《电子海图系统》PPT课件.ppt

电子海图系统（S-52及相关标准）,国际组织有关ECDIS的标准,一、S-52标准介绍,1、版本沿革IHO电子海图显示系统委员会（COE）1990年5月 暂行规范SP-521992年9月 SP-52 2.01993年10月 S-52 3.01996年12月 S-52 5.02010年3月 S-52 6.0 即现行标准,一、S-52标准介绍,2、主要内容,一、S-52标准介绍,2、主要内容正文S-52 6.0 背景、ECDIS概念显示信息及其组织符号化区域、符号、线及文本规范颜色规范显示屏幕规定附录1：S-52表示库附录2：显示器初始色彩校准附录3：显示器校准维护附件1：ENC更新指南,一、S-52标准介绍,2、主要内容显示内容及其组织综合考虑事项操作考虑事项显示信息的组织,一、S-52标准介绍,2、主要内容综合考虑事项设计考虑考虑确ECDIS信息的显示始终清晰明确，要素的表示及其意义必须准确无误。基本准则是使用精心设计的符号及颜色使显示简洁明了。,一、S-52标准介绍,2、主要内容综合考虑事项显示信息的多样 物理上的海图的信息（如海岸线、等深线、浮标）；导航线、航道、指定区域、警告等；来自航标表的增补HO信息等；附加的当地海图信息、用户注释、生产商的信息；海图作业如计划航线、电子方位线和范围圈（距离环）本船位置及速度、船舶航向及转向速率、航迹等；定位精度或与辅助定位系统进行的位置核对；船舶操纵选择（根据船舶的特性）；航海数字信息（船舶的经纬度、船首向、航向等）；雷达及其他传感器信息；AIS信息；由ECDIS发出的航行报警或警告；,一、S-52标准介绍,2、主要内容综合考虑事项信息表达的灵活性 显示关闭多种类型的海图和非海图信息；选择：标准显示、或概略显示、以及完整或简化符号；用光标查询更详尽的信息；叠加或消除雷达视频或雷达目标信息 叠加或消除其他传感器信息或来自岸上的遥测信息；改变显示的比例尺或方向；选择绝对运动或相对运动；改变窗口显示的屏幕布局，将文本信息排放在图廓边缘；航行操作显示时采用下拉菜单及其他的操作交互 给出航行或海图警告，诸如“已到安全深度边缘”图解表示计算机评价的搁浅危险；图解表示船舶临近的环境，以帮助船员近距离的操纵；,一、S-52标准介绍,2、主要内容综合考虑事项颜色识别为确保要素间的色彩对比，屏幕在使用前必须经过核准，并在维护时注意检查。如果疏忽了这一步，点、线、符号及普染色区会变得模糊不清，信息会因此而丢失或引起误解。白天，驾驶台上的光线从日出到日落在不断变化，太强的光线会冲淡显示的信息；夜间，从显示屏上发出的光必须减弱到不影响海员视觉为宜。（夜晚驾驶台都很暗），本规范的设计，必须满足这些苛刻的要求，而不是只满足正常白天条件下的需求。,一、S-52标准介绍,2、主要内容操作考虑事项1）与纸质海图的相似性尽量沿用纸海图习惯2）要素识别和信息源的识别要能清晰识别显示屏上大量的要素，不同的水深、各种类型的浮标立标、海图上的线与船员标绘的线等等。同时，还应该能识别出不同的数据来源，如ENC信息、人工输入的航海通告信息、当地信息、航海驾驶员的注记和制造商的补充信息等。,一、S-52标准介绍,2、主要内容操作考虑事项3）航线计划/航路监视、超前显示航线计划要求屏幕显示内容的可辩视距为70cm,应尽可能地详尽。航路监视显示模式应能进行快速决策。它的可辩视距应为数米远。航路监视显示模式只表示直接相关的信息，以确保信息提取迅速、明确而非模棱两可。由于屏幕比纸质海图小，ECDIS应具备超前显示功能。可提供一个小比例尺的超前显示窗口,一、S-52标准介绍,2、主要内容操作考虑事项4）强调显示突出重要要素（本船符号、安全等深线、计划航线等）海图要素叠加显示在雷达图像之上5）比例和范围指示器比例棒（1海里、10海里）本船6分钟矢量标记（方向和速度）,一、S-52标准介绍,2、主要内容操作考虑事项6）白昼与夜间显示白天颜色表要具有强烈对比度夜晚颜色注意两点 重要要素采用特殊的符号和线型编码（如本船符号用独特的双环，在夜晚用重白色）如果整个晚上显示区仅含一个深度带（港区），那么，船员就无法通过颜色的绝对差异来鉴别船舶所处的深度带。