电子海图系统的使用风险

电子海图系统的使用风险
◎ 丁海涛 烟台打捞局
摘 要：随着计算机技术的不断发展完善，电子海图显示与信息系统(ECDIS)已经成为在船舶导航领域中继船舶雷达之后的核心船舶定位系统。

船舶定位导航从最初的纸质海图到今天的自动化电子海图系统，根据当前船舶实际出行信息为船舶航海人员提供实时形式方案和建议，极大地提高了航海安全以及航海效率，很大程度上减少了船舶航海人员在航行过程中的人力物力和财力消耗，应用价值和前景良好。

电子海图系统在各方面都有着很好的表现，但如果使用不当也会造成无法估量的航海事故。

本文结合近几年典型的电子海图系统使用或操作不当造成的航海事故进行分析，并结合事故给出相关建议。

关键词：电子海图系统（ECDIS）；航海事故；建议
在世界多极化的背景下，国家之间的贸易往来越来越频繁，这意味着航海业的需求不断增加，航海安全以及航海效率备受关注。

最早的航海导航起源于10世纪，当时指南针的问世促进了航海领域的发展。

在13世纪“波特兰型”航海图的出现，航海导航开始走向科学化、系统化和规范化。

尽管如此，早期的航海导航依赖于航海图纸以及船员的航海经验，但是海上气候多变，地形复杂，仅凭图纸和经验是远远不够的。

在这种背景下，电子海图系统（ECDIS）问世。

作为航海导航的新技术，极大地提高了航行效率以及航行过程的安全性和稳定性。

相比于传统的航海图纸和船员经验，电子海图系统可以提供更多航海过程中的航海信息，通过实际出行的坐标位置等信息进行运算处理，提供更好的航海建议，为航行提供导航以及安全保障。

1.绪论
1.1研究背景及意义
电子海图系统在船舶安全性方面有着较好的研究前景，世界各国
也在电子海图系统方面投入大量人
力物力财力进行相关研究，确保电子
海图系统在功能、技术和安全方面
趋于完善，从而提高国家自身在船舶
领域的优势以及收入[1]。

我国关于船
舶电子海图系统的研究起源于上世
纪八十年代，在当时改革开放的背景
下，外交需求以及贸易需求的增加也
使得我国对于船舶贸易需求整体提
高。

在半个世纪的研究中，我国的电
子海图系统也循序渐进、不断深入，
在电子海图系统的研究中也取得了许
多技术和成果，如今我国的航海规
模和电子海图系统也具有了一定的地
位和规模。

从整体来看，尽管航海规
模和电子海图系统的研究已经逐渐
成熟且趋于完善，但是纵观实际来
看，国内外各类航海事故还是会频
繁发生，其中也包括因为电子海图系
统造成的航海事故。

通过对近几年
ECDIS使用不当造成的航海事故进
行分析并提出相关建议，必将为航行
提供极大的方便。

1.2 电子海图系统发展史
ECDIS就是在传统图纸的基础
上，结合船用电子海图的特点和功
能进行完善的新型海图系统。

随着
EC DI S技术的不断研发和深入，当
下的ECDIS船舶导航系统已经可以
为船员根据实际航海内容和航海数
据提供实时航海决策以便防止各类
突发情况。

电子海图系统的发展主要
包括四个阶段，其中主要是根据不同
时期的不同航海需求进行划分，详细
如下文所示[2]。

（1）纸质海图等同物。

上世纪
七十年代末期，人们对于航海的认
知是尽可能地减少船员在航海过程
中的强度以及整个航海中关于人力
物力的投入，在这个阶段 ECDIS的
研究重点便是数字化处理传统图纸
将其转化为计算机文件，以此来减少
关于航海图纸工作的劳动强度。

（2）功能拓展阶段。

在上世纪
九十年代，随着传统图纸的信息化和
数字化，电子海图功能有了一定的雏
形，人们开始将重心转移到对于航海
相关数据的研究中，随之而来的便是
可以在电子海图上查询到实际航海
过程中的航海数据以及报警功能。

（3）航海信息系统阶段。

在电
保持
ECDIS电子海图系统能确保船
舶出海过程中的安全性和稳定性，其关键在于该系统在卫星的交互下可以知道存储在SE NC 的实时海图信息，其中海图信息错综复杂，周边有很多未知的陆地、岛屿、暗礁、浅水域、禁航区，如果只依靠传统图纸和船员的出海经验来看显然是不够的。

但是EC DI S电子海图系统的实时更新可以很好的检测到来自船舶周围的未知信息和潜在隐患，并且提供辅助决策供船员进行决定，同时ECDIS电子海图系统也可以根据船
员的航海路线和云顶轨迹进行分析处理并给出相应决策，很大程度上降低了航海途中潜在的安全隐患[6]。

