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1、电子海图显示和信息系统(ECDIS),关于电子海图功能的介绍,海图管理 电子海图购买、数据导入、更新 ADC E-NAVIGATOR航线设计航线检查航行监控航行日志,电子海图操作培训概要,第一章：电子海图与电子海图系统第二章：ECDIS数据第三章：ECDIS功能和应用第四章：使用ECDIS的风险,TODAY,FUTURE,I am happy!,Modern bridge with electronic chart system,Classification scheme showing relations betweenIBS,INS and ECDIS,Definitions,电子海图定义
2、与分类,定义：电子海图是描述海域地理信息和航海信息的数字化产品，也称为“屏幕海图”。分类：矢量电子海图（VECTOR CHARTS)光栅电子海图（RASTER CHARTS),矢量电子海图,矢量电子海图就是以矢量形式（图形方式）表示的数字海图。海域的的每个要素是以点、线、面等几何图元的方式存储在电子海图数据文件中。特点:1.存储量小速度快精度高2.支持智能化。1）可根据需要有选择的显示不同层次的信息。2）用户可查询矢量电子海图中任意图标的细节。,矢量电子海图制作,为了有效处理海图数据，必须将地理区域分为若干单元。每一单元称为CELL；每一单元必须包含在物理独立、标识唯一的文件中；每一单元一般不
3、超过5MB,也不能太小，避免单元过多；同一航海用途的单元可能重叠，但单元内数据不能重叠，即重叠区域内只有一个单元含数据。,y,x,P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4),P5(x5,y5),P6(x6,y6),P7(x7,y7),Vector data:defining an area through a closed polygon sequence,光栅电子海图,光栅电子海图就是以栅格形式（图像方式）表示的电子海图。如ARCS、RNC等。RNC通常是对没有制作ENC区域的一个补充。RNC特点1）纸质海图复制而成；2）根据国际标准制作；IHO S-61
4、3）内容的保证由发行数据的水道测量局负责；4）根据官方改正数据进行定期改正。5）每一RNC大小通常在100-120MB.6）不能提供选择性的查询和显示功能；非智能海图,Vector and raster data models,a)terrain model,b)vector data,c)raster data,矢量海图和光栅海图对比,标准电子海图,标准电子海图符合相关国际组织制定标准规范和统一的电子海图数据格式。分为：光栅扫描航海图（RNC)RASTER NAVIGATIONAL CHARTS电子航海图（ENC)ELECTRONIC NAVIGATIONAL CHARGS,标准电子海图(1
5、),标准电子海图是指符合IHO相关标准的电子海图。我们把基于S-57标准的电子海图数据产品称为电子航海图，简称ENC。ENC是指在内容、结构、形式均以标准化，经官方政府授权的海道测量机构发布，专为ECDIS使用的数据库。,标准电子海图(2）,ENC特点内容基于官方数据；根据国际标准进行编码和编制；S-52,S-57基于WGS-84坐标系；内容的保证由发行数据的水道测量局负责；只由主管水道测量局发行；根据官方改正数据进行定期改正,目前世界上仍未制作标准矢量电子海图的区域,中美洲地区东非和西非部分海域亚洲的印度尼西亚部分海域在未制作矢量电子海图的区域应以光栅海图作为过渡期替代。,非标准电子海图,非
6、标准电子海图是指不符合相关标准的电子海图，主要由非官方机构按照自己数据格式生产制造的电子海图。非官方海道测量部门制作，数据权威性得不到保证；由于不直接从事测量作业，没有第一手资料，数据的现势性得不到保证；虽然也得到一些应用系统的支持，但毕竟不像标准电子海图那样，通用性较差。,标准海图和非标准海图对比,电子海图应用系统,定义：电子海图应用系统是指接受并显示电子海图数据,提供一定功能的软件或设备（包括软件和硬件）。分类：电子海图显示与信息系统ECDIS;电子海图系统ECS;光栅海图显示系统RCDS.,ECDIS,“电子海图显示与信息系统（ECDIS）是一种具有足够的备份措施，被认为是符合1974年
7、SOLAS公约第/19要求的最新海图的导航信息系统。它可以有选择地显示电子海图（ENC）中的信息和从导航传感器获得的位置信息以帮助航海人员进行航线设计和航路监视，并且能够按要求显示其他与航路相关的补充信息”。ELECTRONIC CHARTS DISPLAY AND INFORMATION SYSTEM,电子海图系统(ECS),电子海图系统ECS是指不符合IHO相关标准的电子海图。电子海图数据非官方发布，是由世界上从事电子海图数据研究的知名公司研发制作。如C-MAP 公司的CM93格式和TRANSAS公司TX97式。根据国内航行船舶船载电子海图系统和自动识别系统设备管理规定，要求国内航行船舶安
8、装电子海图应用系统ECS.,光栅海图显示系统RCDS,光栅海图显示系统是ECDIS的一种使用光栅扫描海图RNC的工作模式。使用在没有ENC覆盖的区域。必须配备纸质海图。RCDS具有以下局限性：1）光栅扫描海图为有界海图，如同纸质海图；2）光栅扫描海图不能启动诸如防止搁浅的自动报警功能，但可以有用户加入信息的方式产生某些报警功能；3）海图基准面和投影可能和ENC 不同；4）海图上的特征不能被简化或移除，诸如雷达信息的叠加；,5）不能随意选择海图显示比例；6）RCDS的海图变向显示可能影响海图资料的读取；7）不能设置安全等深线或等深点增亮显示；8）不能通过查询方式获取海图物标的附加信息；9）基于光