为此提供了一个清晰可见的“浅于安全深度”的图案用来指示浅水,一、S-52标准介绍,2、主要内容操作考虑事项7）显示器的安置在正常的驾驶台位置能清楚地看到显示内容，并可方便地操作控制器；和雷达并排摆放；显示屏应避免太阳光直射，显示器不能安放在使观看者面对阳光的位置8）文本显示在图形操作显示中应尽量避免出现文字（除非绝对需要）文本显示可单独用一个屏幕，也可在图形操作显示屏上开窗（浮标的编号、航线、船首向、警告、潮汐信息）,一、S-52标准介绍,2、主要内容操作考虑事项9）闪烁闪烁符号极少地用在非常特殊的场合。是为了吸引注意力，而不是模拟一个真实的闪烁物标。10）操作人员对信息的控制要有效而简单,一、S-52标准介绍,2、主要内容显示信息的组织有非海图信息显示、信息优先级、显示分类和显示ECDIS的更新1）非海图信息显示辨别海图数据和附加数据航路监视显示的航海者信息、制造商信息显示雷达图像 显示选取报告 单位 ECDIS图例,一、S-52标准介绍,2、主要内容显示信息的组织2）信息的优先级a.数据显示的绘制顺序分为10个优先级分层：（1）ECDIS可视的警报/指示（例如警告、超比例尺显示）；（2）HO数据：点/线和面+官方改正；（3）人工输入的航海通告和无线电导航的警告；（4）HO警告（ENC警告）；（5）HO颜色填充区域的数据；（6）按需显示的HO数据；（7）雷达信息；（8）航海人员的数据：点/线和面；（9）制造厂商的数据：点/线和面：（10）航海人员颜色填充区域的数据。b.雷达图像叠加时优先级,一、S-52标准介绍,2、主要内容显示信息的组织3）显示分类IMO 分类（基本、标准、完全）选择航行监视显示的物标：显示分组及组合选择航行监视显示的文本：“重要”和“其他”文本分组4）更新显示自动、半自动更新：同ENC一样，用标准颜色和符号显示；手动更新：用标准颜色和符号显示，用手动更新标示符识别；,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范综述1）符号和线型的选项为了突出浮标符号，以免碰撞符号库提供了简化符号和纸海图符号；为了大比例尺海图的显示更清晰，符号库提供了符号化和简单边界线型。,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范综述2）区域符号化-填充方法不透明颜色填充：在底层，等深区域和陆地等。半透明颜色填充：分道通航区和海图作业区，叠加在深度区上 线型图案填充：繁忙的水域，交通枢纽（汇合处）等 连续的填充图案：无数据区，冰区等 符号图案：不忙的水域，临时显示单个中心符号：锚地，航道方向符号。,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范综述2）符号化区域-边界符号化区域边界用于大比例尺，简单区域边界用于小比例尺复杂线型 单边复杂线型 简单线型：虚线、点划线等颜色：紫色-重要区域，灰色反之。,传统（纸海图）符号并符号化线型,简单符号并简单线型,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范综述3）符号规范（表示库）4）纸海图INT1及ECDIS海图 1及图例索引 5）线、符号和文本的大小；文本字体 6）显示方向7）ENC比例尺；ENC索引；HO数据限制 8）海图数据质量指示器9）光标查询,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范ECDIS新符号1）新增符号的类型识别不安全深度的特殊的ECDIS海图符号：安全等深线、安全水深、孤立危险物等简化符号、符号化区域边界线型新增海图符号，如指北箭头、比例尺图幅边界、浅于安全等深线的深度区等由IEC为IMO设计的IEC航海者航行要素：本船符号,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范ECDIS新符号2）识别不安全深度的特殊的ECDIS海图符号 本船安全等深线深度带色调：2色、4色“深度小于安全等深线”填充图案 