电子海图教(学)案电子海图系统方案
电子海图显示与信息系统理实教学方案
电子海图显示与信息系统（ECDIS）理实一体化教学设计方案（航海系：冯爱国）一、课程、课题、主讲教师课程名称：电子海图显示与信息系统（ECDIS）课题名称：航线设计与航次计划编制主讲教师：冯爱国；张红兵；张有为（本课程采用三段式教学法，配套交互式教学课件、NS-4000电子海图模拟器）二、教学目的1.本课程为引入的IMO示范课程之一, IMO设置ECDIS示范课程的目的是帮助培训机构针对ECDIS讲授、演练、指导实践的有关培训内容提供课程执行标准，并对课程教学具体运作作了指导性的介绍。
2. ECDIS培训目的：通过培训能使学员正确应用ECDIS设备增强航行安全,详细地说,通过正确使用ECDIS 相关的信息,掌握ECDIS设备局限性的有关知识以及了解ECDIS数据库(ENC) 使用方法. 具体培训目标：◆获得并理解基本的ECDIS控制原理方面的知识及含义, 电子海图种类，ECDIS的数据结构、相关标准、数据的多维表达方法；其他非标准产品的区分准则等理论知识。
◆获得正确使用ECDIS设备的能力, 正确使用ECDIS提供的航线设计、导航监控、信息融合等功能,有效选择ECDIS提供的相关信息并作出正确评价,学会对ECDIS系统报警时作出正确的反应。
◆应能清楚认识到ECDIS信息显示中存在的潜在问题,阐述上的错误,以及过分信赖ECDIS造成的风险。
三、实践教学的理论铺垫1.有关ECDIS的定义与解释2.电子海图的主要类型及详细说明（光栅型海图及未能达标的矢量型海图产品仅可称为电子海图系统ECS；数据结构符合IHO S-57，数据显示达到IHO S-52，硬件设施<除传感器接口>达到IEC61174；产品功能达到IMO认可的ECDIS执行标准的矢量型电子海图产品可称为ECDIS）[1][2]3.ECDIS 性能要求4.符合符合IHO S-57、IHO S-52标准的ECDIS 后台数据库（ENC ）的数据结构、属性、形成交互编辑形成矢量海图底图电子海图制作：加入各要素的属性/直接从数据库调入属性生成S57格式的ENC/ER底图扫描矢量化/数字化电子海图发布矢量电子海图制作过程海图数据库实测资料通告其他资料检验入库绘图格式转换纸海图纸海图国家ECDB （ENC 、ER ）ECDIS 生产厂商地区性ENCDB （ENC 、ER ）其他地区性ENCDB国家ECDB （ENC 、ER ）ENC 、ER国际移动卫星组织CES/NCS ECDISENC+ER →SENC →显示INTERNET 、电话等ENC 代理机构（ENC 、ER 光盘）发布机构RENC 数据提供者（HO ）用户5.ECDIS 运作的风险问题（为配套教学，本课程设计了有关内容的交互式课件，详见课件内容）四、教学重点与难点 1.教学重点：1.1理论教学方面：不同产品的区分涉及的相关执行标准正式认可的ECDIS 产品所需达到的性能要求 海图数据可靠性判断及保障 传感器状态识别、可靠性保障 航线设计所需考虑的因素 1.2实践教学方面：航线设计、航路点设计与安全有关的航线参数的设置与调整与船舶操纵特性有关的航线参数的设置与调整航线检查与正确理解、航线调整 航次计划的配置传感器配置、初始船位的辨别航线及计划调用、航线监视（对监视过程中的ECDIS 智能的初步理解）2.教学难点：2.1理论教学方面：相关术语及解释涉及计算机与信息技术、传感器及接口技术相关内容的描述 2.2实践教学方面：航线检查结果的正确理解及正确处理 航次计划参数设置传感器误差或错误对航海的风险五、教学的主要形式本课程采用三段式教学法[3],第一段，以交互式多媒体课件为载体的理论教学及自助学习；第二段，以采用仿真手段为特点的部分电子海图主流产品的操作演示及正确解释；第三段，基于NS4000电子海图模拟软件（DEMO 版）的实践训练。
电子海图系统(1)
第一章 基础知识
第一节 ECDIS使用中的法律问题 与责任
电子海图系统(1)
1.1 SOLAS公约关于海图的配备
SOLAS公约关于海图的配备要求位于该 公约第5章，主要有以下几个方面： n 第2条－对海图进行定义：海图和图书是由 政府、政府认可的水道测量部门或相关政 府机构出版或授权出版的用于满足航海需 要的专用图或书及编辑这种图或书所用数 据库。
• 所有在配备有ECDIS的船舶上值班的船长、大副和驾驶 员应在完成了使用ECDIS的课程后才能胜任使用该设备。
• 为了航行安全，ECDIS的培训和发证要求是必要的。
电子海图系统(1)
1.7 获取数据的责任
n 使用者有责任明确使用符合实际的有效数 据，必须保证海图改正至最新。
n 对于海图的改正不仅要知道如何改正而且 要知道改正数据的来源。
电子海图系统(1)
2.1 电子海图
（3）系统电子航海图（ SENC） 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 换，同时通过恰当方法改正ENC，并且由 航海人员添加了其它数据后而形成的。这 个数据库被ECDIS直接使用来显示电子海 图以及完成其它航海功能，并且与最新的 纸质海图等价。SENC还可包含来自其它信 息源的信息。
