北海航海保障中心烟台航标处 山东 烟台 264000
摘要：随着高科技的快速发展，各行各业呈现出技术融合的趋势。依靠成熟的计算机及图像处理技术，产生了以数字形式表示的电子海图以及各种电子海图应用系统，航海技术已经进入了信息化时代。电子海图的出现被称为航海技术的第三次革命。他们的出现是水道测量领域和航海领域的一场新技术革命，使海图研究、生产以及使用跨入了一个新的纪元，也促使航海自动化迈上一个新台阶。
电子海图能自动的将船位实时地显示在海图上，方便驾驶员进行判断和采取进一步行动。电子海图的出现将驾驶员从繁重的传统海图作业中解放出来，更好的进行值班，确保航行安全。同时电子海图系系统报警可以提醒驾驶员潜在的危险，进而确保航行安全的安全性。本论文主要介绍了电子海图相关概念和电子海图及其在航海中的应用。最后，论文介绍了使用电子海图的风险，告诫用户不应过度依赖电子海图。
[关键词]电子海图；显示；信息系统；ECDIS；航海图
1电子海图的相关概念及标准
1.1 电子海图的相关概念
电子海图是在显示器上显示出海图信息和其他航海信息，所以也叫做“屏幕海图”。电子海图及其应用环境组成电子海图系统。电子海图是描述海域地理信息和航海信息的数字化产品，主要涉及海洋及其毗邻的陆地，详细描述了岸形、岛屿、礁石、沉船、水深、底质、助航标志、潮流、海流等航海所需的资料。
1.1.1 电子海图的分类
电子海图按照制作方法可以分为矢量电子海图和光栅电子海图两大类。矢量电子海图是以矢量形式表示的数字海图。海域中的每个要素都是以点、线、面等几何元素的形式储存在电子海图数据文件中，具有存储量小、精度高、显示速度快、支持智能化航海等优点。光栅电子海图是以光栅形式表示的数字海图，通过对纸质海图的一次性扫描，形成单一的数字信息文件，以像素点的排列反映海图中的要素，依靠眼睛进行识别航海要素。因此，光栅电子海图被认为是纸质海图的复制品，海图上所包含的信息（如航标、岛屿等）与纸质海图一一对应。
1.1.2 电子海图显示与信息系统
ECDIS是指一种拥有足够备用装置，符合经修正的1974年SOLAS公约第V/19条和第V/27条要求的最新海图的航行信息系统，可有选择地显示系统电子航海图（SENC）信息及航行传感器的位置信息，帮助用户进行航线设计和航行监控，以及显示其他相关航行信息。
2电子海图在航海中的应用
随着国际海事组织和其他国际合作组织的相关标准和规章的出台，电子海图及其相关系统作为一种新型的助航系统已经日臻完善，其所使用的矢量化海图法律地位和纸质海图相同。ECDIS（以下简称系统）与GPS（DGPS）、AIS、ARPA雷达、罗经等航海仪器组合后，不仅可以实现航线设计、自动记录航迹和偏航报警等等，还能从显示器上直观地观察到本船和装有AIS的周围船舶的信息，获取他船的船舶名称、大小、呼号、最近会遇距离和时间等重要安全信息，显示海上和岸上的物标、水深和禁航区、VTS报告线等等，对保障船舶的航行安全起到了积极作用。
2.1 利用电子海图进行航线设计
利用电子海图设计航线，只要确定转向点，系统就会自动在电子海图上绘画航线，自动计算出各航段航程和航向及总航程。在航线设计全过程中，系统可以自动地根据最大比例尺海图和预先设置的参数进行安全检查，供驾驶员修改。航线编辑完成后，要予以保存。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.1.1 航线参数设置
航线参数是构成航线自身和进行航行跟踪报警所使用的相关量值。
（一）航线基本参数
航线基本参数包括转向点（WP）和航段（leg）。转向点是航行的基础内容，每相邻的转向点组成一个航段，包括航向和航程；航段类型可以是大圆航线或者航向线。
（二）航线监控报警参数
航线监控报警参数包括偏航报警距离（XTE）、偏向角度和旋回半径，用于航行过程中对转向点和航段的监控报警与显示控制。
2.1.2 航线编辑与检查
航线编辑可以采用图形编辑或者表格编辑两种。图形编辑是利用鼠标在海图界面上确定基本航线参数，表格编辑是以航线表形式编辑航线。两种方式互为补充，能共同编辑航线，完成航线的设计。航线编辑的步骤如下：