本船安全深度孤立危险物,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范ECDIS新符号3）其他新增及简化的ECDIS符号及应用 简化浮/立标；水下孤立危险物通用符号；疏浚区；雷达显著海岸；禁区、警告、信息注记；未知物标；比例尺图幅边界、比例尺边界处超比例尺区域；比例尺棒；指北箭头；人工改正；雷达应答器；非HO 海图数据；无数据区；深度小于安全等深线的水域标识图案；航道汇合、交叉、迂回、航道通航制区域；冰川或浮冰区；昼灯；开启桥和架空电缆；大比例显示时单边线型；元数据；专用提示符;IEC符号,一、S-52标准介绍,2、主要内容符号化区域、线和点以及文本的规范现存的海图符号纸质海图的IHO INT 1用于ECDIS海图1文本、图表,一、S-52标准介绍,2、主要内容颜色规范 目的通过调节显示屏幕的背景和各种符号与线边界的颜色，以适应驾驶台的光线条件，得到合适的视觉效果。解决驾驶台光线变化带来的显示效果问题。（晴朗白昼的强光下给出前景颜色的最大对比度，在夜晚能避免大面积光亮区）,一、S-52标准介绍,2、主要内容,配色基本原则：黑/白：用于海上和陆地上的重要航海要素，这些要素需要通过与背景色的强烈对比来突出（如小于安全深度的水深）。白/黑：用于较深安全的水域。灰色：用于航海要素，与黑色要素相比，它未必不重要，只是无需强调而已（如非危险水深）。紫色：用于具有导航意义的自然要素或人工导航设施（如立标、通航系统）；用于附加的航海信息（如雷达显著物标，码头上的泊位）；用于标定特殊区域（如禁止抛锚）。它还用于其他重要物标（如孤立危险物）。蓝色：用于深度带颜色填充以及强调显示孤立危险物。它还作为保留色，为以后其他需求和识别新要素使用。绿色：用于雷达图像及合成图像，并用于浮标、灯标。黄绿：用于从高潮线到低潮线间的潮间带填充。黄色（与红、绿）：用于显示灯标和浮标/立标的真实颜色，并为今后其他线、符号留用。桔红：为海员专用色，用以进行注释，海图作业、海图改正等，标准分划尺亦用此色。棕色：用于对航海无重要意义的陆地和潮间带上的要素。,颜色规范配色原则,颜色表白天（DAY）黄昏（DUSK）夜晚（NIGHT）,一、S-52标准介绍,2、主要内容颜色规范,颜色表-DAY,CIE颜色模式,其他颜色规范（如RGB）只是针对某一特定CRT显示器,一、S-52标准介绍,2、主要内容颜色规范,标记中有“*”者为区域填充；词尾“d”指明是“显著的”、重要的，应显著表示；词尾“f”指明是“模糊的”、非重要的；词尾“1”指明是非危险的，如“sndg1”是深于安全深度的水深；词尾“2”指明是危险的，如“sndg2”是等于或小于安全深度的水深；,一、S-52标准介绍,2、主要内容颜色规范,颜色表-DAY,一、S-52标准介绍,2、主要内容显示屏幕规定大小：最小有效显示区：270*270mm,分辨率：每毫米的最少线数（L）：L=864/s。式中，s表示海图显示区较短一边的长度颜色：64色,IMO关于ECDIS强制安装时间表,中国海事局中国籍沿海航行船舶配备船载电子海图系统时间表,中国海事局中国籍内河航行船舶配备船载电子海图系统时间表,二、ECDIS性能标准及相关决议（MSC232（82）,1、标准构成：由正文和7个附件构成完整的标准正文：三个模块组成附件一 给出了制定标准时所参照的其它标准，包括S-52及其附件、S-57、IEC61174“电子海图显示与信息系统（ECDIS）操作与性能要求、测试方法和要求的测试结果”、IEC945“组成GMDSS的船载无线电设备和船用导航设备的一般要求”等；附件二 给出了ECDIS在完成计划航线设计和航路监视期间可用的海图信息分类（显示基础、标准显示、附加信息）；附件三 给出了ECDIS中所使用的航行要素和参数的术语及其缩写；附件四 给出了ECDIS在完成计划航线设计和航路监视期间应自动检测到的特殊地理区域；附件五 给出了ECDIS的报警及指示的形式和内容；附件六 列出了对ECDIS后备装置的要求。