电子海图的种类和使用.docx
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电子海图的种类和使用
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毕业论文
二○一四年四月
电子海图的种类和使用
专业班级：
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摘要
随着电子海图的普及，越来越多的船舶装备了电子海图。
本文从专业角度来对电子海图进行相应的介绍，并对各类操作进行详细的描述，以及介绍电子海图的操作标准和功能特性等作用。
关键词：
电子海图的种类；操作标准；特性
ABSTRACT
ElectronicChartswaswidelyusedinthenavigation，hereintroduceitstype/capabilityandperformancestandards/characteristics/functionandlimitsetc．
Keywords:
ElectronicChart’stype，performancestandards，characteristics
目录
电子海图的种类和使用4
第1章电子海图的种类4
1.1电子海图的相关术语4
1.2使用电子海图法规方面的问题5
第2章电子海图的使用5
2.1电子海图系统和电子海图显示与信息系统的组成5
2.2ECDIS的操作标准及功能6
2.3ECS的操作标准及功能6
2.4允许使用电子光栅海图7
第3章电子海图的显示特性7
3.1电子海图相关符号的规定7
3.2对特定符号的特殊处理8
3.3将冗余信息进行隐藏8
3.4准确显示距离9
3.5自定义功能设置9
结论10
参考文献11
致谢12
电子海图的种类和使用
随着航航技术的出现以来，人们逐渐通过海洋来进行各国之间的交易。
因此对于众多航海家来说，确定船舶在海洋中的位置是非常重要的。
为了记录船舶的位置，航海家只能通过无线电联络、记录陆标位置、观测天体方位等手段来进行船舶位置的判断，然后将测量的结果标注在航海图上，从而得出船舶的航行位置。
船舶上的驾驶员通过参照航海图上所标出来的船舶位置来判断船舶是否在正确的航线上，并以此来进行判断船舶的安全性。
在船舶航行的实际操作中，由于测量信息的滞后性，所以导致所测量的信息并不是船舶真正的即时位置。
因此在标注位置时会造成一些误差。
造成这些误差的原因，则是因为船舶在航行时所测量的数据经过采集后，需要人工进行计算才能得出结论。
而在这段时间内，船舶是处于行驶中的，因此测量的结果不是船舶现在的即时位置，所以才会产生滞后性。
如果是在广阔的海洋中，这种误差不会造成什么影响。
但是如果是在近岸的航行中，则对安全航行造成了隐患。
电子海图能够解决航行时所出现的信息滞后现象，因为电子海图是通过不间断的GPS/DGPS来进行位置的测定，并且将船舶的位置及时的显示在电子海图上，供驾驶员实时的来进行位置的判断，以此来测量船舶是否再安全航线上。
一个好的船员能够在几分钟内得到一个船位，而电子海图则能实现每秒中更新船舶的位置，为驾驶员更好的掌控船位提供了帮助。
第1章电子海图的种类
1.1电子海图的相关术语
对于电子海图来说，在了解术语前我们需要知道的是，如今的电子海图分为两种，一种是官方海图，这类海图是由官方授权的水道测量部门进行绘制的海图，这类海图称为官方海图。
而另一种则是非官方海图，是由民间自行绘制的航海图，因此这两种海图在数据上会存在一些不同。
ECS：
电子海图系统（electronicchartsystem）是商业类电子海图，这类海图一般是作用于助航和对原始纸质海图的补充，但不适用于SOLAS公约的要求。
ECDIS：
电子海图显示与信息系统（Anelectronicchartdisplayandinformationsystem）这是适用于SOLAS公约的电子导航类海图。
EC：
电子海图（Anelectronicchart）此类海图是一种能够在计算机系统上显示的数字海图。