（1）设置通用参数：在设计新航线之前，应该在通用参数设置中检查航线监控报警参数是否恰当，是否适用于本航线。
（2）添加转向点：航线设计过程中可逐个添加转向点，也可在某一转向点之前或之后添加转向点。
（3）修改转向点：可以在航线表中重新输入某一转向点经纬度或以图形编辑方式通过鼠标重新确定点位置；
（4）删除转向点：可以在海图上选中某点删除或者在航线表中进行删除。
（5）航线连接：系统将多条航线依次连接成一条新航线。
传统航线检查由驾驶员或者船长对水深、离岸距离等方面在纸质海图上进行检查，而电子海图系统则自动根据报警条件和预先设置进行安全检查，检查内容主要有：
（1）穿越禁航区：航线中的航段进入了禁航区域，给出报警信息；
（2）穿越安全等深线：航线中部分跨越了安全等深线，提醒检查确认；
（3）穿越浅水区：航线中航段进入小于设置的安全水深，提醒采取措施；
（4）临近危险物：本船距航线附近的危险物小于安全距离，提醒注意避让。
2.2 利用电子海图进行航行监控
航行监控是对于本船的航行状态与设计好的航线、海图物标和其他物标等之间的相互关系进行实时动态地显示和监控报警。
2.2.1 航线监视
航线监视（Route Monitoring）是系统航行监控的主要内容。系统中航线监视包括监视航线的选择、监视航线显示。
（1）监视航线的选择
设计的航线并不是监视的航线，前者是在传统的航线设计阶段，在海图上进行标绘航线和计算，而后者是根据设计好的航线进行航行状态的对比、标记和控制。因此在航程开始时，调出计划航线作为当前航线进行监控。
（2）监视航线显示
被监视的航线一般被特殊显示，用以明显区别于其他航线和物标。一般以红色显示，通常比计划航线线型粗一倍或者成点划线状态。从第一个转向点开始逐渐递增编号，并且把下一个转向点特别显示。系统显示各转向点之间的航向、航程、预计到达时间和计划航速等等，并显示偏航带，分布在航线两侧。
2.2.2 航行状态监视
系统将传感器信息和海图信息结合起来，通过状态监视，实时给出本船状态信息，所以用户可以直观地观察和判断航船舶航线情况。航行状态信息如下：
（1）本船：以本船符号和经纬度表示，本船符号包括基本符号和比例船型符号。
（2）定位时间：当前航行状态下的时间；
（3）轨迹：在海图上显示带有时间标志的本船主航迹和辅助航迹。
（4）航向：在船舶符号处以矢量线形式或在传感器界面上以数字形式显示。
（5）航速：在船舶符号处以矢量线形式或者传感器计程仪界面上以数字形式显示
2.3 利用电子海图进行航行记录
航行记录与“黑匣子”类似，航行记录不能被编辑或者删除，只能查看记录和添加附注。系统应当能够保存至少12小时内的能够再现本船航行记录的数据，以便用户查看或者接受检查。
航行记录内容包括记录时刻，船舶经纬度，对地航向和航速，定位设备和辅定位设备，记录事件类型和海图信息，并且包括船员添加的附注和在船事件等等。航行记录一般采取定时存储，1分钟保存一个记录。除定时保存外，当发生系统开启、关闭和报警，设备连接与断开，船员强制性保存等的时候，系统也将进行增加记录。
航行记录以时间先后顺序进行排序，驾驶员可以根据记录列表，有选择的进行浏览记录，一些连接有打印机的系统还提供打印查询显示航行记录的功能。
结束语
电子海图的出现使航海技术得到了飞速发展，以往繁重的纸质海图作业已经在慢慢消失，取而代之的是各种电子海图应用系统。电子海图及其应用系统操作方便，数据准确而且更新较快，可以实现海图显示、船位标绘、航线设计和航行监控等各种航海需要。然而与计算机办公取代传统纸笔办公一样，也存在一些问题。
数据误差、计算机病毒和操作失误等因素，都在威胁着使用电子海图的船舶的航行安全，因此有必要在今后对电子海图及其系统进行进一步研究和优化，使得航行更加安全。相信通过科学的进步和技术的提高，电子海图及其系统将会得到进一步发展和丰富，其可靠性和优越性将进一步展现。
论文作者:王式平
论文发表刊物:《科技中国》2016年6期
论文发表时间:2016/10/17
标签：海图论文; 航线论文; 电子论文; 系统论文; 信息论文; 编辑论文; 航向论文; 《科技中国》2016年6期论文;