中国海事局电子海图发展战略研究硕士学位论文 精品.docx
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第一章国际、国内电子海图发展现状
1.1概述
“电子海图”（ENC——ElectronicNavigationalChart）和“电子海图显示与信息系统”（ECDIS——ElectronicChartDisplayandInformationSystem）被认为是继雷达/ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。
从最初纸海图的简单电子复制品到过渡性的电子海图系统（ECS——ElectronicChartSystem），ECDIS已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系统，它不仅能显示常规海图信息和连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息，有效地防范各种险情。
据不完全统计，目前世界上安装各类电子海图的商船、渔船、客船、游船及军舰在二十万条以上。
对于SOLAS船舶而言，随着各国官方电子海图（ENC）逐步完备、标准ECDIS的出现以及IMO对ECDIS的认可，作为ECDIS基础信息平台的“电子海图（ENC）” 势必取代沿用了几百年的传统纸海图。
我们所指的“电子海图”其实是电子航海图（ENC）:
ENC（ElectricNautical/NavigationalChart），是由国家官方机构（HO）发布、符合《IHO数字海道测量数据传输标准》（S-57）标准的数据库。
ENC除包含为了安全航行所必需的海图信息外，还可能包含航路指南、港口概况等其他有用的信息。
其数据格式主要有矢量方式和栅格方式两种。
经IHO承认的矢量数据格式标准为S57/3.0，栅格数据格式标准为ARCS。
电子海图可应用于：
航海、船舶交通管理（VTS）、港口管理、船舶调度、海洋污染管理、海上搜救指挥、航标管理、渔业、引水、海洋测绘、海洋工程等等与海洋有关的一切领域。
1.2国际电子海图发展现状
1.2.1电子海图规范与标准
与电子海图密切相关的三个国际组织是国际海事组织（IMO）、国际海道测量组织（IHO）和国际电工委员会（IEC）。
1986年，IMO和IHO同意成立一个由各国有关部门组成的协调小组（HGE），共同参与电子海图方面的技术讨论。
随后的十几年来，HGE技术组进行了卓有成效的工作，制定了一系列的电子海图规范与标准，这些标准主要有：
1995年11月IMO讨论通过了ECDIS的性能标准，此标准明文规定，ENC可以作为“1974海上人命安全公约（SOLAS）”所要求的纸海图的等价物，换言之，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。
1996年2月，IHO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，即S52（第五版）。
1996年11月，IHO公布了《IHO数字海道测量数据传输标准》（S-57）标准第三版，S—57规定了ENC的数据交换格式、ENC数据库的性能标准，以及ENC的改正概要。
并规定该标准保持到2000年不变。
2000年11月，国际海道测量组织发布了电子海图数据交换标准的升级版（S-573.1）。
1997年9月，IEC提出了对ECDIS硬件设备的检验和测试标准（IEC61174）。
IEC还有一个对船用导航设备的“环境测试标准”，称为IEC60945。
此标准用来检测船用导航设备（雷达/ARPA、ECDIS等）在不同温度、湿度、振动等情况下的可靠性。
1.2.2电子航海图（ENC）
电子航海图（ENC）属于电子海图数据库，是由各国官方的海道测量局（HO）制作的（也有一些国家由某公司制作，由HO认定）符合IHOS57标准的矢量电子海图。
