摘要：電子海圖在船舶航行中的應(yīng)用與發(fā)展越來越受重視，文章就電子海圖的種類、功能、具有的優(yōu)勢(shì)，航線設(shè)計(jì)的主要影響因素，開發(fā)電子海圖在航海專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用與前景等方面做了一些探討。

關(guān)鍵詞：電子海圖；航線設(shè)計(jì)；專業(yè)教學(xué)

1前言

1996年國際海道測(cè)量組織（IHO）頒布S—57V3.0標(biāo)準(zhǔn)后，中國電子海圖研究開發(fā)進(jìn)入一個(gè)全新的階段，開發(fā)和制作的電子海圖及電子海圖系統(tǒng)取得突破性進(jìn)展。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（EC—DIS）是船舶導(dǎo)航方面一次偉大的技術(shù)革新。STCW78/95公約規(guī)定了海員最低適任標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了船舶駕駛員適任考試前必需通過相應(yīng)項(xiàng)目的適任評(píng)估。航線設(shè)計(jì)（航次計(jì)劃）是航海技術(shù)專業(yè)操作級(jí)關(guān)于“計(jì)劃并引導(dǎo)航行和定位”和管理級(jí)航行職能“作航次計(jì)劃并引導(dǎo)航行”適任評(píng)估項(xiàng)目之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子海圖具有了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)功能。例如，駕駛員可以直接在電子海圖上進(jìn)行航線設(shè)計(jì)、航向監(jiān)視、航線記錄與回放、航海通告自動(dòng)改正等自動(dòng)化作業(yè)方式；可以將GPS信號(hào)輸入直接在電子海圖上顯示船位；可以設(shè)立一系列報(bào)警，避免偏離航線過多或接近障礙物等，極大地方便了航行人員。本文就電子海圖在航線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，開發(fā)基于電子海圖的航線設(shè)計(jì)教學(xué)等方面做一探討。

2電子海圖的種類

目前國際海事組織（IMO）和國際海道測(cè)量組織（IHO）把電子海圖分為兩組：

第一：電子海圖顯示與信息系統(tǒng)ECDIS（Electronic Chart Display and Information

System），ECDIS設(shè)備和數(shù)據(jù)組織形式將嚴(yán)格遵循IMO/IHO制定的規(guī)范。

第二：不遵循ECDIS規(guī)范的其它電子海圖，這種電子海圖稱為電子海圖系統(tǒng)ECS（Electronic Chart system）。

3電子海圖的功能

3.1航線設(shè)計(jì)

電子海圖設(shè)備大大簡化航線設(shè)計(jì)，方便了轉(zhuǎn)向點(diǎn)和航線庫的產(chǎn)生、修改和取消。航線可以依靠大困海圖或是墨卡托海圖得到。航線以不同的比例顯示在海圖上，可以自動(dòng)推算出航程和距離。此外，系統(tǒng)提供自動(dòng)和半自動(dòng)的潮汐表有助于航程時(shí)間的計(jì)算?；谑噶扛袷降碾娮雍D能夠自動(dòng)檢測(cè)航線，可以檢測(cè)到一些禁航或特殊區(qū)域，例如：軍事區(qū)域、禁止拋錨區(qū)域等。同時(shí)電子海圖設(shè)備還能檢測(cè)到航線是否違反船舶航行的安全吃水線。

3.2航線監(jiān)測(cè)

沿著計(jì)劃航線前進(jìn)連續(xù)地監(jiān)測(cè)，連續(xù)地顯示船位是電子海圖突出的特點(diǎn)之一。以往利用GPS、羅蘭、臺(tái)卡等定位設(shè)備得到的船舶的經(jīng)、緯度座標(biāo)僅僅顯示了船舶的歷史位置。而電子海圖上的即時(shí)顯示設(shè)備既顯示船舶的即時(shí)位置又顯示船舶的歷史位置，同時(shí)利用矢量圖形還可以顯示船速。矢量系統(tǒng)為船前是否為禁航水域或特殊水域提供一個(gè)適當(dāng)?shù)膱?bào)警或說明。無論何時(shí)，值班駕駛員對(duì)船舶的位置或者對(duì)航線正在執(zhí)行的方式有任何的懷疑，應(yīng)當(dāng)馬上呼請(qǐng)船長，如果有必要的話，可以為船舶的安全采取合適的行動(dòng)。應(yīng)當(dāng)在開航前，在進(jìn)入受限或危險(xiǎn)水域之前，以及在貫穿整個(gè)航線的別的時(shí)間，定期和不定期的檢查航海設(shè)備的性能。有效地使用雷達(dá)平行指標(biāo)線監(jiān)測(cè)船位。

3.3航次記錄

在航海日志中，標(biāo)注的海圖上的位置以及其他一些信息，提供了一個(gè)有價(jià)值的航次記錄。一旦海上事故發(fā)生，這些信息具有重要的參考價(jià)值，這是船舶為保護(hù)自船所提供的法律上的證據(jù)。ECDIS提供了這種功能，從事故前的一分鐘到事故前的8個(gè)小時(shí)的位置、前進(jìn)方向都將被存儲(chǔ)，而且系統(tǒng)的存儲(chǔ)內(nèi)容是不允許修改的。