电子海图系统(1)
绪论
多功能船用电子海图系统对保证船舶航行安全 所起的重要作用得到了IMO和IHO以及众多航海 专家的认可。ECDIS的概念正是在总结多功能船 用电子海图系统的结构、功能和应用的基础上提 出来的。 n 1986年7月，IMO和IHO开始合作, 成立了 ECDIS协调小组（HGE），共同研究ECDIS。 n 1988年10月IMO和IHO联合组织了著名的北海 工程实验，以评价ECDIS的功能，分析其潜在用 途。
关于电子海图培训计划
关于电子海图培训计划引言随着科技的发展，电子海图已经成为航海领域的重要工具。
电子海图可以提供比传统海图更多的信息，并且可以通过电脑或其他电子设备进行实时更新，帮助船舶在海上航行。
因此，对于航海人员来说，掌握电子海图的使用是非常重要的。
为了提高航海人员的电子海图运用能力，我们制定了一套完整的电子海图培训计划。
一、培训目标1. 让航海人员全面了解电子海图的应用及其优势；2. 掌握基本的电子海图操作技能；3. 能够使用电子海图进行航行计划和实际导航；4. 能够熟练处理电子海图的更新和相关问题；5. 提高航海人员的安全意识和应急处置能力。
二、培训内容1. 电子海图介绍* 电子海图的定义和特点；* 电子海图与传统海图的对比；* 电子海图的优势及应用领域。
2. 电子海图系统的组成和功能* 电子海图软件的安装与设置；* 电子海图系统的基本操作介绍；* 电子海图系统的实时更新和数据管理；* 电子海图系统的航行计划和导航功能。
3. 电子海图的使用技巧* 电子海图标绘与编辑；* 电子海图的三维显示与目标跟踪；* 电子海图的航线规划与安全深度控制；* 电子海图的GPS和自动导航系统的结合使用。
4. 电子海图的安全注意事项* 电子海图的错误判读和误用；* 电子海图数据的准确性和更新；* 电子海图系统的故障处理和紧急情况下的备用方案。
三、培训方法1. 理论讲解* 由资深航海专家对电子海图的相关知识进行系统讲解，包括理论知识和实际操作技能。
2. 实际操作* 利用模拟航行系统进行实际电子海图操作演练，包括航线规划、航速控制、目标跟踪等。
3. 案例分析* 结合真实案例，对电子海图在实际航行中的应用进行案例分析和讨论。
4. 考核评估* 对培训结束后的航海人员进行电子海图操作技能的考核评估，确保达到培训目标。
四、培训计划1. 培训对象* 拟定培训对象为船舶航海人员，包括船长、副船长、船舶引航员等。
2. 培训时间* 设定培训时间为每周工作日的下午时段，共计3个月时间。
电子海图显示与信息系统课程标准
《电子海图显示与信息系统》课程标准课程代码：13012701课程类型：理实一体课课程性质：必修课适用专业：航海技术总学时：20一、课程性质与作用电子海图显示与信息系统(ECDIS)操作运用课程通过讲授、讨论与实践操作，使驾驶员们能够掌握ECDIS的相关知识并能正确应用，增强航海的安全性。
本课程针对那些将在装备有ECDIS设备的船上值班的驾驶员，提供基本理论及ECDIS实际操作的培训。
培训包含所有安全相关的方面及为安全航海目的的操作控制等。
由于电子海图是一个还在不断开发完善的系统，同时又是一个很复杂的系统，包括各种传感器和自动控制等内容，所有其操作复杂，并有一定的潜在的问题。
理论方面的教学内容，如ECDIS数据的主要特性、ECDIS数据的内容和显示特性等，将会保持充分的深度以满足学员和培训的需要。
本课程的先导课程为《航海学》，后续课程为《毕业实习》。
二、课程目标通过本课程的学习，使学生或学员达到能通过海事局组织的培训合格证考试，使学生（员）能在各类航区航行的船舶上进行电子海图操作工作，达到驾驶员进行航线设计及航次计划管理、进行航行监控等实际工作能力水平。
㈠知识目标：掌握电子海图的基本操作方法，理解电子海图的相关国际标准，明确电子海图取代纸质海图的条件。
㈡能力目标：1、能在其航行值班中运用ECDIS。
他能操作ECDIS设备，使用ECDIS设备的航海功能，选择和评价所有相关的的信息并采取正确的行动。
2、能建立一个ECDIS相关的知识体系，包括ECDIS的安全操作，ECDIS 的数据，还有相关的局限性和潜在的危险等。
3、能操作所有的ECDIS基本航海功能，包括航路监控，也包括航路设计，还包括海图的更新与备份方法。
㈢素质目标：能分析所有的警报与指示，并评估其危险性。
他应该能够识别由于各种可能的错误管理带来的数据模糊、显示错误和数据不准确，并能够采取正确的措施与行动予以纠正。
三、课程设计理念与思路以岗位能力为核心确定课程目标：根据各类航区船舶驾驶员在电子海图操作：海图改正、航线设计、航线计划管理及航行监控工作上的要求，确定课程目标；以工作内容为依据确定教学内容：根据各类航区船舶驾驶员在电子海图操作：海图改正、航线设计、航线计划管理及航行监控工作上的要求，确定教学内容；以真实工作任务为载体设计学习情境：在模拟船舶工作情境（电子海图实验室）内进行电子海图的各项工作；以认知规律和职业成长规律序化教学内容：根据教育学的理念，结合高职高专大学生的具体情况及船舶工作的特殊性合理安排教学内容。
第一章 电子海图与电子海图系统
