电子海图在航海中的应用

电子海图在航海中的应用

石磊

[关键词]航海电子海图应用发展

引言

船舶上所用的传统纸质海图逐渐被电子海图所取代。随着计算机科学技术的进步,我国航运事业得到了巨大的发展,为船舶的安全航行提供有力的保障。近年来,电子海图技术得到了较大的发展,再加之计算机网络的普及和广泛应用,这势必为船舶实时监控系统的应用开发提供技术层面支撑。

一、电子海图的发展历程

1.1电子海图诞生的背景

我国航运业在飞速发展的同时计算机技术也不断的进步，各个港口的船舶进出量也越来越多，所以船舶的航行安全得到了越来越多的关注，而且船舶数量的增加势必给安全带来考验。计算机网络的应用使企业、港方和船舶都便利了工作，计算机为船舶的实时监控系统的应用提供了技术上的援助。

1.2电子海图的发展历程

国际上电子海图已有30多年的发展历史,近10年来进入蓬勃发展时期,出现了许多种电子海图显示与信息系统产品,并开始在多国的舰船上试用。伴随着电子海图的种类数量的不断增加,国际组织和各国政府部门关注的焦点转向了电子海图的规范化问题。1986年，国际海事组织和国际航道测量组织成立了电子海图委员会，是由多国的电子海图的专家组成,着手研究电子海图的世界标准。电子海图规范的两次起草时间分别是1987年和1989年,国际海事组织通过了电子海图规范草案(第三稿)是在1989年,1994年国际海事组织的安全委员会批准了电子海图执行标准草案,1995年国际海事组织第十九届大会正式采纳了该电子海图执行标准,从此电子海图的国际海事组织性能标准被确定。而国际航道测量组织先后于1987年和1992发布了专用出版物《电子海图内容和显示规范》(即S-52)和《IHO数字海道测量数据传输标准》(即S-57),而后进行了多次修改完善,到1997年9月正式发行了S-57V3.0式,使它成为各国相关部门广泛采用的国际民用数字海图数据传输标准。1996年国际电工技术委员会公布了IEC的电子海图性能标准，满足国际海事组织的要求,对于按照国际海事组织和国际航道测量组织的电子海图技术规范和标准研制的有关设备进行必要的性能方面的测试以及评定，并给予规定和说明,电子海图型式认可技术规范的开发基础就是IEC的这个标准。为适应国际海事组织制定的有关电子海图国际标准的推广应用,美国、加拿大、英国、俄罗斯、挪威、德国、意大利等国的海运、测绘部门也相续开展了电子海图的技术标准工作,国际电子海图正向着国际标准化方向迅速发展。

二、电子海图在船舶上的应用

2.1航线监视和准确定位

在航海过程中，时刻明确船位的变化掌握船位的实时信息至关重要，船位与航海安全息息相关，特别是在近岸航行或者是能见度不良的条件下。像传统的定位方法它的准确度有限而且所受条件限制过多，或多或少的会给航运带来一些不必要的麻烦。电子海图系统能够实时的将船位、航标、岸线等等航行有关的信息清晰地标记在电子海图上，保证航行安全。引航员只需要用很短的时间，就可以知道航标的位置和本船的相对位置，因为电子海图受外界的干扰较小。有时候船舶难免会偏离计划航线，这时系统会自动的发出报警，驾驶员可以在听到报警后及时做出调整，语音报警信号可以让驾驶员把更多精力放在船舶的航行安全上。

2.2应对恶劣天气

船舶航行过程中往往也会受到天气的影响如雷暴、强风等突发天气时有发生，会给航行中的船舶带来不利的影响。当航行中的船舶遇到雷暴雨的突然袭击时，海上能见度会有所降低，肉眼可能看不到船首。当雷达的回波被雨水等干扰信息所覆盖导致航标、航船、岸线全被淹没，那么这样的话雷达本身的助航作用就失去了。特别是在大洋中航行时很多时候没有可用的定位物标。这时电子海图的优越性就得到了充分的体现，因为电子海图基本不会受到天气的影响，航标、船位、水深等数据能够清晰的显示，所以驾驶员只要认真值班及时的更正船位，根据电子海图实时的调整合适的分流压差就可以保证船舶一直航行在安全水域。