9、栅扫描海图，不同的颜色可能用于显示同样的海图信息，也可能出现白天和晚上颜色的不同；10)RCDS只能显示RNC,而不能显示ENC.ECDIS可以显示ENC和RNC.光栅海图显示系统不可以替代纸质海图！,ENC,“ENC是指在内容、结构和格式均已标准化，由经政府授权的海道测量机构发布，专为ECDIS使用的数据库。ENC包含有安全航行需要的全部海图信息，也可以包含纸海图上没有但对航行安全认为是需要的补充信息（如航路指南）”。ELECTRONIC NAVIGATIONAL CHARTS,SENC,系统电子航海图SENC是一个数据库，这个数据库是为了恰当使用ENC而由ECDIS将其进行格式转化，同时通
10、过恰当方法改正ENC，并且由航海人员添加了其他数据后形成的。这个数据库被ECDIS直接用来显示电子海图以及其他航海功能，并且与最新的纸质海图等价。SENC还可包含来自其他信息源的信息。SYSTEM ELECTRONIC NAVIGATIONAL CHARTS,SENC的总体要求,ECDIS功能的强弱、运行速度和工作效率取决于SENC的内容、结构和数据文件格式。符合IHO S-57标准；支持IMO ECDIS性能标准；支持IHO S-52标准。,SENC的数据内容,电子海图数据,用户数据,传感器数据,其他航海信息,航路指南、港口信息、潮汐信息、气象信息等。,船员标注、航线设计、监控、航行记录等,
11、ENC 和UPDATE ENC,RADARGPSGYROAISLOGECHO SOUND ETC.,ENC是数据ECDIS是设备,ENC与ECDIS的关系,ENC与ECDIS区别,ENC,ECDIS,电子海图应用系统,描写海图地理信息和航海信息的数字化产品,电子海图数据,接收并显示电子海图数据，同时能提供一定功能的软件或设备。,电子海图数据类型,框图,电子海图数据类型,光栅电子海图,矢量电子海图,非标准电子海图,标准电子海图,ARCS(UKHO),RNC(NOAA),CM93(C-MAP),TX97(TRANSAS),DNC(NGA),ENC,Regulations in Chapter V
12、of SOLAS,Three new main hydrographic elements may be identified in the new rules of SOLAS Chapter V:Under Regulation 2Under Regulation 9Under Regulation 19,d)Under Regulation 27,一、电子海图相关国际标准,Regulation 2有关海图及航海出版物定义海图及航海出版物须官方授权发布Regulation 9 沿海国政府有义务进行海图及航海出版物测量、发布及更新。,Regulation 19所有海船必须配备航用海图及出版物
13、。电子海图显示及信息显示系统(ECDIS)可以作为纸质海图有效替代物。Regulation 27All ships shall carry adequate and up-to-date official nautical charts,sailing directions,lists of lights,notices to mariners,tide tables and all other nautical publications necessary for the intended voyage”.,IMOPerformance Standards for ECDISIMO Mode
14、l Course 1.27SOLAS ConventionSTCW,IEC,Publication 61174Maritime Navigation and Radiocommunication Equipment and Systems-Electronic Chart Display and Information System(ECDIS)Operational and performance requirements,methods of testing and required test results.,International standards for ECDIS and t
15、he participating organisations,S-52Specifications for ECDISApp.1 Guidance on UpdatingApp.2 Colour and SymbolApp.3 Glossary of ECDIS-related Terms,S-57Transfer Standard for Digital Hydrographic Data,IMOPerformance Standards for ECDISIMO Model Course 1.27SOLAS ConventionSTCW,IHO,IEC,Publication 61174M
16、aritime Navigation and Radiocommunication Equipment and Systems-Electronic Chart Display and Information System(ECDIS)Operational and performance requirements,methods of testing and required test results.,S-52Specifications for ECDISApp.1 Guidance on UpdatingApp.2 Colour and SymbolApp.3 Glossary of
17、ECDIS-related Terms,S-57Transfer Standard for Digital Hydrographic Data,IMO Performance standards for ECDIS IMO Resolution A.817/19,adopted on 23 November 1995,IMO ECDIS PSIntroductionDefinitionsDisplay of SENC InformationProvision and Updating of Chart InformationScaleDisplay of Other Navigational