2.2 系统电子航海图SENC
系统电子航海图（SENC）系指一个数 据库，以制造商内部ECDIS格式由整个 ENC内容及其各次更新的无损转换而成。 该数据库由ECDIS用于显示生成的海图 和其他导航功能，等同于一张最新的纸 质海图。SENC还可包含航海人员增加 的信息和其他来源的信息。
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2.2 系统电子航海图SENC
有人把矢量海图称为 “ 智能化电子海图 ” 。
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1.1.2 光栅海图Raster Chart
光栅电子海图是指以栅格形式（也就是通常所说的图像方式）表示 的数字海图，国际标准的栅格电子海图被称为“Raster Navigational Chart（RNC）”目前世界上主要的RNC产品有：英国海道 测量局（UKHO）生产的ARCS和美国国家海洋及大气管理局（NOAA） 生产的RNC。 (1)光栅海图“忠实地”反映出纸海图上面所有的信息(如岸线、 等高线、水深点、障碍物等)，并且色彩、符号与传统纸海图保 持一致。航海人员对这种海图很有熟悉感，对他们进行培训较 容易，能较快掌握这种系统的使用方法。 (2)具有同纸海图一样的精度和可靠性，能完成标准导航任务， 而且信息更多。
现行版 Edition 1.1.1 – April 2012
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2.4 IHO制定的其他标准
（1）S-61《光栅航海图产品规范》（Product Specifications for Raster Navigational Charts）： 是RNC制作的主要标准，现行版为1999年1月第1版。
现行版Edition 3.1 - November 2000
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2.3 S-63《IHO 数据保护方案 》
该标准用于规范电子海图数据的分发与服务， 包括防盗版、防伪造、选择性存取、数据制 作者一致性和原型设备制造商一致性等条款， 是安全结构与操作规程的推荐性标准，使用 对象为数据生产者（海道测量部门）、 ECDIS/ECS设备制造商和最终用户。
电子海图显示与信息系统培训教材
第1章电子海图显示与信息系统概念1．1 引言电子海图显示与信息系统（ECDIS）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（ENS），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，随着各国官方电子航海图（ENC）逐步完备、标准ECDIS的出现以及IMO 对ECDIS的认可，ECDIS势必取代沿用了几百年的传统纸海图。
(2)VectorCharts矢量海图，是电子海图数据库的另一种形式，数字化的海图信息分类存储，因此可查询任意图标的细节(如灯标位置、颜色、周期等)，海图要素分层显示，使用者可根据需要选择不同层次的信息量(如只显示小于10m的水深)，并能设置警戒区、危险区的自动报警，还可以查询其他航海信息(如港口、潮汐、海流等)，有人称矢量海图为“智能化电子海图”。
(4)SENC系统电子导航海图，英文为SystemElectronicNavigationalChart，它是ECDIS内部的一个数据库。
这个数据库是为了恰当使用ENC而由ECDIS将其进行格式转换，同时通过恰当方法改正ENC，并且由航海人员注入其他航线信息，包括航线设计使用的点、线和区域以及ECDIS图库中的任何符号和文本注记信息。
SENC供ECDIS显示存取以及完成其他航海功能，且是ECDIS的一个组成部分，它还包含来自其他信息源的信息。
SENC是ECDIS中直接读取和显示的数据库，它是由ECDIS对ENC进行格式转换而得到的，目的是为了快速显示ENC。
SENC中包括ENC的所有信息，还可包括ENC的改正信息。
ENC、SENC和ECDIS三者的关系如图所示，SENC中只包括经常使用航线上的ENC，SENC是ECDIS从ENC中选取的，转换成本身的格式而产生的，与ENC有不同的数据组织格式。
电子海图显示与信息系统设计与实现
电子海图显示与信息系统设计与实现电子海图显示与信息系统设计与实现电子海图是目前航海领域中广泛使用的一种高科技工具，通过电子海图可以实现对船只航行情况、海域潜在危险物等信息的快速传递和准确把握。
为了更好的利用电子海图进行航行，需要对电子海图显示与信息系统进行设计和实现。
电子海图系统的设计重点是数据准确性和实时性。
在海洋环境中，船只的行进往往会受到环境因素的影响，例如海流、风浪等。
因此，在电子海图系统设计中，需要考虑这些影响因素，并提供相应的修正功能，以确保船只的位置信息和海图数据的精确性。
同时，为了保证信息的实时性，在系统设计中应当充分考虑到数据的采集和传输的速度，并且确保船只的位置信息和海图数据的同步更新。