在利用EC DIS电子海图系统进
行航路监控时，可以先让其中一名船
员进行航线偏离预设，当达到航线临界点时，ECDIS电子海图系统就会发出警报。

GP S 计算船位距相应的计划航线段的距离,并比较此距离与预设限度的大小以及实现航迹保持
的功能。

2.2.2ECDIS的备份功能
国际海事组织（I M O ）关于
ECDIS电子海图系统中的其中一条
子海图进行数字化、功能拓展化两个阶段之后，当前阶段就是将电子海图与其他涉及到航海相关的功
能和技术进行联动组合，进行整体功能的有效拓展。

随着电子海图和其他航海功能的联动组合和完善，随之而来的便是对于航海出行以及ECDIS相关的标准要求和规程，ECDIS也在这个过程中不断进行完善和规范。

（4）现阶段。

现如今，E C DI S
电子海图系统已经可以满足于国际航海要求中关于电子海图系统的SOLAS公约，且包括英国、德国、日
本等工业制造业大国也可以生产出满足SOL AS公约要求的电子海图系统。

但是我国大多数厂商生产的船舶ECDIS还不能严格达到SOLAS公约中的要求，只能达到ECS要求中符合的标准。

尽管如此，ECS要求也能满足多数船舶中关于ECDIS的使用
需求。

1.3电子海图系统发展趋势
在当今科学技术不断发展完善
的21世纪，对于各类电子产品和系统都有着较高的要求，EC DI S也不例
外。

当下对于ECDIS的要求在民用船
舶和军用船舶上并没有太大区别，都需要保证ECDIS的精度、智能、功能以及安全。

具体要求如下。

（1）为了满足ECDIS电子海图
在数据处理方面的数据利用、数据处理和数据分析的自动化需求，要确保ECDIS电子海图系统使用以太网连接进行自动化数据处理。

（2）采用多配置、多传感器以及多模式进行ECDIS电子海图的工作以及信息处理来确保可靠性和精度。

（3）将E C D I S 电子海图系统
与国际卫星进行联动确保对绑定
ECDIS电子海图系统的船舶进行实
时的位置和其他参数定位，保证船舶与管理者的双向通信，确保船员在出行过程中的安全性以及在海上遭遇
突发情况的应急处理和应急措施。

（4）推广智能控制，为船员在
出海过程中根据实际出海情况给出多种处理决策，减轻航海工作负担，提高航海管理。

2.电子海图系统
2.1电子海图系统的定义
国际海道测量组织（IHO）关于
电子海图系统给出了严格的定义。

电子海图系统全名电子海图显示与信息系统（ECDIS），是由处理器、显示器以及海图功能和附加功能组成的通过数字海图与传感器和终端结合进行海上船舶导航数据处理以及辅助决策的信息处理系统[3,4]。

通过
IHO给出的关于ECDIS的定义不难看出，ECDIS电子海图系统是以计算机为核心结合多种航海功能和设备为航海人员提供实时航海数据和航海信息的工具，同时ECDIS电子海图
系统也是航海人员进行船舶导航的重要系统[5]。

其中ECDIS电子海图系
统作为船舶航海信息导航系统的详
细功能和组成如图1所示。

2.2电子海图显示与信息系统在航海中的作用
2.2.1ECDIS避礁石、
防搁浅和航迹
图1 ECDIS组成框图
性能规定明确指出，EC DI S电子海图系统要有独立的备份系统以及完整的备份功能，为确保船舶出海安全，全程航海过程从出海到安全抵达航线之前的过程都要进行备份[7,8]。

至于ECDIS备份功能的独立性和完整性是为了防止当ECDIS系统出现故障时不引起出海危机，通过配置其他可以取代ECDIS电子海图系统部分功能的设备来避免ECDIS电子海图系统在发生故障时的慌乱情况[7,9]。

对于ECDIS电子海图系统备份功能，国际海事组织给出的定义中也有着深入要求，既要确保船舶在航海过程中ECDIS电子海图系统在发生故障甚至瘫痪时不会产生严重的航海安全问题，同时要保证备份的ECDIS电子海图系统及时切换以此来满足船舶余下航行路程。

国际海事组织对于ECDIS电子海图备份系统除了备份独立之外，功能需求也给出了相关规程和保
证，具体为基本功能满足当前航海
需求，硬件如显示器、处理器等也
要满足国际海事组织的最低性能标
准，同时应使用官方航道局的光栅
数据或官方航道局的矢量数据的一
般电子海图系统(ECS)；各国航道局
发行的最新纸海图，可用来做航线
设计和定位。

3.事故概况及分析
3.1事故概况
3.1.1事故1
2011年5月18日约0235时，从厦
门港口开往中国香港的装有8950标
箱集装箱的DFLBL大型16万吨排水
量货轮在礁以西水域搁浅，其中燃
油舱搁浅，7400吨燃油发生着火，
在经历近200小时抢救后，DF L BL
货轮脱险，未造成环境污染和人员
伤亡。

事后进一步调查发现，船上配备
的英版电子海图搁浅位置显示的是
完全无风险的可航水域，纸质英版
海图显示的是范围很小的浅点，中版
海图显示的是与实际相符的最浅点
为1.2～2.4米的有碍航的大范围的
浅滩区。