18、InformationDisplay Mode and Generation of the Neighbouring Area,8.Colours and Symbols9.Display Requirements10.Route Planning,Monitoring and Voyage Recording11.Accuracy12.Connections with Other Equipment13.Performance Tests,Malfunction Alarms and Indications14.Back-up Arrangements15.Power Supply,IMO
19、PS 七个附件,附件1：制定标准时所参照的其他标准附件2：ECDIS在航线设计和航路监控过程中 可显示的海图信息分类附件3：ECDIS中所使用的航行要素和参数的术语及其缩写附件4：ECDIS在航线设计和航路监控过程中应自动检测的特殊地理区域附件5：ECDIS的报警及指示形式和内容附件6：对ECDIS备用装置的要求附件7：RCDS操作模式的相关要求,IHO 标准,IEC 61174ECDIS操作与性能要求、测试方法和要求的测试结果。,IMO ECDIS性能标准MSC232(82),IEC 61174ECDIS操作与性能要求、测试方法和要求的测试结果。,IHO S-52ENC内容和显示,IHO S
20、-63ENC数据保护,IHO S-57ENC数据传输,新造船舶：NEW SHIP 在2012年7月1日或以后建造的500总吨及以上的客船；在2012年7月1日或以后建造的3000总吨及以上的液货船；在2013年7月1日或以后建造的10000总吨及以上的液货船以外的货船；除液货船外，在2014年7月1日或以后建造的3000总吨及以上但小于10000总吨的货船；,ECDIS安装要求(1),现有航行船舶：PRESENT SHIP 在2012年7月1日以前建造的500总吨及以上的客船，不迟于2014年7月1日或以后的第一次检验；在2012年7月1日以前建造的3000总吨及以上的液货船，不迟于2015年
21、7月1日或以后的第一次检验；除液货船外，在2013年7月1日以前建造的50000总吨及以上的货船不迟于2016年7月1日或以后的第一次检验；除液货船外，在2013年7月1日以前建造的20000总吨及以上但小于50000总吨的货船不迟于2017年7月1日或以后的第一次检验；除液货船外，在2013年7月1日以前建造的10000总吨及以上但小于20000总吨的货船不迟于2018年7月1日或以后的第一次检验。,ECDIS安装要求(2),我国关于船载电子海图系统（ECS)的功能、性能和测试要求,中国海事局在参照相关国际标准的基础上，于2010年颁发了国内航行船舶船载电子海图系统ECS功能、性能和测试要求
22、（暂行），规定了船载电子海图系统ECS的功能、性能技术要求、相应的测试方法和要求的检验。该要求指出，ECS可作为中国国内航行船舶的主要导航手段，为确保航行安全，船舶应作出足够的备用装置。,该要求将ECS分为A、B、C三类，其中A类ECS可作为国内航行船舶的主要导航手段，也可以作为ECDIS设备的备用装置,但需符合MSC.232（82）附录6和IEC61174的要求。B类ECS适用于未要求配备A类ECS的国内航行船舶，并可作为其导航手段；C类ECS适用于辅助导航，用于船位标绘和监视。中国海事局负责船载电子海图系统的管理、类型认可和产品检验管理；各地海事局管理机构负责对船舶配备ECS实施监督；各船
23、检机构负责设备配备及安装情况的检验。,电子海图检查,安装检查产品证书及合格证检查设备检查海图检查（是否使用官方ENC)功能检查营运检查完整性检查系统检查海图检查（检查是否采用官方数据）海图更新检查主要功能测试,电子海图数据的判别,电子海图数据文件名根据IHO要求和规定编制。中国海事电子海图的数据文件名是CN*.000，例如CN340401.000，其中“CN”是中国海事的代码（由IHO统一分配）、数字“3”是航海用途（表示沿海、Coastal），40401是图号，000是数据文件后缀；生产机构代码：中国航保部英国美国德国法国澳大利亚,电子海图文件名组成,CCPXXXXX.EEE,CC=生产机构
24、代码,P=航海用途,XXXXX=单一单元编码,EEE=更新号码,电子海图更新数据的判别,小改正更新数据的文件是CN*.eee，其含义与基础数据文件名的意义相同，但后缀根据小改正更新次数进行编号，最大可达到999次，如第十次小改正更新，其文件名是CN*.010。,ECDIS,“Two of the newest navigation stars for ships cant be found in the Nautical Almanac:GPS and electronic chart display and information system(ECDIS).Individually,GPS
25、 tells you your location and ECDIS shows it to you”.MORTIMER ROGOFF,1992,“A paper chart shows you where you were,or shouldnt be.ECDIS tells you where you are,and can safely go”.LEE ALEXANDER,2000,Paper charts,fixed scale sheet,fixed North-up orientation(usually),fixed symbol definition,fixed symbol
