電子海圖應(yīng)用領(lǐng)域

電子海圖的應(yīng)用領(lǐng)域包括:航海、船舶交通管理(VTS)、港口管理、船舶調(diào)度、污染管理、搜救指揮、航標管理、漁業(yè)、引水、海洋測繪、海洋工程等等。

電子海圖之所以引起高度重視，是因為它具有傳統(tǒng)紙海圖無法比擬的優(yōu)點。電子海圖系統(tǒng)可以進行自動航線設(shè)計、航向航跡監(jiān)測、自動存儲本船航跡、歷史航程重新演示、

航行自動警報(如偏航、誤入危險區(qū)等)、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(如每秒刷新船位、航速、航向等)，將雷達/ARPA的回波圖像疊顯在海圖上，數(shù)千幅海圖的自動更正只需幾分鐘。

電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS-Electronic Chart Display and Information System)

ECDIS是指符合有關(guān)國際標準的船用電子海圖系統(tǒng)。它以計算機為核心，連接定位、測深、雷達等設(shè)備，以ENC為基礎(chǔ)，綜合反映船舶行駛狀態(tài)，為船舶駕駛?cè)藛T提供各種信息查詢、量算和航海記錄專門工具，是一種專題地理信息系統(tǒng)(GIS)。

ECDIS相關(guān)的國際標準有:

S57-IHO水道測量數(shù)據(jù)交換標準

S52-電子海圖顯示標準

IEC61174-ECDIS硬件檢測標準等

ECDIS還可以與船舶自動控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)船舶的自動駕駛。

官方電子海圖(ENC):ENC((Electronic Navigational Charts)是指國家海道測量機構(gòu)按國際海道測量組織(International Hydrographic Organization，IHO)頒布的《數(shù)字式海道測量數(shù)據(jù)傳輸標準》(Transfer Standard for Digital Hydrographic Data，編號S-57)制作的矢量電子海圖。

矢量電子海圖:矢量海圖數(shù)據(jù)是海圖數(shù)據(jù)的另一種形式，它可以把數(shù)字化的海圖信息分類分層儲存(例如可以只顯示小于10m的水深)。它包含圖象文件和能夠生成符號/點/線/文字以及顏色等要素的程序文件，這些程序文件可以改變海圖中的屬性和要素。矢量海圖是一種智能化的電子海圖，駕駛員可以選擇性的顯示某些所需要的信息(例如港口設(shè)施、潮汐變化、海流矢量等)，矢量海圖可以提供給駕駛員準確的物標間的距離，并能夠設(shè)置警戒區(qū)、危險區(qū)的自動報警。

電子海圖制作:加入各要素的屬性/直接從數(shù)據(jù)庫調(diào)入屬性，生成S57格式的ENC/ER，底圖掃描矢量化/數(shù)字化。

電子海圖(EC): 電子海圖(An electronic chart縮寫為EC)是一種數(shù)字海圖并且可以顯示在用計算機操作的助航系統(tǒng)上。

電子海圖系統(tǒng)(ECS):電子海圖系統(tǒng)(electronic chart system縮寫為ECS)是一種商業(yè)的電子海圖系統(tǒng)，它并不完全適用于國際海事組織的SOLAS公約的全部要求。 ECS主要用于助航，同時也是作為紙制海圖功能缺陷上的一種補充。

其他名詞:

SENC-系統(tǒng)電子導(dǎo)航圖(The system electronic navigation chart縮寫為SENC)

ER-電子海圖改正信息

ECDB-電子海圖數(shù)據(jù)庫(An electronic chart data base縮寫為ECDB)

RENC-地區(qū)性ENC協(xié)調(diào)中心

WEND-世界電子航海圖數(shù)據(jù)庫

IHO-國際水道測量組織

IMO-國際海事組織。

矢量化海圖(Vector charts):是將數(shù)字化的海圖信息分類存儲的數(shù)據(jù)庫，使用者可以選擇性的查詢、顯示和使用數(shù)據(jù)，并可以和其他船舶系統(tǒng)相結(jié)合，提供諸如警戒區(qū)、危險區(qū)的自動報警等功能。

光柵掃描海圖(Raster charts ):通過對紙質(zhì)海圖的光學(xué)掃描形成的數(shù)據(jù)信息文件，可以看作是紙質(zhì)海圖的復(fù)制品。因此，不能提供選擇性的查詢和顯示功能。

航道擁擠程度的提高、船舶的大型化、以及超高速船舶的出現(xiàn)給船舶航行安全提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。解決這個問題的一種方式是集成式地把本船的位置、所處的靜態(tài)環(huán)境、周圍的動態(tài)目標信息顯示在一個屏幕上，使得船舶駕駛員能夠迅速地獲取所有這些信息，及時地做出操船決策。