在电子海图系统中，信息的全面展示也是一个重要的设计因素。
船只航行过程中，需要对其附近的环境因素进行快速判断和处理。
为此，系统必须能够提供完整的海图信息，并根据数据实时更新，为船只提供准确的航行信息和环境数据。
在具体的设计方面，可以提供多种方式，如高清、三维、并具有交互式的界面，使得船员能够根据自己的需要自由切换视角。
另外，在电子海图系统中，为了提高船员的工作效率，还可以为其提供一些便捷的功能。
比如，在导航过程中，如果需要从一个海向另一个海域进行航行，可能需要频繁地更换海图。
因此，在系统中可以设定“智能换图”功能，根据船只的位置、速度等信息自动更换海图。
同时在船只与危险物相近时，系统自动发出警告，为船员提供较为精准的警告信息，提高其应对突发情况的能力。
总结而言，电子海图系统的设计应该以数据准确性和实时性为优先，同时充分展示信息、提高工作效率和提高船员的安全性。
针对具体的航行情况，进行系统的个性化开发和定制，才能真正发挥电子海图信息系统的作用，为坚持海洋安全提供保障。
电子海图显示与信息系统——第三章电子海图显示与信息系统的航行功能
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(3)海图漫游:航海人员应能利用鼠标或轨迹球通过简单的操 作实现显示区域的变换, 该操作称之为海图漫游。如有些 ECDIS, 在某种状态条件下点击左键, 则按当前比例尺显示以 点击点为中心的地理区域。此外, 航海人员还应可以精确输人
(1)放大:当前海图中心不变, 根据缩放比率放大显示, 即海 图范围变小。
(2)缩小:当前海图中心不变, 根据缩放比率缩小显示, 即海 图范围变大。
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(3)预设比例尺级别:当前图中心不变, 根据选择的常用比例尺 级别, 快速变换显示。有些ECDIS允许航海人员手动输入具 体的比例尺值。
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6.变换显示海区 在航线设计或航行监控阶段, 航海人员可能会根据需要查看
当前没有显示的地理区域的情况, 以便进行航线的延展设计和 对前方水域的查看, 确保航行安全。 ECDIS一般可通过以下四种方式实现。
(1)比例尺变换:通过改变显示比例尺来增大或缩小显示的 地理范围, 从而实现海图显示区域的变换。
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பைடு நூலகம்
7.显示内容的选择 ECDIS应能显示所有SENC信息, 并将在航线设计和航行
监控时显示的SENC信息分为三类:基础显示、标准显示和其 他信息。IMO ECDIS性能标准同时还要求ECDIS应能在任 何时候仅靠操作员的单一操作即可提供标准显示。当一幅海 图最初在ECDIS上显示时, 应当使用SENC中显示区域的最大 比例尺的数据提供标准显示。从ECDIS显示中应能灵活地增 加或删除ECDIS显示的信息, 但不能删除基础显示的信息。 IHO S-52同时也规定航海人员应能够通过单独操作增加或删 除标准显示或其他信息中的某项内容。如果消除标准显示中 的信息种类以按指定规格显示, 对此应有永久标示。ECDIS 在关闭或断电后打开时, 应恢复至最近手动选择的显示设置。
最新电子海图培训计划
最新电子海图培训计划1. 培训目的随着科技的不断发展，电子海图在航海领域的应用越来越广泛。
为了提高船员对电子海图的使用能力，提升航海安全水平，本培训计划旨在对船员进行电子海图的系统培训，使他们能够熟练、准确地使用电子海图进行航行和导航。
2. 培训内容（1）电子海图的基本知识：包括电子海图的定义、特点、使用范围、优势等。
（2）电子海图的安装与设置：包括电子海图软件的安装、设置基本参数、更新等步骤。
（3）电子海图的功能介绍：包括电子海图的图层、点标、航道等各种功能介绍。
（4）电子海图的操作技巧：包括电子海图的放大缩小、旋转、快速搜索等操作技巧。
（5）电子海图的应用实践：包括使用电子海图进行航行规划、航迹记录、危险区避让等实际应用。
3. 培训对象所有从事航海工作的船员，包括船长、副船长、导航官、海事人员等。
4. 培训方法（1）理论学习：通过讲解、展示视频等形式，传授电子海图的基本知识和操作技巧。
（2）实践操作：通过模拟航行环境，让学员亲自操作电子海图软件，学习使用电子海图进行航行和导航。
（3）案例分析：通过实际航行案例，让学员分析电子海图在航行中的使用，提高他们的应用能力。
5. 培训时间本培训计划为期两周，每天8小时，共计80个学时。
6. 培训地点培训地点设在船舶培训基地或航海学院的计算机教室，确保学员能够有足够的电脑设备进行实际操作。
7. 培训师资培训师资需具备丰富的航海实践经验和教学经验，能够熟练操作各种电子海图软件，对电子海图的应用有深入的理解和掌握。
8. 培训考核培训结束后，将对学员进行理论知识和实际操作的考核，通过考核合格的学员将获得电子海图培训结业证书。