4航線設(shè)計(jì)的影響因素

航線設(shè)計(jì)的正確與否對(duì)航行的安全起到關(guān)鍵性的保證作用。航線設(shè)計(jì)的主要要素有評(píng)價(jià)相關(guān)信息；計(jì)劃預(yù)計(jì)的航線，考慮主要的條件并制定航線計(jì)劃；針對(duì)計(jì)劃連續(xù)不斷的監(jiān)視船舶的航行。

4.1航線設(shè)計(jì)的原則

航線設(shè)計(jì)有四個(gè)階段：評(píng)估，設(shè)計(jì)，制定，監(jiān)測(cè)。對(duì)所有可用的信息評(píng)估必須在詳細(xì)的航線設(shè)計(jì)被畫之前，并且一個(gè)航線計(jì)劃必須在制定航線前存在。一旦計(jì)劃和航線被制定，監(jiān)測(cè)必須被連續(xù)不斷地執(zhí)行。

4.2航線設(shè)計(jì)中航海信息的評(píng)估

評(píng)估是對(duì)預(yù)計(jì)航線相關(guān)的信息，包括確知的危險(xiǎn)物以及它的臨界區(qū)域。在所有相關(guān)的信息被收集后，計(jì)劃航線的評(píng)估應(yīng)該由船長與駕駛員共同商量后，由船長來決定。此評(píng)估將為船長和駕駛員提供一個(gè)關(guān)于所有的航海危險(xiǎn)區(qū)的清楚的指示，以及描述具有船舶合適吃水與富余水深能安全航行的區(qū)域和在計(jì)劃航線的不同航段的安全邊距判斷。在航線計(jì)劃的制定過程中，船長應(yīng)當(dāng)考慮任何可能出現(xiàn)的情況，可以要求航線計(jì)劃更改或重新仔細(xì)檢查的特殊的境況。

5電子海圖的開發(fā)研究應(yīng)用前景

現(xiàn)在，航海類院校的海圖作業(yè)一直是在（紙）海圖實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行。海圖耗量大、教學(xué)時(shí)數(shù)長，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，效果不令人滿意。隨著電子海圖的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)盡快把改革與航海有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容和改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段提到一定的日程上來。航海類院校進(jìn)行研制與開發(fā)電子海圖教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)，使其成為航海院校的一種發(fā)展趨勢(shì)。目前，我院與天津計(jì)算機(jī)研究所正在共同研發(fā)“基于電子海圖的航線設(shè)計(jì)開發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目。該項(xiàng)目的開發(fā)對(duì)航海專業(yè)教學(xué)的改革有著重要的意義。我們認(rèn)為，這種電子海圖教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)可由教師主控臺(tái)、大屏幕投影設(shè)備、學(xué)生操作顯示器、鍵盤及語音系統(tǒng)組成。理論或?qū)嵱?xùn)教師在主控臺(tái)上講解，將訓(xùn)練作業(yè)軟盤輸入系統(tǒng)，學(xué)生在操作顯示器上進(jìn)行海圖作業(yè)訓(xùn)練。此時(shí)，教師可通過主控制臺(tái)上的監(jiān)視器來隨時(shí)指導(dǎo)、檢查學(xué)生的練習(xí)與操作情況。這個(gè)訓(xùn)練系統(tǒng)還同時(shí)可以接入雷達(dá)、GPS以及羅經(jīng)、計(jì)程儀等一些導(dǎo)航模擬信號(hào)，供學(xué)生進(jìn)行雷達(dá)與電子海圖顯示操作及各種定位技能的訓(xùn)練。此外，使用該系統(tǒng)還可以進(jìn)行當(dāng)場(chǎng)考核評(píng)分，對(duì)學(xué)生進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)和診斷性評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)，順利通過航線設(shè)計(jì)的適任評(píng)估項(xiàng)目，更重要的是能夠滿足航運(yùn)企業(yè)對(duì)人才的高標(biāo)準(zhǔn)要求，讓學(xué)生快速適崗。

6結(jié)束語

ECDIS是一種顯示電子海圖和各種信息的系統(tǒng)，與現(xiàn)代船舶的聯(lián)系正在加快。這種“智能化”的電子海圖系統(tǒng)與高級(jí)的航海設(shè)備相結(jié)合，在理論上提供了完全自動(dòng)航行的可能性，然而這種系統(tǒng)還有許多問題尚待解決。從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)來看，電子海圖一定會(huì)成為船舶自動(dòng)和安全航行必不可少的一部分。因此，在航海院校要大力開發(fā)電子海圖的訓(xùn)練教學(xué)系統(tǒng)，促進(jìn)教師的專業(yè)教學(xué)水平，提高學(xué)生的專業(yè)技能訓(xùn)練能力。因而，加強(qiáng)對(duì)這一領(lǐng)域的研究將會(huì)有更深刻的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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作者：吳金龍，周瑜  來源：天津航海