海運船舶駕駛中使用各種現(xiàn)代化的導(dǎo)航設(shè)備和雷達設(shè)備，能夠在很短的時間間隔內(nèi)獲取精確可靠的關(guān)于船位、船舶運動參數(shù)以及周圍環(huán)境方面的信息。 使用電子海圖，能夠把駕駛員從海圖作業(yè)這一事務(wù)性工作中解脫出來，使其把主要精力放在航行監(jiān)視和及時制定操船決策上來

(1)紙質(zhì)海圖等同物，1970年代末到1984年，人們主要是想減少體積和減輕海圖作業(yè)的勞動強度，因此，僅僅是把紙質(zhì)海圖經(jīng)數(shù)字化處理后存入計算機中。

(2)功能開拓階段，到1986年，人們開始挖掘電子海圖的各種潛能。如在電子海圖上顯示船位、航線設(shè)計，顯示船速、航向等船舶參數(shù)、報警等等。

(3)航行信息系統(tǒng)階段，將電子海圖作為航行信息核心，包括電子海圖數(shù)據(jù)庫的完善，與雷達、定位儀、計程儀、測深儀、 GPS、VTS、AIS等各種設(shè)備和系統(tǒng)的接口和組合等等。多功能船用電子海圖系統(tǒng)對保證船舶航行安全所起的重要作用，得到了IMO和IHO(國際航道測量組織)以及眾多航海專家的認可。1986年7月，IMO和IHO成立了ECDIS協(xié)調(diào)小組，ECDIS各類標準和規(guī)范不斷地建立和完善，各種性能優(yōu)良的 ECDIS產(chǎn)品也不斷地推陳出新。

1、電子海圖規(guī)范與標準

與電子海圖密切相關(guān)的三個國際組織是國際海事組織(IMO)、國際海道測量組織(IHO)和國際電工委員會(IEC)。1986年，IMO和IHO同意成立一個由各國有關(guān)部門組成的協(xié)調(diào)小組(HGE)，共同參與電子海圖方面的技術(shù)討論。隨后的十幾年來，HGE技術(shù)組進行了卓有成效的工作，制定了一系列的電子海圖規(guī)范與標準，這些標準主要有:

1995年11月IMO討論通過了ECDIS的性能標準，此標準明文規(guī)定，ECDIS可以做為"1974海上人命安全公約(SOLAS)"所要求的紙海圖的等價物，換言之，ECDIS可以取代傳統(tǒng)的紙海圖。1996年11月，IMO又增補了ECDIS備用設(shè)備的條款。

1996年2月，IHO增補通過了關(guān)于電子海圖內(nèi)容、圖標、顏色和ECDIS顯示系統(tǒng)的規(guī)范，即S52(第五版)。

1996年11月，IHO公布了S57標準第三版，S57規(guī)定了ENC的數(shù)據(jù)交換格式、ENC數(shù)據(jù)庫的性能標準，以及ENC的改正概要。并規(guī)定該標準保持到2000年不變。

1997年9月，IEC提出了對ECDIS硬件設(shè)備的檢驗和測試標準(IEC61174)。IEC還有一個對船用導(dǎo)航設(shè)備的"環(huán)境測試標準"，稱為IEC60945。此標準用來檢測船用導(dǎo)航設(shè)備(雷達/ARPA、ECDIS等)在不同溫度、濕度、振動等情況下的可靠性。

2、電子航海圖(ENC)

電子航海圖(ENC)屬于電子海圖數(shù)據(jù)庫，是由各國官方的海道測量局(HO)制作的(也有一些國家由某公司制作，由HO認定)符合IHO S57標準的矢量電子海圖。ECDIS的應(yīng)用，離不開全球范圍的數(shù)千幅ENC的支持。所以，IHO正在努力敦促世界各海洋國家制作自己海域的ENC，并成立了一些區(qū)域性的ENC中心，通過國際合作共同完成全球ENC數(shù)據(jù)庫的建立，并逐步建立全球的ER發(fā)行體系。由于各國的技術(shù)水平相差較大，全球ENC數(shù)據(jù)庫的建立進展緩慢，相反，一些大公司卻利用技術(shù)和資金的優(yōu)勢，制作了符合S57要求的全球ENC數(shù)據(jù)庫。這些ENC補充了官方ENC數(shù)量的不足。但是，也存在著缺乏法律保障、改正不及時等問題。

3、電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)和電子海圖系統(tǒng)(ECS):

盡管電子海圖的發(fā)展不過十幾年的歷史，但各種電子海圖產(chǎn)品卻如雨后春筍一般不斷涌現(xiàn)。由于ECDIS的設(shè)計與生產(chǎn)純粹是企業(yè)行為，所以ECDIS的發(fā)展速

度遠快于ENC的發(fā)展。目前，能夠提供符合國際標準的ECDIS的廠家不下十幾家，其中較著名的有英國船商公司、德國ATLAS公司和7CS公司、加拿大OFFSHORE公司等。除此之外，能夠提供不符合國際標準的電子海圖系統(tǒng)(ECS)的產(chǎn)品的公司估計不下千家。