9. 培训成果通过本培训计划，学员将掌握电子海图的基本知识和操作技巧，提高航海安全意识，能够熟练使用电子海图进行航行和导航，提高航行的准确性和安全性。
10. 培训费用本培训计划的费用由船舶培训基地或船舶管理公司承担，学员无需支付任何费用。
11. 培训后续培训结束后，学员可根据实际需求进行进一步的电子海图应用培训，以提高自身的专业水平和竞争力。
基于AIS的电子海图导航系统设计与实现
系统设计
国际标准电子海图显示系统的设计主要包括以下方面：
1、架构设计：ECDIS主要由数据接收模块、数据处理模块、图形渲染模块和 用户交互模块组成。数据接收模块负责从外部源获取各种航行数据，数据处理 模块对数据进行处理和解析，图形渲染模块将处理后的数据以图形化形式呈现， 用户交互模块则方便用户进行各种操作。
2、系统架构设计
基于AIS的电子海图导航系统主要包括数据采集、数据处理、数据显示和通信 模块。数据采集模块通过串口通信方式接收AIS设备发送的数据；数据处理模 块对采集到的数据进行处理和解析，提取出船舶的位置、航向、航速等信息； 数据显示模块将处理后的数据在海图上实时显示；通信模块用于与其他船舶和 岸上指挥中心进行信息交换。系统架构如下图所示：
4、系统集成实现：ECDIS需与船舶的其他航行设备（如GPS、AIS等）进行集 成，以实现数据的实时共享和同步。此外，还需开发与航海通告系统、航标系 统的接口，以便及时获取相关航行信息。
4、系统集成实现：ECDIS需与船 舶的其他航行设备（如GPS、AIS 等）进行集成
1、测试方案：采用仿真测试和实船测试两种方案，以验证系统的各项功能和 性能指标。
一、系统设计
1、需求分析
基于AIS的电子海图导航系统需要具备以下功能： （1）实时接收和处理AIS 设备发送的位置、航速、航向等信息； （2）提供实时海图显示，包括船舶位 置、航向、航速等； （3）支持船舶的自动导航和控制系统； （4）提供实时 通信功能，包括与其他船舶和岸上指挥中心的信息交换； （5）支持航海计划 的制定和管理； （6）提供船舶交通流量统计和预警功能。
3、业务处理流程
系统运行流程如下： （1）S设备将船舶的位置、航向、航速等信息通过串口 通信发送到数据处理模块； （2）数据处理模块接收数据并进行处理和解析， 提取出船舶的关键信息并存储到数据库中； （3）前端界面通过WebSocket通 信协议实时获取数据库中的数据并在海图上显示； （4）用户可以通过前端界 面输入航海计划的相关信息并发送到后端； （5）
第一章 电子海图与电子海图系统
第一章 电子海图与电子海图系统
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第一节 电子海图与标准电子海图 1.1 矢量海图与光栅海图 1.2 ENC与RNC
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1.1.1 矢量海图Vector Chart
矢量电子海图Vector chart是指以矢量形式（也就 是通常所说的图形方式）表示的数字海图。 数字化的海图信息分类存储， 可以查询任意图标的细节（如灯标的位置、颜色、 周期等）， 海图要素分层显示，使用者可以根据需求选择不 同层次的信息量（例如只显示小于10米 的水 深）， 能设置警戒区、危险区的自动报警，还可以查询 其他航海信息（如港口设施、潮汐变化、海流矢 量等）。
现行版 Edition 1.1.1 – April 2012
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2.4 IHO制定的其他标准
（1）S-61《光栅航海图产品规范》（Product Specifications for Raster Navigational Charts）： 是RNC制作的主要标准，现行版为1999年1月第1版。
1. IMO ECDIS性能标准
在2009年1月1日或以后安装的ECDIS设备， 符合不低于MSC.232(82)所规定的性能标 准；
在1996年1月1日或以后但于2009年1月1 日以前安装的ECDIS设备，符合不低于经 MSC.64(67)决议和MSC.86(70)决议修正 的A.817(19)决议附件所规定的性能标准。
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官方海图
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1.2.2 电子航海图ENC
非标准电子海图相对标准电子海图（ENC）存 在着明显的缺陷，主要有： （1）不是官方海道测量机构制作的，不能 保证数据的权威性。 （2）不直接从事海道测量，数据的现势性 不能得到保证。 （3）通用性较差。 在航海领域常用的非标准电子海图主要有 CMap 公司的 CM93 数据、Transas公司的 TX97 数据和美国国家地理空间情报局（NGA）生产 的数字航海图（Digital Nautical Chart 简称 DNC）。
航海学(8)(电子海图)