26、arrangement and application with respect to North,limited paper size,limited types and amount of information,limited number of colours and combined use.,Electronic charts,fixed display size,fixed resolution(分辨率）,variable display scale,variable types and amount of information,various orientation with
27、 respect to North,various symbol arrangement and application,various symbol definition,various number and use of colours.,*ECDIS代替纸质海图的条件,ECDIS需符合IEC61174标准，并通过有关机构的型式认可；ECDIS需使用改正至最新的官方ENC；（符合IHO S-52及S-57)配备适当的备用装置。,Only ECDIS using the official ENC entitles to navigate without paper charts!,电子海图显
28、示和信息系统组成（1）,系统硬件组成：一个具有高性能的内、外部接口符合IHO S-52标准的船用计算机，系统的中心是高速中央处理器和大容量的内部和外部存储器。外部存储器存储容量应保证能够容纳整个ENC、ENC改正信息和SENC。2.CPU、内存和显存容量应保证显示一幅电子海图所需时间不超过5秒。现已做到1秒以内。,3.图形显示器用于显示电子海图。其尺寸、颜色和分辨率应符合IHO S-52的最低标准。有效画面最小尺寸应为350X270毫米，航行监视时显示海图的有效尺寸至少应为270X270毫米。不少于64种颜色。4.文本显示器由于显示航行警告、航路指南、航标表等航海咨询信息。5.内部接口应包括图
29、形卡、语音卡、硬盘和光盘控制卡等。6.外部接口一般是含有CPU的智能接口，保证从外部传感器接受信息。（如GPS/GYRO/LOG等）,The typical ECDIS configuration,电子海图显示和信息系统组成（2）,系统软件组成ECDIS软件是ECDIS系统的核心，该软件需要包括以下基本功能模块：海图信息处理软件；1）由ENC向SENC转换软件、2）电子海图自动和手动改正软件、3）航行咨询信息的管理软件、4）电子海图库管理软件、5）海图要素分类及编码系统的管理软件等,2.电子海图显示系统软件；1）海图合成软件：给定显示区域、比例尺及投影方式搜索合适的海图数据等。2）电子海图显示
30、软件：根据图形文件调用符合库，在屏幕上绘制海图。3）海图要素的搜索软件：4）航行咨询信息的显示软件。3.计划航线设计软件；4.传感器接口模块；5.航线监控软件；6.航行记录模块；7.航海问题的求解软件。,2.Navigation 导航,1.Data Presentation 海图显示,3.Route Planning 航线设计,4.Route Monitoring 航行监控,5.Collision Avoidance 船舶避碰,6.Docking 靠泊,7.Documentation/Records 航行记录,The main functions of ECDIS,8.Manoeuvering
31、 船舶操纵,9.Data Updating 数据更新,电子海图的应用,电子海图应用于船舶航行电子海图应用于船舶引航电子海图应用于海事管理电子海图应用于VTS电子海图应用于航标管理,Classification scheme for electronic charts systems pretending to internationally standardised name of Electronic Chart Display and Information Systems(ECDIS),Classification scheme for electronic charts systems
32、 pretending to internationally standardised name of Raster Chart Display Systems(RCDS),SPERRY MARINE S.,ECDIS/ECS MANUFACTURERS,ADVETO AB,EDC B.V.,HITEC MARINE AUTO.,KONGSBERG SIMRAD,CHARTWORX,C-MAP,DOLPHIN MAR.SOFT.,MORINTECH,NORTHSTAR TECH.,P.C.MARITIME LTD.,SAINSEL SISTEMAS N.,SEVEN-Cs(7Cs),STN A
33、TLAS ELECTR.,ELECTRONIC NAV.S.,J.R.C.,LASER PLOT INC.,NAUTICAL DATA INT.,OBSERVATION TECH.,PINPOINT SYST.INT.,SAM ELECTRONICS,SHIP SYSTEMS AS,TELEFLEX MORSE EL.,FURUNO,KELVIN HUGHES,LITTON MARINE,NAVINTRA LTD.,OSL(Offshore System Ltd.),RACAL DECCA,SIS-SEA INF.SYST.,SIEMENS,TELKO A/S,HDW-HAGENUK,KODE
