电子海图简介.doc

电子海图简介目前能查询到的最早的电子海图系统出现在1979年。在80年代初，人们主要是从事电子海图系统的研制和试用；到了90年代，关于电子海图系统的讨论（包括争论）以及相应的国际规范相应出台。这一时期的一款名位Chart Plotter的设备，实际上是GPS液晶屏幕在显示本船位置的同时显示简单的岸线和水深。Chart Plotter可以看作是电子海图的雏形或前身，目前国外许多人仍把电子海图系统称为Chart Plotter。实际上，电子海图系统的英文为Electronic Chart System，简称为ECS，它的功能比Chart Plotter要完善得多。一种功能更加完备、并可取代纸海图的系统称为“电子海图显示与信息系统”，英文缩写为ECDIS。根据1995年The Future of Electronic Charts in Merchant Ships统计，当时使用Chart Plotter和ECS的各类船舶有20万艘之多。与此相适应，在90年代研制或生产ECS/ECDIS的厂商和单位也迅速增加，据1999年ECS/ECDIS指南列出的电了海图产品名录，以及近几年出现在各类航海杂志上的广告，参与研制或生产电子海图的厂商和单位有几百家之多。     电子海图之所以在海事界引起高度重视，是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。一套性能完善的电子海图系统可以进行航线辅助设计、船位实时显示、航向航迹监测、航行自动警报（如偏航、误入危险区等）、“黑箱”自动存储本船航迹和ARPA目标、历史航程重新演示、快速查询各种信息（如水文、港口、潮汐、海流等）、船舶动态实时显示（如每秒刷新船位、航速、航向等），与其它航海仪器（如GPS、电罗经、计程仪、雷达、Navtex、AIS等）进行数据与信息交流，将雷达/ARPA捕捉到的目标船动态叠显在海图上，与电子海图系统相配的雷达信号综合处理卡可直接处理和显示来自雷达天线的视频信号，自动生成若干类型的搜救（SAR）航线、海图手动改正或编辑，海图自动改正（数千幅海图的改正只需几分钟）    随着电子海图的数量和种类不断增长，电子海图的规范化问题一直是国际组织和各国政府部门所讨论的焦点。随之而来的便是名目繁多的术语，诸如Raster、Vector、ENC、ECDIS、ECS、ARCS、RCDS、DX90、S-52、S-57等等，下面就对这些名词和术语进行解释和说明。    首先来说明“什么是电子海图”？为了便于理解，我们不妨换一种方式来提问：电子海图系统由哪几个部分组成？完整的电子海图系统由三部分组成，即硬件设备，海图显示系统和海图数据库。硬件设备包括显示器、处理器（PC机）、电源、控制台和接口单元；海图显示系统（如ECS，ECDIS或RCDS）是对电子海图操纵和控制的软件系统；海图数据库是按照某一格式（如Vector或Raster）制成的海图文件，由海图显示系统打开和显示。    下面对一些常见的名词术语进行定义和解释。    Raster Charts-光栅式海图，是电子海图数据库的一种形式，通过对纸海图的一次性扫描,形成单一的数字信息文件。光栅海图可以看作是纸海图的复制品，包含的信息（如岸线、水深等）与纸海图一一对应。可定期更正，可与定位传感器（如GPS）接口，但使用者不能对光栅海图进行询问式操作（如查询某一海图要素特征，或隐去某类海图要素等）。因此有人称光栅海图为“非智能化电子海图”。英国航道测量局（UK HO）制作的光栅海图ARCS和美国国家海洋空间署（NOAA）制作的光栅海图是比较有影响的两种。    Vector Charts-矢量式海图，是电子海图数据库的另一种形式，数字化的海图信息分类存储，因此可查询任意图标的细节（如灯标的位置、颜色、周期等），海图要素分层显示，使用者可根据需要选择不同层次的信息量（例如只显示小于10米的水深），并能设置警戒区、危险区的自动报警，还可查询其他航海信息（如港口设施、潮汐变化、海流矢量等），有人把矢量海图称为“智能化电子海图”。世界上生产矢量海图数据库最大的两家公司是英国船商公司（Transas Marine Ltd.）和挪威C-Map公司。    ENC-电子导航海图，英文为Electronic Navigational Chart，是由各国官方航道测量部门（HO）按照国际航道测量组织（IHO）S57（第三版）标准制作的矢量式电子海图，英国船商公司也为各国航道测量部门提供ENC的制作、更新和维护服务。    ECDIS-电子海图显示与信息系统，英文为Electronic Chart Display and Information System，属于海图显示系统，专门用来显示官方电子导航海图（ENC）。