和传递。
三、主要电子海图提供商
1.英国水道测量局
2.挪威C-MAP公司
3.英国船商有限公司
4.德国Seven
CS公司 5.中国人民解放军海军司令部航海保证部
2.电子海图显示与信息系统的功能
⑴海图显示
⑵海图作业 ⑶海图改正 达信息处理
⑺航路监视 ⑻航行记录
2.电子海图显示与信息系统的主要优点
⑴海图信息的选择显示
⑵海图改正简单易行
⑶海图附加资料的提供 ⑷船舶驾驶自动化水平的提高 ⑸提高航行安全性 ⑹海图数据存储在磁盘或光盘中，易于保管
第八节 电子海图
一、电子海图及其系统
1.电子海图及其分类 ⑴按制作方法分 ①矢量化海图(vector charts) ②光栅扫描海图(raster charts) ⑵按数据库结构分 ①有边界电子海图 ②无边界电子海图
2.电子海图系统(Electronic Chart System,ECS) 是一种集成式的导航系统，它在使用电子海图的基 础上，完成综合的船舶驾驶任务。 3.国际标准与规定 ⑴国际水道组织(IHO)关于电子海图及系统标准 ①关于ECDIS的海图内容与显示方面的规定(S-52) ②数子化水道测量数据的传送标准(S-57) ③数据保护方案(S-63) (2)国际海事组织(IMO)制定ECDIS性能标准 (3)国际电工委员会(IEC)制定ECDIS硬件性能和测试 标准
二、电子海图显示与信息系统(ECDIS)
1.电子海图显示与信息系统的组成P59
⑴硬件部分:符合S-52标准要求的船用计算机系统。 ⑵软件构成
电子海图
电子海图理论课一：电子海图与电子海图系统1.1 电子海图定义与种类矢量电子海图Vector chart是指以矢量形式（也就是通常所说的图形方式）表示的数字海图。
数字化的海图信息分类存储，可以查询任意图标的细节（如灯标的位置、颜色、周期等），海图要素分层显示，使用者可以根据需求选择不同层次的信息量（例如只显示小于10米的水深），能设置警戒区、危险区的自动报警，还可以查询其他航海信息（如港口设施、潮汐变化、海流矢量等）。
有人把矢量海图称为“智能化电子海图”。
光栅电子海图是指以栅格形式（也就是通常所说的图像方式）表示的数字海图，国际标准的栅格电子海图被称为“Raster Navigational Chart（RNC）”目前世界上主要的RNC产品有：英国海道测量局（UKHO）生产的ARCS和美国国家海洋及大气管理局（NOAA）生产的RNC。
(1)光栅海图“忠实地”反映出纸海图上面所有的信息(如岸线、等高线、水深点、障碍物等)，并且色彩、符号与传统纸海图保持一致。
航海人员对这种海图很有熟悉感，对他们进行培训较容易，能较快掌握这种系统的使用方法。
(2)具有同纸海图一样的精度和可靠性，能完成标准导航任务，而且信息更多。
(3)光栅海图的数字信息文件是一种图像文件，形成过程简单、可行。
这些信息未经分门别类，因此不能对光栅海图进行查询式操作(如查询本船周围某一个距离内的危险物情况，本船周围水深情况等)。
(4)当加入其他信息时，图像变得杂乱无章。
(5)不能任意旋转海图方向，不能提供自动深度报警。
(6)一般比矢量海图占用空间大。
光栅电子海图矢量电子海图优点制作工艺简单、成本低存储量小、显示速度快、精度高、能够支持多种智能化功能缺点是纸质海图的翻版，不具有智能化制作工艺复杂、成本高作用和地位辅助地位，在没有矢量电子海图的海域作为补充使用主导地位电子航海图ENCIMO MSC 232（82）性能标准对ENC的定义为：“电子航海图（ENC）系指由政府，或政府授权的航道测量机构或其他相关政府机构发布的与ECDIS一起使用的数据库，其内容、结构和格式都已标准化，并符合IHO标准。
电子海图显示与信息系统设计与实现
电子海图显示与信息系统设计与实现电子海图显示与信息系统是指通过电子设备来展示海图，并利用相关信息系统技术实现更加便捷的数据查询与分析。
在近年来，随着计算机技术和通讯技术的迅速发展，电子海图显示与信息系统已经成为航海、渔业等海洋行业的必备工具之一，也对海洋产业做出了重要的贡献。
电子海图显示与信息系统的设计或实现主要分为以下几个方面：1. 海图数据处理与分发技术。
首先，需要收集和整理各种海图数据，并通过有效的技术手段实现数据的可视化输出。
此外，针对不同行业的需求，还要根据海域环境和航行安全要求，对海图数据进行特定处理，例如添加警示标识、标注水深、海底地形等。
2. 电子设备与软件开发技术。
随着科技的进步，现如今的电子设备越来越先进，但相应的硬件和软件研发也面临了挑战。
针对不同领域，要求开发不同的设备和软件，以满足高效、精确、稳定的海图显示和数据处理需求。
3. 数据网络与通讯技术。
电子海图显示与信息系统需要实现实时互联、地图实时更新等功能，具有高速稳定的数据传输网络和通信系统是重要保障和基础设施。
在设计和实现电子海图显示与信息系统时还需要关注以下问题：1. 加强数据安全保障。
海图数据通常是高度机密的，严格控制数据的安全就显得尤为重要。
加密传输、数字签名、权限控制、备份等技术应该得到充分考虑。
2. 用户体验的改善。
随着科技的发展，越来越多的用户对系统的效率、交互性和可用性提出了更高的要求。