附件七 光栅海图（RCDS）显示系统操作模式,二、ECDIS性能标准及相关决议（MSC232（82）,1、主要内容模块A 数据库要求 主要描述海图信息的提供和更新 ENC（及S-63）自动转换至SENC，数据均不得更改;ENC的更新数据自动转换至SENC,与ENC分别存储，保存各次更新记录并可显示；航海通告手动更新，保存前检查，显示与自动更新的有区别；其他信息的入库及显示,二、ECDIS性能标准及相关决议（MSC232（82）,1、主要内容模块B 操作和功能要求SENC信息显示分类显示模式-基本、标准、全部漫游、缩放、拉框放大、定位显示安全等深线及安全深度显示模式超比例显示的提示其他航行信息的显示,二、ECDIS性能标准及相关决议（MSC232（82）,1、主要内容：模块B 操作和功能要求显示模式和邻近区域的生成北向上或旋转真运动或相对运动本船与显示边缘的设置邻近区域显示无数据区显示及提示颜色和符号显示性能,二、ECDIS性能标准及相关决议（MSC232（82）,1、主要内容：模块B 操作和功能要求航线计划、航路监控和航行记录穿越安全等深线及驶入禁航区等的提示计划航线制定并检测(提示)；设定偏航报警参数航路监控、报警及提示；能接受第二个定位源数据并辨别差异；标绘航迹及电子方位线；保留重构航行所需的要素;验证过去12小时所使用的官方的数据库；记录完整的不超过4小时间隔的标记的全航程记录,且不能篡改；保存前12小时的记录以及航程航迹的记录。,二、ECDIS性能标准及相关决议（MSC232（82）,1、主要内容：模块B 操作和功能要求计算和精度两个地理位置之间的真距离和方位相对于已知位置和距离/方位的地理位置大地测量计算，例如恒向线和大圆性能试验&故障报警和指示后备布置,二、ECDIS性能标准及相关决议（MSC232（82）,1、主要内容：模块C连接与集成要求 与其他设备连接GPS、电罗经、计程仪AIS、雷达、测深、自动舵等 可向外部设备提供SENC信息 电源,三、S-52表示库,1、封装内容“正式的表示库”的.DAI文件，包括检索表、符号和颜色表。文本格式的表示库使用手册测试编辑版本的.DAI文件，用于改正程序的类型核准测试。扩充的颜色表和检索表；扩充的符号库；扩充的测试版检索表。用于生成灯光描述的”C”语言程序 LITDSN；条件符号程序流程图的”C”语言版本。ECDIS海图1和颜色差分测试程序流程图：-S-57文件，-专用的海图1检索表颜色校准软件。,三、S-52表示库,2、表示库内容符号、线形、填充模板库；一套机读的程序流程图，可根据指令显示并能向航海人员说明符号方法 颜色编码方案表，它包含了 IHO用于白天和夜晚的颜色表；一组符号化命令代码，可由此集成机读的指令，其结果是形成符号化指令并经处理来对物标进行符号化；一组用如下两种方式之一将SENC数据库的物标描述与适当的符号化指令关联的检索表：A、关联是直接的。即在物标描述与其表示之间是直接相关，如浮标或陆地区域。此时，检索表给出符号化指令来显示符号、区域填充或线形。B、关联是有条件的。即取决于实际情况，例如深度区域，其填充颜色取决于选择的安全等深线。此时，检索表参照条件符号化程序进行决策来选择适当的符号化指令。一组条件符号化程序，在航海人员的选择（如安全等深线）或复杂符号（如光弧）情形下确定适当的符号；航海物标类目。包含航海人员要加到海图上但不在 S-57中定义的物标,三、S-52表示库,2、表示库内容矢量符号说明语言向量格式使用一支虚构的”笔”这支笔被移动到绝对二维笛卡尔坐标(x，y)。这个坐标在范围 在0-32767单元以内。每个单元代表0.01 mm。坐标的起点(位置 0，0)在二维空间的左上角。因此 x坐标向右扩展，y坐标向下扩展SP颜色选择画笔ST透明度填充透明度SW宽度画笔宽度PUx-坐标，y-坐标移动画笔PDx-坐标，y-坐标，x，y，.x，y画线CI半径画圆AAx-坐标，y-坐标，弧角画弧PMn定义多边形EP画多边形边界 FP填充多边形SC符号名，方向调用其他符号,三、S-52表示库,2、表示库内容矢量符号说明语言举例SPA;SW1;PU1000，1000;PD1000，2000;选择画笔“A”，线宽10.3mm，把笔移到1000，1000（不画线），然后从该点到（1000，2000）画直线。