ECDB：
电子海图数据库（Anelectronicchartdatabase）这是电子海图的数据库
ENC：
电子导航海图（Anelectronicnavigationalchart）这种海图是经过国家授权相关的水道部门来进行绘制的海图，这类海图能够符合相关的标准。
ENCDB：
电子导航海图数据库（Theelectronicnavigationchartdatabase）这是电子海图的导航数据库。
SENC：
系统电子导航图（Thesystemelectronicnavigationchart）这是属于电子海图显示系统和信息系统的数据库。
RNC：
光栅导航海图（Arasternavigationchart）这类电子是通过将原始的纸质海图进行扫描从而得到的电子海图，是经过国家授权的水道部门所发行的海图。
RCDS：
光栅海图显示系统（Arasterchartdisplaysystem）由于这种海图无法适应IMO的的规定，因此电子海图显示与信息系统只能通过在电子海图系统下来实现光栅海图的操作。
在电子海图的使用中，可以通过两种不通过的比例尺来进行放大操作。
但是并不是越大越清晰，因为电子海图的清晰与否完全是在于数据库的精度上。
因为在电子海图放大到某一阶段后，再放大已经超出了原先的精度，因此只有数据库精度越高，电子海图所能放大的比例尺越大。
1.2使用电子海图法规方面的问题
电子海图如今已经成为被广泛认可的海图，因此在SOLAS中有规定称，现在的电子海图系统应当是具备足够多的现行版本海图，并且电子海图要求容易使用，而且对于电子海图的还做出了相关的要求和规定。
根据规定，只有ECDIS才具备代替纸质海图的功能，除非是ECDIS海图上进行操作，驾驶员可以不用标绘外，其他的任何电子海图的使用都必须和纸质海图一起，并且由驾驶员在上面进行相关的船位标绘。
驾驶员不能完全的依赖电子海图来作为航行的手段，因为电子海图只能看做一种助航的仪器和手段，一个负责人的驾驶员不能仅仅依靠电子海图来进行判断，而应该只是将电子海图看成一种使用的工具而已。
第2章电子海图的使用
2.1电子海图系统和电子海图显示与信息系统的组成
电子海图系统和电子海图显示与信息系统都是在将海图数字化的基础上，通过对所有侦测仪器的数据汇总，从而得到的一种海图数据系统。
通过将这些数据在显示设备中显现出来，从而得到实时的船舶数据，由此来提升航行的安全。
主要是以下组件构成：
电脑处理器、软件、网络：
这些系统掌握着数据的传递功能，通过将侦测设备的实时数据经过这些系统进行一个汇总，并将其显示在电子海图上。
并且通过这个系统，可以将不同的仪器的数据一起分析，从而加大对数据的精度。
海图数据库：
海图数据库是光栅海图和矢量海图组成，这个数据库是电子海图的重要部分，系统通过数据库将相应的位置在电子海图上进行标绘显示出来。
显示系统：
通过这个系统能够将电子海图的数据进行相应的显示出来，并且将详细的数据呈现给驾驶员，并且能够提供相关的船速、间距、水深等信息，方便驾驶员更好的了解船舶的整体状况。
显示系统分成两种显示模式，一种是相对显示模式，是通过将船舶显示在电子海图的中央，船舶本身不动，但是电子海图随着船舶的实际运行而不断的改变位置。
另一种则是真运动模式，这种模式是将电子海图作为固定的不动，反而是由船舶不断的移动来进行电子海图信息的变化。
设置系统：
通过设置系统可以将电子海图的相关数据进行修改和更新，并且可以控制电子海图的相关参数。
2.2ECDIS的操作标准及功能
国际海事组织（IMO）、国际水文组织（IHO）、国际电工委员会（IEC）对ECDIS的标准进行了制定和规范。
随着电子海图的普及和推广，国际海事组织对于电子导航海图（ENC）的使用规范进行了详细的要求，其中包含了电子海图的显示、颜色的校对、专业术语的使用等，并且对于ECDIS的使用上也进行了规定。
在ECDIS的规定上，国际海事组织（IMO）要求电子海图必须使用由国家授权水道部门所发布的最新的矢量电子海图，并且电子海图系统需要拥有航线设计、航路监视。
