)能夠在教學(xué)訓(xùn)練的過程中，由教師主控臺、大屏幕投影設(shè)備以及學(xué)生操作器等部分構(gòu)成。在理論知識以及實(shí)踐實(shí)訓(xùn)過程中，教師可以在教學(xué)系統(tǒng)中相應(yīng)的布置教學(xué)作業(yè)，學(xué)生根據(jù)教師的要求進(jìn)行海圖的繪制和訓(xùn)練。教師就可以及時通過顯示器對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行掌握和指導(dǎo)，以此來更好的對學(xué)生的各方面進(jìn)行綜合性提升。此訓(xùn)練系統(tǒng)還可以直接與雷達(dá)系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行對接，使得學(xué)生在實(shí)踐訓(xùn)練的過程中對于航海涉及到的相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行熟練操作和掌握。同時系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，還能夠及時對學(xué)生的海圖作業(yè)進(jìn)行當(dāng)場考核，并綜合性的形成一種更加完善的評價(jià)體系，這樣對于學(xué)生的專業(yè)性學(xué)習(xí)也起到了一定的促進(jìn)和發(fā)展的作用。不僅能夠有效提升學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平，同時還能夠更好的促進(jìn)學(xué)生對相關(guān)崗位的適應(yīng)能力[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，ECDIS在當(dāng)前發(fā)展階段主要是作為一種電子海圖以及信息系統(tǒng)之間結(jié)合的航海輔助形式，其發(fā)展態(tài)勢能夠有效促進(jìn)我國航海事業(yè)的自動化和智能化建設(shè)。同時將電子海圖的系統(tǒng)性建設(shè)與高級航海設(shè)備之間的緊密結(jié)合，從理論上能夠更好的實(shí)現(xiàn)自動航行的意義，但是在實(shí)際實(shí)踐的過程中還涉及到各種問題亟待解決。從我國航海事業(yè)長久發(fā)展的角度進(jìn)行分析來看，電子海圖在我國未來航海事業(yè)的發(fā)展過程中，一定會成為船舶自動化建設(shè)以及安全航行不可分割的一部分。因此各大航海院校要積極進(jìn)行電子海圖系統(tǒng)的創(chuàng)新和完善，加強(qiáng)對訓(xùn)練和教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)，在提升教師教學(xué)水平以及學(xué)生專業(yè)技術(shù)水平的同時，更好的促進(jìn)我國現(xiàn)代化航海事業(yè)的發(fā)展。這對于我國社會主義建設(shè)以及綜合國力的提升具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]白曉勇，趙甲文，潘念.船舶計(jì)劃航線航路段自動解算算法研究[J].艦船電子工程，2016（11）.

[2]馬力.卡爾曼濾波算法在船舶航行軌跡異常行為檢測中的應(yīng)用[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2017（12）：144-146.

[3]王濤，張立華，彭認(rèn)燦，等.考慮轉(zhuǎn)向限制的電子海圖最短距離航線自動生成方法[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，37（07）：923-929.

[4]韓佳彤.基于大數(shù)據(jù)分析的海上智能航線設(shè)計(jì)[J].珠江水運(yùn)，2016（1）：78-79.

[5]邱亮，曹興飛，孫健.電子海圖安全參數(shù)的應(yīng)用[J].中國水運(yùn)月刊，2016，16（12）：66-68.

[6]彭認(rèn)燦，張立華，王濤，等.顧及航道寬度的最短距離航線自動生成方法[J].海洋測繪，2016，36（3）：29-31.