34、N,MAPTECH,NAVIONICS INC.,ORMSTON TECH.,RAYTHEON MARINE,SELESMAR,SODENA,TOKIMEC INC.,TRANSAS MARINE,TRESCO,XENEX NAVIGATION,ECDIS/ECS Manufacturers:,C-MAPCHARTWORX HOLLAND B.VFURUNOJ.R.C.HDW-HAGENUKKELVIN HUGHESKODENKONGSBERG SIMRAD ASLASER PLOT INC.MORINTECH NAVIGATIONLITTON MARINE SYSTEMSNAVINTRA L
35、TD.OFFSHORE SYSTEMS LTD(OSL)RACAL DECCARAYTHEON MARINESELESMARSEVEN-Cs(7Sc)SIEMENS SODENASPERRY MARINE SYSTEMSSTN ATLAS ELECTRONICSTELKO S/ATRANSAS MARINETRESCO,TRANSAS MARINE,Top 24,C-MAP,WENDWorldwide Electronic Navigational Chart Data Base,WEND-a common,worldwide network of ENC data sets,based on
36、 IHO standards,designed specifically to meet the needs of international maritime traffic using ECDIS which conform to the IMO Performance Standards for ECDIS.全球电子海图数据库,RENC 区域电子海图数据中心(Regional ENC Co-ordinating Centre),When the national hydrographic organizations(HOs)that already produce the various
37、 paper chart series began work to develop ENC coverage,they agreed on the concept of harmonising the distribution of ENC at a regional level.The mechanism involves creating a number of regional distribution centres,known as RENCs,each collating the ENCs from the various HOs in their region and offer
38、ing them to the shipping industry in a uniform service.,Planned Regional ENC Co-ordinating Centres(RENC),WEND,Primar-the worlds first Regional ENC Co-ordinating Centre(RENC)in Stavanger(Norway),WEND,PRIMAR,International Centre for ENCs(IC-ENC):Germany,Netherlands,Spain,Portugal,Belgium,UK and recent
39、ly South Africa,Egypt,India.,Regional ENC Co-ordinating Centres(RENC),Northern European RENC Primar Stavanger:Denmark,Estonia,Finland,France,Latvia,Norway,Poland,Russia,Sweden.,Far East RENC:China,Japan,Korea,Singapore.,In 2002 RENC Primar was divided into two RENCs:IC-ENC in Taunton(UK)and Primar S
40、tavanger in Stavanger(Norway),WEND,PRIMARStavanger,IC-ENC,Electronic chart S-57 cell DE 516400 before and after updating,Weekly Updates on CD-ROMUnique,fully in-line Weekly Notices to Mariners,Updates automatically despatched on a weekly basis via Admiralty distributors,Cumulative Updates you need o
41、nly use the latest Update CD-ROM,Error-free automatic correction,charts fully updated in seconds,Includes Temporary and Preliminary notices,Update service includes replacement New Charts and New Editions.,ECDIS Data,3.4.Reference systems:-WGS-84,-effects of using different reference systems for posi
42、tioning,-effects of using different horizontal and vertical datum,Horizontal datum,With development of the satellite based position-finding systems like todays Global Positioning System(GPS)it became vital that an appropriate global reference system be defined.This is the World Geodetic System 84(WG