SPB;SW2;PU1000，1000;PD1000，2000，2000，2000，2000，1000，1000，1000;选择画笔“B”，线宽0.6mm（20.3mm），把笔移到1000，1000（不画线），然后以左上角1000，1000，右下角2000，2000 画一矩形。SPB;ST2;PM0;PU1000，1000;PD1000，2000，2000，2000，2000，1000;PM2;FP;画一同样的矩形，但这次定义为多边形。注意闭合边界时自动插入了PM2指令。PM2随后用画笔B的颜色和50%的透明度对多边形进行填充。PU100，100;PM0;CI50;PM2;SPE;ST0;FP;PM2;SPA;SW2;EP;把画笔移到位置100，100，然后用画圆指令定义多边形，在用画笔E的颜色对圆进行不透明填充后，最后用画笔A画出圆的轮廓。,三、S-52表示库,2、表示库内容符号、线形、填充模板库使用6字母代码加2个数字位表示，例如BOYSUP01点符号 根据IMO性能标准，表示库提供一套简化符号，还根据INT 1提供一套标准符号。SYMB 10SY00001NILSYMD 39SAMPLE33V004000040000800008000000100001SCRF 6ACHBLKSVCT 15SPA;SW2;PU1，1;SVCT 28PD1000，1，800，800，1，800，1，1;,三、S-52表示库,2、表示库内容符号、线形、填充模板库填充模板 表示库提供各种各样的方法填充区域：可以用不透明的颜色填充，或用一定透明度的颜色填充，或用符号图案填充。PATT 10PT00001MODPATD 55SAMPLE01VLINCON0050000000005000050001000010000000100001PXPO 32This is a sample vector pattern PCRF 6ACHGRDPVCT 15SPA;SW2;PU1，1;PVCT 31PD1000，1，1000，1000，1，1000，1，1;,三、S-52表示库,2、表示库内容符号、线形、填充模板库线型 表示库使用两种线型类型：简单和复合线型。简单线型是由不同的颜色和宽度的实线、点虚线和虚线，复合线型由重复的线状图案组成。LNST 10LS00000NILLIND 38CBLLNE01007500075000200001000075000700LCRF 6ICHMGDLVCT 57SPI;PU850，750;SW1;AA900，750，180;PU850，750;AA800，750，180;,三、S-52表示库,2、表示库内容条件符号化程序1.安全线(clearing line)（航海人员的航行物标）CLRLIN01 2.数据覆盖的范围，比例尺边界，超比例尺(S-57)*DATCVR01 3.深度区域颜色填充和疏浚区域模式填充(S-57)DEPARE01 4.等深线，包括安全等深线(S-57)DEFCNT025.深度值(S-57)DEPVAL016.计划航线的航段(航海人员的航行物标)LEGLIN027.灯闪(light flares)，灯弧扇区、灯光覆盖区(S-57)LIGHTS058.灯塔的说明文字串(S-57)LITDSN019.障碍物和暗礁(S-57)OBSTRN0410.本船（航海人员的航行物标）*OWNSHP0211.（航海人员的航行物标）PASTRK0112.位置的质量（精确度）(S-57)QUAPOS0113.线物标的位置质量(S-57)QUALIN0114.点和区域物标的位置质量(S-57)QUAPNT0115.海岸线构造的位置质量SLCONS0316.限制区物标类 RESARE(S-57)RESARE0217.限制的入口程序(entry procedure for restriction)(S-57)RESTRN0118.限制属性 RESTRN(S-57)RESCSP0119.深度区域的颜色填充(S-57)SEABED0120.