ECDIS的应用，离不开全球范围的数千幅ENC的支持。
所以，IHO正在努力敦促世界各海洋国家制作自己海域的ENC，并成立了一些区域性的ENC中心，通过国际合作共同完成全球ENC数据库的建立，并逐步建立全球的ER发行体系。
由于各国的技术水平和经济能力相差较大，全球ENC数据库的建立进展缓慢，相反，一些大公司却利用技术和资金的优势，制作了部分符合S57要求的ENC数据库。
这些ENC补充了官方ENC数量的不足。
但是，也存在着缺乏法律保障、数据来源不可靠、改正不及时等问题。
1.2.3电子海图显示与信息系统（ECDIS）和电子海图系统（ECS）：
尽管电子海图的发展已有二、三十年的历史，但真正用于航海还是近几年的事。
近几年来，各种电子海图产品如雨后春笋一般不断涌现。
由于ECDIS产品属技术密集型产品，有较高的商业利润，所以国际航海设备专业厂商都将发展ECDIS作为目标，抢占国际市场。
ECDIS的发展速度远快于ENC的发展。
目前，能够提供符合国际标准的ECDIS的厂家不下十几家，其中较著名的有英国船商公司、德国ATLAS公司、7CS公司、加拿大OFFSHORE公司等。
除此之外，能够提供电子海图系统（ECS）产品的公司估计不下千家。
1.3国内现状
我国电子海图开发也有二十多年的历史，政府部门、军队、大专院校、企业、科研院所根据各自需要，作了很多有益的、探索性的工作。
有的开发了电子海图显示系统，实现了与多种导航仪器的连接，包括与雷达的连接；有的开发了船舶综合模拟器，有的实现了迭加雷达图象等等。
尽管我国从80年代就开展了电子海图的研究，但由于各种各样的原因，目前大多仍停留在研究、试制阶段。
到目前为止还没有国产的符合国际标准的ECDIS产品上市，仅有一些简易型ECS投入使用。
1.3.1海军航保部电子海图发展现状
海军航保部是我国军用海图的主管机关，在航海图书生产方面做了大量的工作，已建成了1：
100万、1：
75万、1：
50万、1：
25万、1：
15万及更大比例尺系列海图数据的建库工作，纸质海图和数字海图同步保障，航海书表定期出版，但还正式出版S57标准电子海图。
1.3.2中国海事局电子海图发展现状
中国海事局是我国水上安全保障的管理机关，在国际标准电子海图制作和应用方面，中国海事局系统内部正在不断地加紧有关技术问题的研究。
上海海事局于1999年完成了国际标准电子海图制作软件的设计开发，制作了部分中国港口ENCs；天津、广东海事局应用加拿大的HOM软件已制作了符合S57标准的ENC和ER（电子海图改正）的数据。
中国海事局为了我国电子海图生产规模化、管理正规化，便于国际交流与合作，2002年在上海建立了电子海图中心。
设想由该“中心”集中管理中国海事系统海道测量数据，统一生产和发行中国沿海电子海图，研究制定中国海事系统电子海图相关技术、规范和技术标准等。
中心占地1300平方米，建立了网络和现代化的办公环境，中心的建立将大大加强我国电子海图生产、管理。
中国海事局在发展电子海图的同时积极进行推广与应用，不断走访和邀请航运部门如中国远洋集装箱运输公司、中国海运集团公司、上海港引航站和船舶设备制造厂家及有关的科研院所进行技术交流和电子海图的推广应用，免费向他们赠送电子海图显示软件和相关电子海图，并进行教学演示，受到广大用户的一致好评。
先后在高速巡逻艇、游轮、大型航标船、大型货船上进行实船导航试验。
自2000年以来，中国海事局制作的电子海图及显示导航软件在全国各相关单位和部门得到了实际应用：
（1）．向交通部海事局海事管理门提供、安装电子海图及显示软件，用于全国海事安全管理。
（2）．用于在长江口深水航道一期工程试通航。
（3）．向长江口深水航道建设有限公司提供电子海图。
由于长江口深水航道一期工程竣工通航后，受环境和天气的影响，水深变化较大，为保证船舶航行安全，根据用户的要求定制了长江口深水航道电子海图，并根据水深变化情况不断对电子海图进行更新，使用户能掌握最新水深变化情况，及时对航道进行必要维护，保证了船舶进出港的安全。