不间断标绘船位等功能，并且在电子海图系统发生故障时，电子海图能够及时的将故障信息通过某一代码进行显示，方便人员及时的进行维修。
2.3ECS的操作标准及功能
虽然国际海事组织（IMO）没有对ECS的操作标准进行相关的硬性设定，不过对于美国海事的无线电技术委员会（RTCM）则对ESC开始制定了一系列的使用标准。
标准颁布于1994年，其中，明确的说明了ECS系统必须具备的最基本的航海功能和显示一些航海信息，以便船员能及时的了解船舶的整体信息。
并且这个标准还说明了一个规定，那就是ECS海图不但可以使用光栅海图，还能够使用矢量海图，并且能够进行一些信息的修改和更新。
美国海事的无线电技术委员会（RTCM）在2001年的11月份出台了对于电子海图的新标准，该标准的版本号为2.1，是有关于船舶行驶在不同的海域中的不同等级的船舶适应度的要求规定。
其中三个级别分别是大型商船、小型商船、小船这三类级别。
出台这个标准的规定，是为了让生产厂商在进行电子海图的制作时，能够将对不同种类的船舶进行不同系统的制定，以降低船舶发生事故的频率。
2.4允许使用电子光栅海图
在电子海图发展的初期，一开始美国海事的无线电技术委员会（RTCM）便规定电子海图只能够使用矢量海图来作为航海使用，因为矢量海图的变通性大于光栅海图。
但是一些水域测量部门对于某些重要水域不仅生产矢量海图外，另外也会发布光栅海图，而矢量海图由于制作麻烦，且生产时间较慢，因此光栅海图在航海市场上占据了一席之地。
随着光栅海图在电子海图上应用的越来越广泛，因此美国海事的无线电技术委员会（RTCM）不得不发布消息，认可ECDIS在电子光栅海图系统的使用模式下使用电子光栅海图。
由于ECS并没有被设计成为S-57的显示模式，因此ECS很难满足RCDIS和ECDIS的使用标准。
如果要让ECDIS在ECS的模式进行正常使用，只能是在使用光栅海图或者是在非S-57的矢量海图中显示模式下进行操作。
并且如果一个已经通过认证的ECDIS海图在一个没有被改正过的电子导航图上进行工作时，则ECDIS不能够代替已经更新过或是改正过的电子海图。
第3章电子海图的显示特性
3.1电子海图相关符号的规定
随着电子海图飞速的发展，生产电子海图的厂商则对电子海图相关的参数进行了先关的设置，其中包括颜色和相关的符号标记。
但是国际水文组织（IHO）则重新定义的符号和标记，并且由国际海事组织（IMO）进行硬性的规定，明确要求了标准必须符合国际水文组织的相关规定。
为了提高船舶使用电子海图的安全性，因此电子海图必须将船舶的所有信息能够及时的显示出来，并且这些信息必须保证准确性和专业性，不能断章取义。
为了减少冗杂的信息，让船舶驾驶员能够更好更直观的了解到船舶周围的信息，因此国际海事组织（IMO）进行先关的规定，要求电子海图上要能够永久的显示水深信息、海岸线信息、助航仪器等信息，并且可以让驾驶员进行自定义的选择，可以根据船舶航行的需要来进行显示其他的航行信息。
对于颜色要求上，国际海事组织（IMO）则要求晚上的背景是黑色，以方便驾驶员在晚上看电子海图不至于出现识别困难等情况；反之在白天时，则要求电子海图的背景色彩偏亮，能够让船舶驾驶员在白天能对电子海图进行很好的辨认。
3.2对特定符号的特殊处理
而在ECDIS的图标符号使用上，国际海事组织（IMO）则是根据在原始的纸质海图的基础上进行添加了新的符号，通过这些新符号让船员更好更直观的了解到有关船舶的相关信息。
并且这些新的符号在显示效果上都有了极大的增加，尤其是在一些危险地区的符号，则被使用了高亮等效果，让驾驶员能够及时了了解并进行船舶的避让操作。
在ECDIS的使用说明书中，其中对一些图标符号进行了硬性的规定标准。
甚至还对一些数据的重叠进行了说明，在数据或图标重叠的情况下，应该优先显示哪类信息等。
无论是什么符号的显示，都必须符合说明书汇总所要求的规定才能够进行显示。
对于显示一些复杂的情况，则电子海图可以使用一些代表性的符号来进行显示。
在说明书中要求有一张海图能够详细的说明每个符号所代表的含义，并且能够给出相应的图例来进行详细的说明。
3.3将冗余信息进行隐藏