见图2、图3。

通过对事故及“DFLBL”货轮以
及ECDIS的进一步分析调查发现，
该货轮配备的ECDIS电子海图显示
的事故点为全无风险的可航水域，
而传统图纸海图显示的事故点为最
浅点为1.2～2.4米的有碍航的大范
围的浅滩区。

DFLBL船舶有15.15米
的吃水量，略高于当时地形14.9米的
航道最浅水深。

受到风流压影响，船
舶偏离航道同时航道附近有几处灯
浮。

货轮过大以及航道处灯浮间距
离较短，很难安全通过灯浮，且灯浮
附近浅水滩有九节礁。

船长在查看英
版电子海图后，因为忽略浅水区的关
图2 ECDIS显示为可航海水域图4 ECDIS显示非危险沉船图3 图纸显示对应水域资料
图5 图纸正确显示沉船
[1]孙大光.南大学，2013：1-3.
[2]廖志军,钱辉.电子海图显示与信息系统在海上搜救中的应用研究[J].中国水运(下半月),2017,17(11):79-81+85.
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系，从九节礁与浯屿岛之间的水域通过，决策失误引发事故，导致搁浅事
故造成人力物力损失。

3.1.2事故2
2012年8月2日约1500时，“RY3”
轮装载轻柴油2000吨从珠海高栏港前往江西九江港，受9号“苏拉”台风外围风浪的影响，船长决定过北碇岛后前往泉州围头湾避风。

约1640时，“RY3”轮在北碇岛以东水域触碰水下沉船。

该事故造成直接经济损失约250万元，属大事故等级水上交通
事故。

本起事故中，大副利用电子海图系统导航，没有查看纸质海图，直接从沉船上开过去，结果“RY3”轮触碰2005年沉没的“建兴”轮危险
沉船。

3.2 问题分析
造成这两起事故的决定性因素
在于过度信任ECDIS电子海图系统从而忽略了传统图纸从而引发的事故。

尽管EC DI S电子海图系统在各方面都优于传统图纸和经验，但是
并不能做到完全取代传统图纸和航海经验，在极少数情况下存在一定局限性，也正是因为这种局限性造成了损失。

同时从船员心理角度考虑，ECDIS电子海图系统相比于传统图纸操作简便、减少时间和人力消耗，便会过度依赖EC DI S电子海图，这是普遍现象也是正常现象。

如果恰好在对应出海航线中发生数据失误极易造成航海事故。

上述两起事故是ECDIS事故中
比较典型的案例，并不能说明在其他未发生事故的船舶航行中ECDIS
未发生故障。

作为电子产品，系统存在故障和系统B U G 是不可避免的，比如个别厂商生产的EC DI S电子海图系统在个别航线中不能很好的显示障碍物以及做出危险警报等等各种故障。

这些故障也充分表明
即使在当今ECDIS电子海图系统日趋完善的今天，也不能完全百分百依靠ECDIS电子海图系统做出任何决策。

4.电子海图系统使用相关建议
结合SOL AS国际海上人命安全
公约相关规定，完全替代传统图纸和经验达到理论适航要求需要保证至少2套及以上的ECDIS电子海图系
统。

本文所分析的两起事故也很好的说明了ECDIS电子海图系统不能做到百分百取代传统图纸和经验，如果能保证传统图纸进行合理有效的更新换代的话，传统图纸也有较好的可信度。

由此可见，尽管ECDIS电
子海图在多方面都有着传统图纸不可比拟的优点，但是在船舶偏离航线行驶时仍需谨慎小心。

对于一些复杂海域，配备一套图纸还是有必要
的[2,8]。

船舶应当使用《船舶设备安全
证书》附件中记录的主要导航方式
进行定位及导航。

二副在准备航次计划时，就应当对计划航线附近，特别是特殊情况下有可能应急进入的
水域提前研究，防止因紧急避险或其他需要偏离计划航线，对计划航线
附近存在的风险准备不足，或者因电子海图系统本身的缺陷而导致航行
危险。

对于EC DI S电子海图研发公司
和厂商需要考虑一种实现电子海图和传统图纸数据融合的方法，满足不同航海过程中对于ECDIS电子海图以及传统图纸的双重需要，将其进行数据一体化，统一数据，合并同类项，删除冗杂数据，在保证效率的同时确保数据利用率以及船舶
人员在使用系统时的高效准确[9]。

同时ECDIS电子海图研发公司和厂商需要加强系统质量的准确性和有效性，从多方面完善系统体系。

尽快完善电子海图的标准、性能、设备管
理、发行的审核与审批等方面的法律规定。

5.结语
电子海图系统在保障航行安全
和提高航行工作效率方面发挥着显著的作用。

电子海图系统作为现代航海的一项新技术，在带来极大的航行便利的同时仍存在许多不足，但是随着技术的发展和海员的熟练使用，通过各方的共同努力，必将为航行提
供极大的方便。