这些电子海图在长江口船舶导航、船舶交通管理、长江口深水航道建设等方面发挥了很大的作用。
（4）．向上海海事管理部门提供电子海图和显示导航软件，用于上海港的水上安全管理。
（5）．向航标管理部门提供电子海图及显示软件用于航标管理和巡检。
（6）．宁波港、厦门港船舶交通管理系统（VTS）制作了30幅电子海图,使用效果良好。
（7）．2002年中国海上搜救综合演习中，安装使用了上海海事局开发的电子海图导航软件和电子海图进行海上搜救综合演习指挥，使搜救演习获得圆满的成功。
（8）．2002年12月3日在新建的30万吨“中远川崎11”号油轮试通航中，恰遇天气大雾，并雷达出现故障，由于安装使用了中国海事局开发的电子海图导航软件和电子海图，保障了试通航的顺利进行。
（9）、电子海图引航。
向上海港引航站提供了近百套电子海图显示和导航软件及相应的电子海图用于上海港船舶引航。
第二章．中国海事局发展电子海图优势、劣势和发展机遇
2.1中国海事测绘的地位与作用将得到进一步加强
海事航海图书是船舶安全航行的基本工具，是保障我国海上运输通道畅通的重要手段之一，是我国航海安全保障体系的重要组成部分．海事测绘的发展对于我国水上交通运输、海洋资源开发、渔业捕捞，国防建设和维护国家主权具有极其重要的意义．
中国海事局刘功臣常务副局长在2002年“中国海事测绘论坛”的主题演讲中指出，“海事测绘是航海安全和水运事业发展的一项前期性、基础性工作，也是海事管理的重要内容．通过开展海道测量，编绘出版各类航海图书，海事测绘提供与船舶航行密切相关的海岸地形、海底地貌、水文气象、助航设施，航行障碍物等各种地理信息和航海信息，广泛服务于海上运输、港口建设、安全管理等领域，是交通事业必不可少的支持保障。
”
航海图是航海安全的基础，海道测量为编绘航海图收集信息。
海上各项活动极具风险，海上运输为海上活动的90%以上，航海图是保障海上航行的基本资料。
按照国际海事组织（IMO）《1974年海上人命安全公约（SOLAS）》的要求，具备完善的航海图书是船舶安全航行的先决条件，沿岸国政府有义务为航海者提供官方认可的航海图书资料。
开展海道测量，编绘出版航海图书，是国家经济建设、国防建设和社会发展必不可少的一项前期性、基础性工作。
海事行政管理机关作为海上安全监督管理的主管部门，依照法律法规的授权，管理海道测量和民用航海图书是履行国际公约、维护航海安全、保护海洋环境、促进经济发展的客观需要。
从1955年交通部在天津成立第一支海港测量队，到今天发展为三个海区测绘队伍，沿海港口航道测绘工作也伴随我国港口建设和航运事业的发展而成长壮大．1977年4月，我国恢复在国际海道测量组织（1HO）的合法席位，交通部代表中国政府参加IHO活动，归口管理我国海道测量事务。
1986年，港口航道测绘工作纳入海上监督管理体系．1990年，交通部正式印刷出版发行《中国沿海港口航道图》．1998年，中央编制委员会办公室在批复中国海事局职责中，进一步明确“（海事局）负责管理海区港口航道测绘，组织编印相关航海图书资料，归口管理交通行业测绘工作．”近年来，中国海事局成功举办了中国海事测绘论坛，承办IHO第14次CHRIS会议以及IHO成员国海图展，并被评为最佳参展国．海事测绘队伍目前承担着沿海60多个主要对外开发港口、290多幅海图的周期性测绘出版工作，并且在突发海难事故、应急抢险扫测中发挥着重要作用，成为航海保障的一支重要力量。
随着科学技术的发展，电子海图正是传统纸质航海图在现代信息社会的继承与发展。
历史表明，海事测绘与国家经济发展密切相关．经济越发达，对海事测绘的要求越高，反之，经济发展也为海事测绘注入新的资金和活力，使海事测绘可以适当超前发展．从而为经济发展提供更好的环境，为经济发展保驾护航。
海事测绘在未来的建设中将不断得到发展加强。
2.2国际公约、条约和规范为电子海图的发展提供了法律和技术保障
