电子海图显示与信息系统

航海仪器——电子海图按11规则新考纲考试大纲要求（电子海图部分）11电子海图显示与信息系统（ECDIS）11.1电子海图与电子海图系统11.1.1电子海图定义与种类11.1.2电子海图系统11.1.3电子海图系统有关国际规定11.1.4电子海图显示与信息系统电子海图显示与信息系统（ECDIS）11.1.4.1系统组成及硬件要求11.1.4.2系统海图及功能11.1.4.3替代纸质海图的条件11.2ECDIS数据11.2.1数据种类与结构11.2.2数据显示11.2.3数据可信程度与更新11.3ECDIS功能和应用电子海图显示与信息系统（ECDIS）11.3.1与其他导航系统与设备的集成11.3.2海图外其他航海信息的使用11.3.3导航与监控参数的设定11.3.4船舶、航线、航迹的显示11.3.5系统警示与报警11.3.6航线设计与航次计划11.3.7航行监控11.3.8航行记录电子海图显示与信息系统（ECDIS）11.4使用ECDIS的风险11.4.1海图数据的误差11.4.2船位的准确性11.4.3硬件故障与数据误差11.4.4系统的可靠性11.4.5系统操作误差11.4.6备用系统一、电子海图与电子海图系统（一）电子海图定义与种类定义：用电子海图数据描写海域地理信息和航海信息的数字化产品。内容：以海域要素为主，详细表示海底地形、水深、航行障碍物、助航标志、港口设施、潮流、海流等要素，陆地着重表示沿海的航行目标和主要地貌、地物。种类：分为栅格电子海图和矢量电子海图两大类。一、电子海图与电子海图系统栅格电子海图是指以栅格形式（图像方式）表示的数字海图。矢量电子海图是指以矢量形式(图形方式)表示的数字海图。在矢量电子海图中，通过点、线、面等几何图元的形式描述出海域中要素的位置信息，同时每个几何图元又具有一定的特征属性，以此来反映出海域的真实状况。一、电子海图与电子海图系统（二）电子海图系统电子海图系统，英文为ElectronicChartSystem，属于海图显示系统，用来显示非官方矢量电子海图或光栅电子海图数据库。不符合ECDIS国际标准的电子海图显示系统统称为ECS。它不能合法等效纸海图，因此船上安装该系统还必须携带纸海图。一、电子海图与电子海图系统完整的电子海图系统ECS由三部分组成：一、电子海图与电子海图系统(1)硬件设备：包括显示器、处理器、电源、控制台和接口单元。(2)海图显示系统(ECS、ECDIS、RCDS)：是对电子海图操纵和控制的软件系统。(3)电子海图数据库：按某一种格式(如Raster或Vector)制成的海图文件，由海图显示系统打开和显示。(4)改正服务单元包括及时的电子海图改正手段。一、电子海图与电子海图系统（三）电子海图显示与信息系统1.系统组成及硬件要求ECDIS系统由主计算机系统、电子海图数据库及其改正、输入传感器、输出终端设备等四个基本部分组成。其结构如图3.2所示：一、电子海图与电子海图系统（1）主计算机主计算机是电子海图应用系统的核心部件，我们可以利用它进行大量的计算、逻辑推理和信息流程的控制。例如：海图作业；电子海图的显示和修改；接收、处理和管理各种导航传感器的信息等。另外它的一个重要作用是对计算机图形（图像）的处理。一、电子海图与电子海图系统（2）ENC及改正电子航行图（ENC），是指内容、结构和格式是标准化的（S-57），由官方授权发行的和ECDIS一起使用的数据库。ENC包括安全航行需要的所有海图信息，也可包括纸质海图上没有包含的补充信息，这些可被视为安全航行所需要的。系统电子航行图（SENC），是指通过适当使用ECDIS，从ENC转换，采用合理方式对ENC改正以及通过航海者加入其它数据而获得的数据库。该SENC包括从其它数据源获得的信息。一、电子海图与电子海图系统（3）传感器及接口ECDIS除可显示精确的电子海图外，还应显示本船船位、航向、航速及周围目标的有关信息。