2.3航线的自动生成

航行安全的关键是正确的航线设计，驾驶员要选择出一条最佳航线来航行。在航线设计过程中要考虑很多的因素如气象条件、海况、障碍物、定位和避让条件以及本船条件等，而且需要人工完成的工作量较大。使用可以自动进行航线设计的电子海图把影响的因素输入进去，这样设计航线就可以自动的生成。电子海图还可以根据最新的资料更新对航线进行必要的优化，例如当有新的海图更正时，在原先生成的航线的安全距离内有危险沉船的话，系统会自动在原航线的基础上，自动避开碍航物重新生成新的航线。

2.4及时了解本船周围船舶的信息

当船舶航行在繁忙的港内时，驾驶员需要时刻注意本船周围的情况。驾驶员要加强瞭望，不能仅仅依赖瞭望人员，注意周围船舶的动态，并在AIS上查找到。在电子海图上找到影响船舶安全航行的目标，只要在电脑上用鼠标一点，目标船舶的信息就会全部的显示出来，非常的方便和快捷，极大地缩短了查找时间，很大程度上的减轻了驾驶员的工作强度。电子海图上面可以显示船舶的全部信息，只要海图上有显示的。而且电子海图还可以根据用户的需要选择数据的分层显示将不需要的信息隐藏，重点关注跟航行安全相关的信息。

三、电子海图的发展前景和展望

3.1电子海图的发展前景

船舶和港口的管理运行越来越机械化和数字化，利用多源数据融合，将所获得各种有关港口信息无缝集成到“数字港口”的框架中，军事方面随着海战场感知手段的不断增强，海战场环境保障方式开始向数字化、可视化、多比例尺三维海图方向发展。

1、系统构成日趋完备。使信息来源实时化，信息获取能力不断增强，可以完成特定的空间决策。

2、海图多维动态与可视化交互。

3、实现数据的互操作信息的共享与标准化。使得航海计算自动化系统结构组件化。

4、方法库、专家库中的决策模型日趋完善，可以实现船舶航行自动化船舶驾驶智能化。

5、系统将采用服务器/客户端机制。数字信息越来越多样化，信息的处理也就需要高性能的服务器和工具。

6、系统使用的产业化和社会化。电子海图的产业化已初见端倪电子海图显示与信息系统的普及必将成为一种趋势。

3.2结论与展望

电子海图实现与信息系统具备海图管理、显示、航海作业、航行监视与报警等功能，能够提供潮汐与气象信息，并可融合与显示综合船舶系统主要设备的数字与图像信息。可接收GPS、罗经、计程仪、测深仪、导航雷达与气象仪等多种设备的输出信号。将设备提供的信息融合处理后集中显示，从而更便于驾驶员观测、决策和操作。目前随着电子海图信息与显示系统的强制推进，电子海图信息与显示系统在航海中的应用必定越来越广泛。其作用已经开始凸显出来。必然成为航海工作者核心辅助决策设备。随着无人化港口的提出，从港口到港口的无人化船舶运行开始成为海上导航科技领域新的研究方向。相信不远的将来船舶的无人化驾驶一定能实现。

参考文献

[1]李庆伟.S-57标准电子海图及其在航海中的应用.海军出版社,2008,(1):8-10.

[2]李宏利.电子海图技术国际标准研究.海潮出版社,2005.8

[3]聂涛.基于叭范方式的电子海图显示与应用[D].大连大连海事大学,2010

[4]蔡新梅.电子海图信息系统在船舶航行中的应用.船电技术,Vol.32No.62012.6