海洋运输已发展为国际化产业．海道测量作为船舶安全以及海洋环境保护的重要保障手段，中国海事局多年来一直跟踪国际海道测量发展趋势，加强国际合作，研究海道测量，海图出版等方面的国际标准，逐步实现与国际接轨．按照IHO建设全球电子海图数据库（WNED）的要求，不断探索电子海图在我国的生产与推广应用。
近年来，国际社会对航海安全需求的日益提高，新技术在海道测量领域大量应用，相关国际组织的公约、规范、标准也在不断修改完善中．IMO（（1974年国际海上人命安全公约（SOLAS））、IHO海道测量规范、IHO海图规范、《IHO数字海道测量数据传输标准》（S-57）标准第三版、IHO战略规划等与国内测绘法规、规章共同构建了我国海事测绘发展的法律依据和技术标准。
IHO与IMO共同制定了《IHO数字海道测量数据传输标准》（S-57）标准第三版，这些国际公约和规范为中国海事局电子海图的发展提供了法律和技术保障。
2.3电子海图是我国航运事业发展的需要
党的十六大对全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化作出了战略部署。
交通工作是建设小康社会的重要内容。
预计到2010年，我国沿海港口的总吞吐能力将达30亿吨，集装箱码头总吞吐能力达1亿吨标准箱，基本形成干线港、支线港、哺给港层次分明、布局合理的港口集装箱运输体系；基本建成全方位覆盖、全天候运行、快速反应的现代化水上交通安全保障系统，将100海里内的重要航线和海上设施等纳入监管范围
随着计算机技术、通讯技术、航海技术的发展及电子海图相关法规的建立与确认，电子海图已越来越受到航海者的重视与喜欢，电子海图不仅在航海中得到应用，在全球航运管理中如VTS、VIS中也得到实际应用，效果良好。
在新建的大型远洋船舶中，已普遍安装了ECDIS设备。
随着我国航运事业的发展,对电子海图的需求将越来越大,要求越来越高。
2.4制约电子海图发展的主要问题
虽然电子海图在全球及我国得到了迅速的发展，但在实际应用中还存在如下不足：
1、由于历史和我国体制的原因，海道测量在我国还存在多头管理的局面，中国海事局与海军航保部门还没有建立起明确的海道测量分工、协作机制；海事测绘管理法规体系和海事测绘行业管理职责没有得到切实履行；电子海图制作、发行和改正管理体系还未正真建立，社会认知程度低。
2、由于我国采用的北京－54坐标系统还未对外公开，因此与WGS84坐标系之间的转换关系亦未对外发布，使得基于WGS－84坐标系统的电子航海图无法向外公开发行，致使电子海图在我国还未正真成为航海图书出版物，没有形成发行服务网络体系，投入与产出没有实现相应的同步增长。
3、电子海图的开发应用及GIS的应用还没有形成真正的现实生产力．
4、海事测绘的能力没有得到充分发挥，海事测绘还局限于沿海主要港口，没有形成中国沿海海图的全覆盖，影响了电子海图功能的发挥。
5、虽然从事电子海图相关研究并取得一定成果的部门很多，但由于我国的电子海图生产尚未形成规模。
我国海军航海保证部拥有我国沿海和领海水域丰富的测量资料，但还未对外提供电子海图业务的能力。
中国海事局虽在技术上，发展电子海图业务拥有一定的优势，但如果中国海事局电子海图生产不尽快建立并形成规模，满足国际、国内航运部门对我国电子海图的需求，中国海事局发展电子海图业务将机会殆尽。
6、外国ENC和ECDIS产品公司正在争先恐后想方设法地向我国推销其电子海图产品和服务，并多次向相关部门提出合作意向，想抢先占领中国市场。
综上所述，中国海事电子海图发展的战略环境是挑战与机遇并存。
21世纪头10年，对我们来说，是一个必须紧紧抓住并且可以大有作为的重要战略机遇期．海事测绘一定要抓住机遇，聚精会神搞建设，一心一意谋发展，不断增强自身的核心竞争力，通过电子海图的发展，实现中国航海保障体系的跨越式发展。
第三章中国海事局电子海图发展战略
3.1总体战略