因此，系统需要加入各种导航传感器及其它信息传感器。包括：①定位传感器:可以接入GPS、DGPS、DECCA、LORAN-C等各种定位接收机，但趋势是只接入GPS和/或DGPS即可。接入的定位信息可来自单一设备，也可来自多种设备，经船位滤波，而获得最佳船位。一、电子海图与电子海图系统②避碰装置:船用雷达/ARPA，为系统提供与电子海图实时重造显示的雷达图像及周围目标船的航行与避碰数据信息，使系统具有一定的避碰功能。③航向、航速装置:航向数据信息由陀螺罗经提供；速度数据信息由计程仪提供。上述装置是使用ECDIS的船舶本来就已经装备了的，ECDIS系统提供相应接口，将获得的数据利用ECDIS处理功能进行综合，按需要与电子海图信息叠加显示，使系统具有附加信息。一、电子海图与电子海图系统（4）终端设备系统终端设备包括图形显示器、打印机及航迹记录器等。他要显示或输出海图各项航行要素的数据、人—机对话的内容、告警信息、供航海人员操作使用的热键和菜单等。一、电子海图与电子海图系统2.替代纸质海图的条件电子海图不仅要从技术上进一步开发完善，而且必须取得法律上的认可。故电子海图的发展只有经过以下的步骤，才能真正取代纸质海图：（1）标准化、法律化：电子海图的使用，与纸质海图管理一样，应由国家航道测量机构提供资料，进行质量与安全方面的监督，并对产品负有责任。相关组织还要制定统一的设备要求，人员培训，发证要求。使得电子海图具有法律效力，才能真正意义上的普及开。一、电子海图与电子海图系统（2）信息系统的智能化：自动化能够仿真航海人员的思维过程。和GPS，自动舵相连。使ECDIS系统成为一个专家系统，使它在选取海图要素，处理多个传感器来的信息、跟踪动态目标、制定驾驶方案等方面具有人工智能。能够减轻驾驶员的海图作业强度，特别是海图的改正方面，最好能有数据包的形式，定期导入，自动更新，改正。或者和卫星系统相连接，通过卫星向船舶发送数据，使电子海图自动更新数据。一、电子海图与电子海图系统（3）系统的小型化：ECDIS系统的小型化，使它尽可能适应小的船舶。并采用分布式网络和多屏显示，使船长，驾驶员可以在自己的房间里看到所需要的信息。（4）通用化和廉价化：目前电子海图一般安装在军舰，渔船和游艇上。还有一些新建造的远洋轮上。为在中小型船舶上普及和安装，必须研制通用化和廉价化的电子海图应用系统。二、ECDIS数据1.数据信息种类与结构ECDIS海图显示的SENC数据信息可分为三类：显示基础数据、标准显示数据及其他数据信息。显示基础数据：是指不能从显示中擦除的SENC数据，它由任何时候、任何地域、任何条件下均必需的数据构成，但它并不是指足以保证航行安全的信息；二、ECDIS数据标准显示：是指当海图最初在ECDIS上显示时，所默认包含的SENC信息，标准显示上的信息在用于航线设计和航路监视时可由航海人员根据需要显示或擦除；其他信息显示：是指不包括在标准显示中的海图信息，默认为不显示，当需要时才显示的信息。二、ECDIS数据①显示基础数据包括：海岸线(高潮水位线)；本船安全等深线，由航海人员选择；位于安全等深线所定义的安全水域内，深度小于安全等深线的孤立水下危险物的指示；位于安全等深线所定义的安全水域内的孤立危险物，例如桥梁、架空电缆等，以及不论其是否具有助航功能的浮标和立标等；分道通航制；比例尺、范围、方向(北向上或航向向上)和显示方式(相对运动或绝对运动)；水深和高程单位。二、ECDIS数据②标准显示数据包括：显示基础；干出礁范围线；固定和浮动的助航标志；航路、水道的边界；视觉和雷达可测的显著物标；禁航区和限航区；海图比例尺边界；警告事项的指示。③其他数据信息包括：水深点；海底电缆及管线；渡船航线；所有孤立危险物的详细信息；助航设备的细节；警告事项的内容；ENC版本日期；测量基准面；磁差资料；经纬线图网；地名。