4、國內(nèi)現(xiàn)狀

盡管我國從80年代就開展了電子海圖的研究，但由于各種各樣的原因，目前仍停留在研究、試制階段，僅有海軍測繪研究所研制的電子海圖系統(tǒng)應(yīng)用與軍艦的導(dǎo)航，大連海事大學(xué)等幾家單位的研究已轉(zhuǎn)向其他方向。但有許多非專業(yè)公司和單位加入了電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)行列，并且已經(jīng)有多家的簡易型ECS以及符合國際標準的ECDIS系統(tǒng)投入使用，比如 RYECDIS，由無錫挪瑞科技股份有限公司研發(fā)，獲得了中國船級社、英國勞氏等權(quán)威機構(gòu)的認證，已經(jīng)安裝在上百艘遠洋船只上。

在國際標準電子海圖方面，海事局系統(tǒng)內(nèi)部正在加緊有關(guān)技術(shù)問題的研究。上海海事局完成了國際標準電子海圖制作軟件的設(shè)計;天津海事局應(yīng)用加拿大的軟件HOM已具備了批量生產(chǎn)S57標準ENC和ER(電子海圖改正)的能力，目前正與武漢測繪科技大學(xué)聯(lián)合研制S57標準電子海圖質(zhì)量控制軟件。

海司航保部目前已完成了1:50萬、1:25萬、1:10萬數(shù)字海圖的建庫工作，已可以批量生產(chǎn)并對外發(fā)布符合S-57標準的電子海圖。

通過對電子海圖發(fā)展過程及現(xiàn)狀的研究，我們可以看出電子海圖的發(fā)展具有以下特點:

1、國際標準已趨于完善，電子海圖的法律地位得到肯定;

2、國際合作加強，區(qū)域電子海圖協(xié)調(diào)中心的建立已成趨勢;

3、商業(yè)發(fā)展先于官方進展，成為引導(dǎo)應(yīng)用的主力軍;

4、電子海圖的規(guī)格、等級參差不齊，中低檔次產(chǎn)品的應(yīng)用先于高檔、標準的系統(tǒng)。

中國海軍2011年8月25日在國家會議中心舉行中國官方電子海圖發(fā)布會，正式對外推出國際標準版的中國海區(qū)電子海圖。這是中國首次對外正式發(fā)布中國海區(qū)國際標準電子海圖。

根據(jù)國際海道測量組織規(guī)定，只有由各國官方海道測量機構(gòu)制作并發(fā)行的、符合S-57《數(shù)字海道測量數(shù)據(jù)傳輸標準》的電子海圖，才是官方電子海圖。海軍司令部航海保證部是經(jīng)中國政府授權(quán)參加國際海道測量組織的官方代表，按照《中華人民共和國測繪法》和國務(wù)院、中央軍委有關(guān)規(guī)定，負責(zé)管理中國海洋基礎(chǔ)測繪工作和組織實施海道測量。

中國從上世紀80年代開始組織電子海圖的研究制作，先后建立了電子海圖數(shù)據(jù)模型、研發(fā)了電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)，制訂頒布了各類國家和軍隊技術(shù)規(guī)范和標準，并于2000年發(fā)布了國家標準電子海圖。2002年國際海道測量組織頒布電子海圖國際標準后，海軍航海保證部門及時展開中國海區(qū)國際標準電子海圖的研究制作，對既有海量數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、取舍、綜合和編輯處理。經(jīng)過多年摸索以及與國際同行的交流合作，先后完成400余幅國際標準中國海區(qū)電子海圖的編制。目前，已全部完成中國海區(qū)國際標準電子海圖的制作、測試和檢驗驗證。

海軍司令部航海保證部部長李鵬程介紹說，這一電子海圖具有國際通用性強、內(nèi)容更新便捷、船舶定位精度高、圖內(nèi)信息規(guī)范和豐富等特點。只要將電子海圖加載在"電子海圖顯示與信息系統(tǒng)"中，系統(tǒng)就能夠自動將GPS定位設(shè)備所獲取的船舶位置顯示在圖上，有效克服了紙質(zhì)海圖人工標繪所造成的信息滯后現(xiàn)象，與雷達圖像疊加，就可以全面掌握船舶周圍海區(qū)情況。

李鵬程說，中國海區(qū)國際標準電子海圖采用國際通用的更新模式，每周發(fā)布更新文件，用戶只需將更新文件導(dǎo)入"電子海圖顯示與信息系統(tǒng)"，即可實現(xiàn)電子海圖數(shù)據(jù)的更新。與國家標準電子海圖相比，具有計劃航線標繪、實際航跡記錄、航行危險報警等功能，只要通過衛(wèi)星或無線電方式遠距離接收航海通告，即可實現(xiàn)海圖的自動更新，極大地增加了船舶航行的安全性和便捷性。