中国海事电子海图应不断拓展应用领域和终端用户，尽快建立中国沿海电子海图数据库；积极开展与各国海道测量机构的合作，逐步建立全球电子海图数据库,在国际、国内树立中国官方电子海图的权威和质量信誉；大力支持ECDIS系统开发商和终端用户，逐步建立全球电子海图服务系统。
3.2战略目标
为了实现电子海图总体战略，应尽快发展中国电子海图的生产及开展相应的服务，其具体目标如下：
3.2.1电子海图制作
A.1年内制作完成覆盖中国沿海港口及附近水域1:
50万（共11幅）的电子海图，并能保持其现势性；
B.2年内制作完成覆盖中国沿海港口及附近水域1:
30万（共18幅）的电子海图出版物，并能保持其现势性；
C.3年制作完成中国沿海重点港口航道电子海图,；
D.5年制作完成覆盖中国沿海港口水域所有小于1:
10万的电子海图；
E.根据用户特定需求，定向制作各种不同比例尺的港口水域电子海图；
3.2.2服务能力
建成后的中国海事局电子海图中心在近期可以通过光盘（CD-ROM）和网络系统对外提供电子海图服务，其服务能力可以达到：
A.对外公开发行的电子海图出版物可以随时被邮购、网络在线订购或直接购买；
B.电子海图更新信息网上发布。
用户能够随时通过各种途径获取中国沿海港口水域电子海图的修正信息，其更新数据可以随时通过网络系统或通过相关手段获得,使用户能保持电子海图的现势性。
第四章中国海事局电子海图发展战略实施
为了保障中国海事电子海图战略目标的实现，必须制定有效的战略实施计划。
提高电子海图发展战略实施的有效性，以卓越的战略实施来获得战略的成功,为此我们必须建立有效的组织机构、完善的信息系统和电子海图技术标准支持系统。
4.1建立中国海事局电子海图专门的管理与生产机构
中国海事局的三个海测大队（天津、上海、广州）目前都不同程度的开展了电子海图研制业务，并都取得了一定的技术成果，培养了一批电子海图方面的人才。
但由于三家电子海图的生产均未形成规模，也没有足够的投入进行应用推广，因此，发展都比较缓慢，也没有形成社会影响力。
总体上看，尽管三个海测大队的电子海图都遵从IHO的S-57标准，但是其研发水平却不尽相同，相互间的协作也不够。
由于缺乏统一的制作规范和标准，三个海测大队电子海图的物标属性字段的选取、属性字段值的表示不尽相同，因此三家电子海图的显示内容有一定的差异。
同一区域内的电子海图数据要有高度的一致性和精确度，三个海测大队的电子海图研制的现有局面，不能保证中国沿海电子海图的一致性，不利于用户的使用，也难以推广，对构筑中国海事局电子海图的权威地位构成损害，制约了中国海事局电子海图业务的发展。
我国的电子海图还处在起步阶段，电子海图的继续发展及推广应用需要大量的资金、技术及人员的投入。
中国海事局在现有的三个海测大队的基础上成立三家在技术及管理上相互独立的电子海图制作发行机构是不合理也是没有必要的，不能集中有限的资金、技术、人才等资源，切实提高我国电子海图的生产水平和生产规模。
分散有限的资源会降低国家投资的效益，是一种浪费；并将给中国海事局带来管理上的混乱，增加宏观管理成本。
随着计算机技术和通讯技术的发展，信息处理技术得到了飞速发展，也为电子海图集中管理和生产提供了可能与保障。
因此，建立中国海事局电子海图中心可以使三个海测大队及电子海图中心之间的分工更加明确，增强各自的核心业务能力，避免“小而全”的弊端，更加充分地发挥有限的人力资源、技术设备的效益。
为此中国海事局已经在上海建立了电子海图中心。
但其职责、任务还未正式明确。
成立一家电子海图中心，统一规范管理，将有力地促进中国海事局电子海图发展的规范化，同时也将推动我国海道测量整个工作业务的发展，提高海图制作技术及服务水平，便于中国海事局对航测业务的宏观管理。
4.2中国海事局电子海图中心主要职责和功能
根据现实生产、管理的需要，中国海事局电子海图中心应具有以下主要职责：
●负责中国海事系统民用电子海图发展战略、规划、技术政策和法规的研究；
●积极参与国际、国内电子海图技术交流与合作，跟踪电子海图技术发展，研究制定中国海事系统电子海图相关技术规范和标准；