而ENC是唯一可以合法地用于ECDIS上的电子海图数据库。    ECS-电子海图系统，英文为Electronic Chart System，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。    RCDS-光栅海图显示系统，英文为Raster Chart Display System，属于海图显示界面，只能显示光栅电子海图数据库。  与电子海图密切相关的三个国际组织是国际海事组织（IMO）、国际航道测量组织（IHO）和国际电工委员会（IEC）。1986年，IMO和IHO同意成立一个由各国海运安全部门和航道测量局组成的协调小组（HGE），共同参与电子海图方面的技术讨论。随后的十几年中，与电子海图特别是与ECDIS有关的国际规范和标准不断地更新出台。    1995年11月，IMO讨论通过了ECDIS的性能标准，此标准明确规定，ECDIS可以做为“1974 SOLAS”公约所要求的纸海图的等价物，换句话说，ECDIS（配以ENC）可以取代传统的纸海图。1996年11月，IMO又增补了ECDIS备用设备的条款。与IMO ECDIS性能标准相呼应，IHO在1996年12月增补通过了关于电子海图内容、图标、颜色和ECDIS显示系统的规范，简称IHO S-52（第五版）规范。而IHO的S-57是关于数字化水文数据的转换标准，它包括DX-90数据格式，ENC数据库的性能标准，以及ENC的改正概要。1996年11月IHO公布了S-57的最新版本，即S-57（第三版）。    与此同时，IEC提出了对ECDIS硬件设备的检验和测试标准。1998年7月，这个标准被IEC确定。IEC还有一个对船用导航设备的“环境测试标准”，称为IEC 60945。此标准用来检测ECDIS系统在不同温度、湿度、振动等情况下的可靠性。    实际上，前文提到的电子海图三个组成部分可以看成是三个国际组织针对ECDIS的不同分工，即IMO负责ECDIS显示界面，IHO负责ECDIS数据库（ENC），IEC负责ECDIS硬件设备。当然三者的分工互有交错。    Raster 和Vector的关系：电子海图的最终使命是取代传统的纸海图。为达到这一目的，光栅海图的制造商与矢量海图的制造商一直在激烈竞争，并通过各种手段努力引导IMO和IHO制订出有利于各自利益的国际公约。随着1995年11月出台的IMO ECDIS 性能标准即A.817（19）号决议，以及1996年11月通过的IHO ENC S-57标准，矢量海图的发展方向已被确立，ECDIS（配以ENC）已经成为合法的纸海图的替代品。    而在1996年7月举行的IMO第42次导航会议上，关于使用光栅海图作为纸海图替代品的提案由于大多数成员国的反对而未获得通过。随后，在1997年7月IMO航海安全分委会试图制订一个光栅海图显示系统（RCDS）的性能标准，但由于许多成员国对光栅海图的安全性持有怀疑态度而被迫中断。事隔一年，在1998年7月召开的IMO航海安全分委会第44次会议上，会议讨论通过了在ECDIS A.817（19）性能指标上附带一个关于RCDS的性能指标的条款（草案），目的是使ECDIS系统在ENC不足时可选择使用光栅海图；而会议在讨论“光栅海图能否作为SOLAS公约纸海图等效物”的议案时，会议仍存在着分歧，因此使用光栅海图的船舶必须要同时配备纸海图，这在电子海图领域中被称为“双重燃料”（Dual Fuel）。   应该看到，光栅海图在世界航运界仍占据着一定的市场。其原因之一是由于前几年IMO和IHO对光栅海图没有做出明确的定论，另外也不能否认许多船东只看到纸海图变成了计算机海图，但尚不了解矢量海图和光栅海图的根本区别和发展动向，从而在一定程度上为光栅海图的发展提供了市场。当然，在覆盖全球的ENC数据库到来之前，光栅海图以及非S-57格式的矢量海图仍不失为一种过渡性产品。    ENC、ECDIS、RCDS三者之间的关系：如前所述，RCDS只能显示光栅海图；而ECS和ECDIS主要用来显示矢量海图，但由于光栅海图目前仍有一定市场，因此一些电子海图制造商生产的ECS或ECDIS也可以同时显示光栅海图。ECS和ECDIS之间并没有明显的界限，就显示界面而言，一个性能完善的ECS与ECDIS之间并没有本质区别。但ECS可以使用非官方、非S-57格式的海图数据库，而用于ECDIS的数据则必须是ENC。从法律上讲，ECDIS完全可以取代纸海图，而ECS不行。电子海图数据库的分类可以用下表表示。     类型          矢量或光栅格式         S-57或非S-57数据来源  官方或非官方举例来说，ENC数据库的类型属于矢量式，其格式属于S-57，其原始数据来源于官方航道测量部门。