而ECDIS在使用矢量海图中有一个最大的优点，那就是能够在电子海图的显示中将不需要的信息进行隐藏处理，方便驾驶员对电子海图的自定义显示操作，更加直观简介的显示电子海图。
随着科技的发展，现在ECDIS甚至能够进行分屏显示先关的信息。
其中可以将真运动模式和相对运动模式分别显示在两个显示屏上，这样能更加直观的显示电子海图的相关信息。
其中两种模式各有优点，其中相对运动模式的优点就在于当电子海图在运行中时，能够自动的将船舶显示在电子海图的中央，并且对于周围的信息一目了然。
这种显示方式能让驾驶员在关注真运动显示的同事，对于相对运动也能做到丝毫不漏的观察，对于隐藏的危险能够及时的发现，而这种功能在光栅海图上是无法实现的。
电子海图的显示方式是通过一系列的规定来进行显示的，有些图标或是文字会重叠在同一地点，而重叠起来的数据显示在电子海图上则会造成阅读困难的情况。
因此就必须有规定设置当两个信息重叠在一起时，其中一个次要的信息则被自动隐藏起来，这样才能方便船舶的驾驶员对于电子海图信息的读取上不会出现信息获取困难的情况。
因为有时候在电子海图上会因为信息显示过多，会出现冗杂的情况，这对于信息的独缺非常不利，因此就需要将这些信息进行相关的调整或是隐藏，避免这些信息的出现扰乱了正常的信息读取。
3.4准确显示距离
在电子海图中，显示比例可以通过操作进行修改。
虽然比例在不断的变化，但是在电子海图上则必须标明准确的距离，方便驾驶员在观察电子海图时能够预料到其他的情况。
由于生产厂商的不同，因此在距离的表示上则会有不同的方案。
有的厂商使用的是非常准确的雷达标距来显示，而有的厂商则是用的其他显示方式来进行距离的显示。
鉴于此，ECDIS也在显示一栏中对距离进行显示，从而能够准确的将信息数据传达给驾驶员，不仅如此，ECIDS还能显示航向和速度矢量等信息，并且还能将船首线标绘出来，并将船首线在未来1-3分钟的时间内所经过的轨迹进行标记，极大的方便了驾驶员对于船舶信息的掌握。
3.5自定义功能设置
ECDIS还有一个非常实用的功能，那就是能够进行手动更改ECDIS的功能，还能自定义的显示一些画线或是物标。
而这些信息都会被存储在使用者的个人文件夹中，在每次使用的时候能够进行相应文件的调动，并且使之在电子海图的屏幕上进行显示和编辑。
不仅如此，这些信息还能够被调入到系统的导航电子海图中，并且这些自定义的信息能够在系统的导航电子海图中进行选择使用。
ECDIS还能够自定义的将ARPA和雷达图像一起显示在系统中，方便使用者更好的观察这些数据信息。
国际海事组织（IMO）对ECDIS的使用标准则是为了保证电子海图上的信息不会出现冗杂的现象，且能够自定义的让雷达图像屏蔽电子海图中的某些信息，让使用者只看到自己所需要的信息。
结论
随着电子海图使用的普及，更多的人对于电子海图也不再陌生。
现在电子海图在商船和渔船上的运用越来越多，但电子海图仍然有局限性。
随着现在航海业对于电子海图的需求激增，现在能够制造ECS和ECDIS的厂商也逐渐增加。
因此在电子海图的使用上，使用者需要将电子海图的使用说明书进行详细的阅读，完全的了解和熟悉如何操作电子海图，这样才能正确有效的使用电子海图，以保证船舶的安全航行。
参考文献
[1]IMO有关电子海图的规定
[2]SOLOAS公约
[3]余胜超，郑海，翟学林，电子海图系统中航海数据加密技术的研究与实现．航海技术．2003，03．
致谢
本论文在我的导师悉心指导下完成的。
导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。
不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。
本次论文从选题到完成，倾注了导师大量的心血。
在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。
所以在此，再次对老师道一声：
老师，谢谢您！
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