符号化水深(symbolizing soundings)的入口程序(S-57)SOUNDG0221.符号化水深，包括安全深度(S-57)SNDFRM0222.顶标(S-57)TOPMAR0123.危及本船舶的一般孤立危险物(S-57)UDWHAZ0324.本船外的其他船舶（航海人员的航行物标）*VESSEL0125.符号化 VRMs和EBLs（航海人员的航行物标）*VRMEBL0126.沉船(S-57)WRECKS02,三、S-52表示库,2、表示库内容符号化命令SY点物标指令符号化点状物标，和区域中央符号LC线物标指令复合线型，适用于锚地边界等LS线物标指令简单线型，适用于等深线等AC区域物标指令颜色填充区域，适用于陆地等AP区域物标指令模式填充区域，适用于飞机场等TE文本标注指令简单文本标注TX文本标注指令带前缀文本标注CS条件符号化程序指令条件符号化，需要根据物标的属性和当时航海人员设置的条件参数（如本船安全等深线）最终可以得到由前面7种指令或其组合。,三、S-52表示库,2、表示库内容符号化命令 SY（BOYCAR01）；SY（LIGHTS05，135）,LC（ACHARE51）,LS（DASH，2，CHMGD）,三、S-52表示库,2、表示库内容符号化命令 AC（CHBRN，0）或AC（CHBRN）,AP（DQUALA21）；LS（DASH，2，CHGRD）,CS（DEPARE01）,三、S-52表示库,2、表示库内容符号化命令TX(OBJNAM，1，2，3，15110，0，0，CHBLK，26),SY(BOYCAR04);TE(By%s，OBJNAM，2，1，2，15110，-1，-1，CHBLK，21),SY(BOYSUP01),LC(ACHARE51),三、S-52表示库,2、表示库内容检索表检索表是联系SENC物标和S-52符号库的纽带,表中包含如何表现一个物标类实例的指令，共5个，分点、线和面3类：(1)纸海图点状符号；(2)简化点状符号；(3)线符号；(4)区域边界符号；(5)符号化区域边界符号,三、S-52表示库,2、表示库内容检索表检索表条目包含7个字段字段#名称说明1物标类编码6字母的缩写类标识2属性组合一组属性及其属性值的组合3符号指令组一组文本描述的指令组合4显示优先级值取0到9，这里9表示最高优先级。5OVERRADAR（雷达叠加）标志对物标进行分类，以表明物标是否在原始雷达图象的上面显示。有两个值可选：“O”表示在雷达图象上显示该物标“S”表示该显示描述要被雷达图象覆盖6显示类别隶属关系基础、标准、其他7可选显示组,三、S-52表示库,2、表示库内容检索表BOYSPP，CATSPM9，SY(BOYSUP01);TE(by%s，OBJNAM，2，1，2，15110，-2，-1，CHBLK，21)，8，O，DISPLAYBASE，17010BOYSPP，CATSPM15，SY(BOYSUP03);TE(by%s，OBJNAM，2，1，2，15110，-2，-1，CHBLK，21)，8，O，DISPLAYBASE，17010BOYSPP，BOYSHP1，SY(BOYCON01);TE(by%s，OBJNAM，2，1，2，15110，-1，-1，CHBLK，21)，8，O，DISPLAYBASE，17010BOYSPP，BOYSHP2，SY(BOYCAN01);TE(by%s，OBJNAM，2，1，2，15110，-1，-1，CHBLK，21)，8，O，DISPLAYBASE，17010,三、S-52表示库,2、表示库内容颜色编码方案白天黄昏夜晚COLS 14CS00002NILDAYCCIE 30NODTA0.28000.310040.00grey.,三、编制ECDIS过程,1、坐标变换,2、数据准备S57物标编码S57属性编码S52检索表S52颜色表S52符号库3、SENC生成,三、编制ECDIS过程,4、自动选图,三、编制ECDIS过程,4、显示生成器,三、编制ECDIS过程,5、外部设备数据解析串口编程VisualC+/TurboC串口通信编程实践（第2版）龚建伟，熊光明编著 NMEA-0183协议AIS IEC61193-2雷达图像,