二、ECDIS数据2．数据显示根据IMO的性能标准ECDIS数据信息的显示包括：ECDIS应能显示SENC中的所有数据信息。ECDIS应能在任何时候仅靠操作员的一次操作提供标准显示。当一幅海图最初在ECDIS上显示时，应当使用SENC中显示区域的最大比例尺的数据提供标准显示。从ECDIS显示中应能容易地增加或删除信息，但不能删除显示基础中的信息。二、ECDIS数据ECDIS按数据信息显示优先级至少要把所处理的全部信息分成10级：①ECDIS的警告信息(如坐标系、深度基准面异常时的警告，显示比例尺大于或小于ENC原始比例尺时的警告)和指示；②海道测量组织数据：点、线、面和自动航海通告(官方改正)；③手工输入的航海通告和无线电航行警告；二、ECDIS数据④ENC警告(海图上的警告和注意信息)；⑤IHO的颜色填充区域的数据；⑥IHO提供的，经用户请求时才显示的数据；⑦雷达信息；⑧用户数据：点、线和面(用户在电子海图上所做的标注)；⑨ECDIS制造商的数据：点、线和面；⑩用户的颜色填充区域的数据；二、ECDIS数据3．数据可信程度与改正ECDIS应能接受官方按照IHO标准提供的对ENC改正数据。这些改正数据应自动地施加到SENC。无论采用什么方法接收改正数据，执行过程不应妨碍数据在使用中的显示；ECDIS也应能接受手工输入的对ENC的改正数据并能用简单的方法在最后接收数据之前进行核对。三、ECDIS功能和应用（一）ECDIS的功能1.航线设计与航次计划根据IMO性能标准的规定：应包括直线和曲线两者在内的航线设计；能通过下述方法去修改航线：①在航线上增加转向点；②从航线上删除转向点；③改变转向点的位置；④改变航线中转向点的次序。三、ECDIS功能和应用2.船位、航线、航迹的显示ECDIS能与同计程仪、陀螺罗经、GPS、Loran-C、测深仪和气象仪等设备连接，接收来自这些传感器的信息，并进行综合处理，然后显示出最佳船位、航迹、航向和航速等。在航行中，来自GPS或DGPS的本船船位可连续自动地显示在电子海图上，并连续地显示出航迹，以便与计划航线比较。三、ECDIS功能和应用3.航行监控船舶航行过程中，能清楚地给出船舶当前状态与计划航线的关系。ECDIS能自动计算船舶偏离计划航线的距离，当必要时给出指示和报警，实现航迹保持。ECDIS还可自动测航行前方的危险海区、暗礁、禁航区和浅滩等，实现避碰，防搁浅。当本船船位偏离计划航线的距离大于设定距离时，该系统将会发出报警。三、ECDIS功能和应用4.系统警示与报警当遇到故障或者显示一定的信息的时候要提供适当的报警或者显示，可以规定计划航迹的范围，当船舶偏离安全航区或者驶近危险区域时能够提醒使用者。在船上能够对系统的主要功能进行测试，如果有故障要能够报警或显示。三、ECDIS功能和应用5.航行记录ECDIS应存储并能重现12h的航行过程和使用官方数据库所要求的最少量要素。ECDIS应能以1min的时间间隔记录如下数据：①本船航迹的记录：时间、位置、航向和航速。②使用官方数据的记录：ENC来源、版本、日期、单元和改正情况。③ECDIS应记录时间标记间隔不超过4h的整个航程的完整航迹；ECDIS不能对记录的信息进行处理或变更；ECDIS应能保留前12h的航海记录和航迹记录。三、ECDIS功能和应用（二）ECDIS的应用1.与其他导航系统与设备的集成（1）ECDIS与AIS的组合使用1）ECDIS是AIS显示其信息的理想工具AIS的图形显示终端主要包括ECDIS、雷达、带有图形显示器的组合导航系统和AIS专用图形显示器。ECDIS能通过AIS的数据传输出自己的航路信息。而ECDIS系统采用的是矢量化的数据，可以对任何显示的目标特性提供更多的查询信息。三、ECDIS功能和应用2）AIS与ECDIS的组合使用为助航避碰技术指引了新方向与AIS相比雷达数据的精度低、耗费时间多，标绘要经过一段时间