在海图应用中，用户要求系统界面简洁、易用、功能完备，为用户提供快捷、高效的操作体验。
总的来说，电子海图显示与信息系统已经成为海洋行业经济发展不可或缺的一部分，对于保障海上交通的安全，推动港口物流的发展和推进新型海洋业务的开展发挥了重要作用。
未来，在数据技术的不断革新和海洋行业需求的不断提升下，电子海图显示与信息系统的设计与实现也将会有更加广阔的发展前景。
电子海图教（学）案电子海图系统方案
电子海图教（学）案电子海图系统方案第一章电子海图与电子海图系统第一节电子海图与标准电子海图随着计算机技术与航海技术的不断发展，产生了以数字形式表示的海图以及各种电子海图应运系统。
它们的出现是水道测量领域的一场新技术革命，使海图研究，生产以及使用跨入了一个新的纪元，也促使航海自动化迈上新的台阶。
所谓的电子海图（Electronic chart, EC）是在显示器上显示出海图信息和其他航海信息，所以也称“屏幕海图”。
电子海图及其应用环境组成电子海图系统。
一、电子海图电子海图是描述海域地理信息和航海信息的数字化产品，主要涉及海洋及其毗邻的陆地。
详细的描述了岸形、岛屿、礁石、浅滩、沉船、水深、地质、助航标志、潮流、海流等航海所需的资料。
电子海图按照制作方法可分为矢量电子海图和光栅电子海图两大类。
（一）矢量电子海图（Vector Charts）以矢量形式表示的数字海图。
海图中的每个要素是以点、线、面等几何图形的形式存储在电子海图数据文件中、具有存储小、显示速度快、精度高、支持智能化航海等优点。
用户查询电子海图中任意图标的细节（如灯标、颜色、周期）可根据需要有选择的显示不同的层次信息（如只显示小于10M的水深点）。
矢量电子海图与其他的船舶系统相结合，能提供警戒区、危险区等自动报警功能。
矢量电子海图被称为“智能电子海图”。
（二）光栅电子海图（Raster Charts）以光栅形式表示的数字海图,通过对纸质的海图的一次性扫描，形成单一的数字信息文件；以像素的排列反映海图中的要素，依靠眼睛识别航海要素。
因此，光栅电子海图被认为是纸质海图的复制品，它包含的信息（如岸线、水深等）如纸质海图一一对应。
光栅电子海图也可与定位传感器（如GPS）连接，但由于光栅电子海图制作原理上的局限性，光栅电子海图不能够提供选择性的查询和显示功能（如查询某一海图要素特征，或隐去某类海图要素特征等）。
光栅电子海图被称为“非智能电子海图”。
目前，电子海图以矢量电子海图为主，光栅电子海图是在没有矢量电子海图的海域作为补充使用。
航海仪器之电子海图显示与信息系统教材(PPT57页)
Raster 或Vector)制成的海图文件，由海图 在船上能够对系统的主要功能进行测试，如果有故障要能够报警或显示。
4 船舶、航线、航迹的显示
显示系统打开和显示。 ECDIS能通过AIS 的数据传输出自己的航路信息。
(4)改正服务单元包括及时的电子海图改正 手段。
矢量电子海图是指以矢量形式(图形方式) 表 示的数字海图。
在矢量电子海图中，通过点、线、面等几 何图元的形式描述出海域中要素的位置信 息，同时每个几何图元又具有一定的特征 属性，以此来反映出海域的真实状况。
一、电子海图与电子海图系统
（二）电子海图系统 电子海图系统，英文为Electronic Chart
一、电子海图与电子海图系统
（三）电子海图显示与信息系统 1. 系统组成及硬件要求 ECDIS系统由主计算机系统、电子海图数
据库及其改正、输入传感器、输出终端设 备等四个基本部分组成。其结构如图3.2所 示：
一、电子海图与电子海图系统
（1）主计算机 主计算机是电子海图应用系统的核心部件，
我们可以利用它进行大量的计算、逻辑推 理和信息流程的控制。例如：海图作业； 电子海图的显示和修改；接收、处理和管 理各种导航传感器的信息等。另外它的一 个重要作用是对计算机图形（图像）的处 理。
一、电子海图与电子海图系统
（2）ENC及改正 电子航行图（ENC），是指内容、结构和格式是
标准化的（S-57），由官方授权发行的和ECDIS 一起使用的数据库。ENC包括安全航行需要的所 有海图信息，也可包括纸质海图上没有包含的补 充信息，这些可被视为安全航行所需要的。
电子海图显示与信息系统（ECDIS）
电子海图课件大连版ECDIS
05
大连版ecdis的未来发展展望
技术创新与升级
01
02
03
引入人工智能技术
利用人工智能算法对电子 海图数据进行自动化处理 ，提高数据精度和更新速 度。
增强现实技术应用
结合增强现实技术，将电 子海图与现实环境相结合 ，提供更直观、立体的导 航体验。
云计算技术的集成
通过云计算技术实现电子 海图数据的分布式存储和 计算，提高数据处理能力 和响应速度。
电子海图具有高精度、高分辨率 、易于更新和维护、方便检索和 查询等特点。
电子海图的发展历程
起步阶段
20世纪80年代，随着计算机技术的发展，电 子海图开始出现。
发展阶段
20世纪90年代，电子海图技术逐渐成熟，并 开始应用于航海领域。
普及阶段
进入21世纪，电子海图已经成为航海领域的 主流导航工具，广泛应用于船舶导航、海洋 调查、渔业等领域。
应用领域的拓展
海洋科学研究