43、S-84),to which all the positions established with the GPS are related.When using charts and GPS together,it is always necessary to ascertain what is the datum of the chart and than to set the GPS receiver accordingly;this is also valid for the electronic charts,when they are not uniformly related to
44、 WGS-84.However,ehe ECDIS PS insist that the charts ENC are in WGS-84.When using ECS it is important to examine the chart to ensure that the data is in WGS-84 and not digitised from a paper chart based on a local datum.,Horizontal datum,In order to combine positional information from many different
45、sources in one(regional)data base,only one horizontal datum should be used.In accordance with IHO Technical Resolution B1.1,this datum should be WGS-84.This is also the appropriate datum for using Global Positioning Systems(GPS).HOs should use the official IHO guidance(IHO Publication S-60.Users Han
46、dbook on Datum Transformations involving WGS-84)or equivalent for conversion of local datums to WGS-84.IHO Publication S-52,Several internationally used reference systems,Contour Diagram showing Shifts from OSGB 1936 Datum to WGS 1984,Vertical datum,Unfortunately,no uniform vertical chart datum is a
47、pplied throughout the world although recently the IHO has recommended the use of Lowest Astronomical Tide(LAT).For just the North Sea,there are four different vertical datums in use.The differences can be significant and can reach 1 metre.For instance,Germany uses Mean Low Water Springs(MLWS),which
48、in German Bight is approximately half a metre above the datum used in English and French waters which is LAT.The effect of using various chart datums is that the depth contour lines for different national HO charts do not meet directly,and show so-called datum jump.,第二章：ECDIS Data,数据模型与结构数据是电子海图的核心，
49、数据交换和传输标准是各国实现数据共享的基础。ENC及其其他信息的数据采用S-57格式。1.数据模型S-57标准采用专业的简化模型模拟实际环境。S-57以特征对象对不同实体的特征进行分类，以空间对象对不同实体的空间形状和位置进行分类，在将两者进行组合，构造某一实体的数据模型。,一、空间对象：描述实体的空间位置属性。S-57只采用矢量类型表示空间。S-57采用了二维平面观察法来简化模型，分别对应节点、边和面。矢量类空间对象间关系如下：孤立节点包含在面中；面以边为界；边以连接节点为端点；相邻的面以边为连接。上述关系可用于描述如下四个拓补级：无拓补、链节点、平面图、完全拓补。,二、特征对象：描述实体的
50、种类、性质和特征等属性。分为四类：元对象：含有海图上其他对象的公有信息。包括：数据精度、比例尺、覆盖范围、基准面、数据质量等。制图对象：含有实体的制图表示信息。包括：制图区、制图线、制图符号、文本等。地理对象：含有实体的描述性信息。包括：锚位、浮标、泊位、桥梁、运河、沉船等。组合对象：含有其他物标间的关系信息。包括：聚合、关联、上/下。每个空间对象有特征对象相对应，编码组成数据库。,理论数据模型,物标,特征对象,空间对象,元,制图,地理,组合,矩阵,光栅,矢量,IHO物标类目,边,节点,面,连接节点,孤立节点,标识符属性,2.数据结构需将数据模型变换成计算机能够识别的数据结构形式（数据记录和字
