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船舶海运电子海图

作者:南京宏泰 日期:2020-12-26 13:14:04
在继雷达/ARPA之后,电子海图显示与信息系统(ECDIS)是船舶导航领域的又一次重大技术革命。它已发展成为新型的船舶导航系统和辅助决策系统。它不仅能连续地给出船舶的位置信息,还能提供各种与航行有关的信息,有效地防止各种险情的发生。目前,全球有20多万艘船舶配备电子海图。随着官方电子海图(ENC)的逐步完善、标准ECDIS的出现和IMO的认可,ECDIS将在未来10年左右取代纸质海图,成为21世纪航海信息处理的综合手段。
 
电子海图之所以备受关注,是因为它具有传统纸质海图无法比拟的优势。电子海图系统可进行自动航路设计、航向和航迹监视、船舶航迹自动存储、历史航次再演示、航行自动报警(如偏航、误入危险区域等)、各种信息(如水文、港口、潮汐、海流等)的快速查询,船舶实时动态显示(如刷新位置、速度、航向等)和船舶实时显示DA/ARPA的回波图像叠加在海图上,数千张海图的自动校正只需几分钟。
 
 

 
发展背景与基本构成
 
电子海图的发展大致经历了三个阶段:
1)纸质海图等。从70年代末到1984年,人们主要是想降低海图作业的工作量和劳动强度。因此,只有纸质海图被数字化并存储在计算机中。
2) 1986年,人们开始挖掘ECDIS的潜力。例如,电子海图显示船舶位置、航线设计、航速、航向等船舶参数、警报等。
3) 在导航信息系统阶段,以电子海图为导航信息核心,包括电子海图数据库的完善,与雷达、定位仪、测井仪、测深仪、GPS、VTS、AIS等设备和系统的接口和组合,多功能海洋电子海图系统在保障船舶航行安全方面的重要作用已得到国际海事组织(IMO)、国际水文组织(IHO)和众多航海专家的认可。1986年7月,海事组织和国际卫生组织成立了电子海图信息系统协调小组。各种ECDIS标准和规范不断建立和完善,各种性能优良的ECDIS产品不断推陈出新。
 
 
ECDIS由四个基本部分组成:主计算机系统、电子海图数据库、输入传感器和输出终端设备。主计算机是电子海图的核心,需要完成大量的计算和逻辑推理。最重要的一点是计算机图形的处理。电子导航图(ENC)是官方授权的。ECDIS不仅可以显示精确的电子海图,而且可以显示船舶的位置、速度、航向和周围目标的信息。因此,系统需要访问各种导航传感器和其他信息传感器。

该系统的终端设备包括图形显示、打印机和记录仪。它显示或输出海图导航元素的数据、人机对话内容、警报信息、热键和海员操作菜单等。
 
 

 
电子海图显示与信息系统的发展趋势
 
目前,ECDIS的性能标准、海图显示规范和数据标准已经建立,为ECDIS的合法化和推广铺平了道路。今后需要解决的关键问题是:尽快建立全球ENC和海图校正服务网络;扩展ECDIS的标准功能,使其具有智能特性;将ECDIS与高精度定位系统、雷达避碰系统、船舶通信系统、舵控制系统等集成在一起,协助船舶的操作决策,同时以最经济的方式控制船舶航行在最优的航道上航行,以提高航运效率。
 
目前,世界上一些航运技术开发公司已将其ECDIS与导航系统、ARPA、自动驾驶仪等连接起来,形成了所谓的组合桥系统,其主要思想是对这些导航仪器中的信息进行全面处理,为海员提供一个综合的信息环境,使他们能够快速做出船舶操作决策,提高航行安全,如何让机器代替海员完成这项工作,以减少人为因素造成海上事故的可能性,减少船员数量,已成为航运业关注的话题。
 
ECDIS能够实现内河航道的船舶航行,由于内河航道航行环境的特殊性,对定位要求较高,尤其是在闸口区、桥梁区、窄河段等航区,在高精度DGPS和动态电子河道图的前提下,可以在内河航道实现高精度、高可靠性的导航,在安全、疏浚、航道管理等方面带来了可观的经济效益。