●集中管理中国海事系统海道测量数据和海图（包括电子海图和纸质海图）数据；
●制作、认证并统一出版、发行中国沿海民用电子海图出版物；
●负责民用电子海图的应用推广，并对外公开提供电子海图、电子海图数据更新及其他后续服务；
按照上述职责，组建后的中国海事局电子海图中心将是中国海事局海图数据中心、电子海图生产发行中心、电子海图区域协调中心、电子海图政策研究中心。
它们的主要功能分别是：
电子海图数据中心：
集中管理中国海事局海道测量数据和海图数据，服务于电子海图的生产和电子海图的相关研究。
电子海图生产发行中心：
利用集中存储的海图数据统一制作发行中国沿海民用电子海图出版物，并负责电子海图的推广应用和后续服务。
电子海图区域协调中心：
在中国海事局领导下，在统一规划的基础上，协调民用电子海图生产发行相关部门的关系，并参与国际交流与合作。
电子海图政策研究中心：
在中国海事局的领导下，根据国际海道测量组织（IHO）、国际海事组织（IMO）及其它相关国际组织制定的标准和政策结合我国国情，进行电子海图的发展战略、规划、技术政策和法规的研究。
4.3电子海图信息支持系统
现代化的生产与传统生产最大的区别在于现代化的生产都有强有力的信息系统做支撑。
目前纸质海图与电子海图的生产虽都使用计算机来实现，部分数据也相互利用，但其数据的利用率还不高，还没有形成海图数据库，目前的海图制作流程大致如图1所示。
电子海图包含了大量海道测量和船舶航行安全保障等信息，电子海图与传统纸海图的前期生产流程基本一致，其后台数据也基本相同，为了提高海道测量数据的有效利用，可以将电子海图与纸海图的前期制作合并，建立服务于电子海图和纸海图的综合数据库，利用不同的生产工具分别在综合数据库的基础上分别生产相应的电子海图和纸海图；并在综合数据库的基础上建立区域性的海图数据中心，对中国沿海水域海图数据和海道测量数据进行集中管理。
目前海图数据制作流程（图1）
将海图数据集中起来，可以很好地保证同一区域内纸质海图与电子海图的协调性与一致性，比分散到三个海测大队，更有利于海道测量及海图数据的安全管理，便于中国海事局集中对外提供服务。
从技术管理的角度来说，建立海图综合数据库，利用电子海图与纸海图的相互对照，便于海图数据的检查，提高后台综合数据库海图数据的准确性和海图的生产质量。
同时，中国沿海电子海图及海道测量业务的相关政策研究、技术规划等，都需要在全面掌握相关区域海图数据的基础上开展；中国海事局的宏观政策管理也需要有一集中的海图数据归口机构提供业务咨询；这些都需要组建一个海图数据综合信息系统如图2所示。
综合信息系统（图2）
因此，应该集中力量组建一个综合海图信息系统。
其对内采用统一的技术标准进行电子海图数据的收集，加工处理与提供。
集中管理全国沿海电子海图数据，建立海图数据服务中心。
以此为依托，保证中国沿海海图（包括电子海图及纸质海图）数据的及时性、准确性、一致性、规范性，并开展海图及海道测量的相关研究；对外以中国海事局电子海图中心的名义推广发行中国沿海电子海图出版物，并提供后续的海图数据更新服务。
4.3.1电子海图生产发行业务流程
4.3.1.1电子海图业务流程
电子海图业务数据流程（DFD）参见图3。
天津、上海、广州中国海事局电子海图中心
P3
海图检验
P2
海图制作
P5
海图发行
P4
海图出版
P1
数据收集
电子海图业务数据流程图（图3）
按照前述的中国海事局电子海图中心职责，图3中的P2（海图制作）、P3（海图校验）、P4（海图出版）、P5（海图发行）等数据处理功能将由海图中心完成。
P1（数据收集）所收集到的数据一般包括：
水深资料、航标资料、碍航物资料、地形岸线资料和航行设施资料等内容，这些基础资料分别来源于海测大队的海道测量、相关的改正通告、航行警告以及其他相关测绘部门的资料。
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