拓展电子海图在海洋科学 研究领域的应用，为科研 人员提供更准确、全面的 海洋数据支持。
海洋救援与安全
加强电子海图在海洋救援 和安全领域的应用，提高子海图在海洋旅游 产业的应用，为游客提供 更加便捷、丰富的海洋旅 游体验。
对海洋产业的推动作用
促进海洋经济的可持续发展
通过技术创新和应用拓展，推动海洋产业的转型升级，实现海洋 经济的可持续发展。
提高海洋资源开发效率
利用电子海图提供的高精度数据支持，提高海洋资源开发效率，降 低成本和风险。
增强国际竞争力
通过发展具有自主知识产权的电子海图技术，提升我国在国际海洋 产业领域的竞争力。
感谢您的观看
精度
电子海图的精度较高，尤其是大连版ecdis，其数据来源经过 严格审核，精度符合国际标准，能够满足各种航海需求。
电子海图
第八节 电子海图一、电子海图及其系统一、电子海图及其系统1、电子海图及其分类（1）按制作方式分①矢量化海图(vector charts):是将数字化的海图信息分类 存储的数据库，使用者可以选择性地查询、显示和使用数 据，并可以和其它船舶系统相结合，提供诸如警戒区、危 险区的自动报警等功能。
②光栅扫描海图(raster charts):通过对纸质海图的光学扫 描形成的数据信息文件，可以看作是纸质海图的复制品， 因此不能提供选择性地查询和显示功能。
（2）按数据库结构分①有边界电子海图:有边界海图数据库是一张纸质海图通过数字化处理后建立的数据库，这种海图数据库的建立方 法比较简单，但其显示的海图是与纸质海图一样有边界的。
②无边界电子海图:在目前还没有统一的全球性或大范围的数据库的情况下，无边界电子海图是通过多张相连海图 的数字化处理得到的。
电子海图的比例尺反映了电子海图的精度，由纸质海 图经过数字化处理形成的电子海图的比例尺不能大于原纸 质海图的比例尺。
无边界海图数据库的海图显示是窗口形式，显示的电子海 图的范围象窗口一样可以连续地上下左右移动，见下图。
2、电子海图系统电子海图系统(ECS)是一种集成式的导航 信息系统，它在使用电子海图的基础上，完 成综合的船舶驾驶任务。
国际海事组织和国际水道测量组织经过 广泛地分析、研究和实验，在总结多功能船 用电子海图系统的结构、功能和应用的基础 上，提出了电子海图显示与信息系统(ECDIS) 的概念，制定了相应的标准。
二、电子海图显示与信息系统二、电子海图显示与信息系统1、电子海图显示与信息系统的组成电子海图显示与信息系统的组成分为硬件部分和软件 部分，如图所示。
2、电子海图显示与信息系统的功能（1）海图显示（2）海图作业（3）海图改正（4）定位及导航（5）航海信息咨询（6）雷达信息处理（7）航路监视（8）航行记录3、电子海图显示与信息系统的主要优点（1）海图信息的选择显示（2）海图改正简单易行（3）海图附加资料的提供（4）船舶驾驶自动化水平的提高（5）本质性地提高航行安全性（6）海图数据存储在磁盘或光盘中，便于保管和传 递，不象纸质海图那样需要大量的库存与相应的库房。
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第一章电子海图与电子海图系统第一节电子海图与标准电子海图随着计算机技术与航海技术的不断发展，产生了以数字形式表示的海图以及各种电子海图应运系统。
它们的出现是水道测量领域的一场新技术革命，使海图研究，生产以及使用跨入了一个新的纪元，也促使航海自动化迈上新的台阶。
所谓的电子海图（Electronic chart, EC）是在显示器上显示出海图信息和其他航海信息，所以也称“屏幕海图”。
电子海图及其应用环境组成电子海图系统。
一、电子海图电子海图是描述海域地理信息和航海信息的数字化产品，主要涉及海洋及其毗邻的陆地。
详细的描述了岸形、岛屿、礁石、浅滩、沉船、水深、地质、助航标志、潮流、海流等航海所需的资料。
电子海图按照制作方法可分为矢量电子海图和光栅电子海图两大类。
（一）矢量电子海图（Vector Charts）以矢量形式表示的数字海图。
海图中的每个要素是以点、线、面等几何图形的形式存储在电子海图数据文件中、具有存储小、显示速度快、精度高、支持智能化航海等优点。
用户查询电子海图中任意图标的细节（如灯标、颜色、周期）可根据需要有选择的显示不同的层次信息（如只显示小于10M的水深点）。
矢量电子海图与其他的船舶系统相结合，能提供警戒区、危险区等自动报警功能。
矢量电子海图被称为“智能电子海图”。
（二）光栅电子海图（Raster Charts）以光栅形式表示的数字海图,通过对纸质的海图的一次性扫描，形成单一的数字信息文件；以像素的排列反映海图中的要素，依靠眼睛识别航海要素。
因此，光栅电子海图被认为是纸质海图的复制品，它包含的信息（如岸线、水深等）如纸质海图一一对应。
光栅电子海图也可与定位传感器（如GPS）连接，但由于光栅电子海图制作原理上的局限性，光栅电子海图不能够提供选择性的查询和显示功能（如查询某一海图要素特征，或隐去某类海图要素特征等）。
光栅电子海图被称为“非智能电子海图”。
目前，电子海图以矢量电子海图为主，光栅电子海图是在没有矢量电子海图的海域作为补充使用。
二、标准的电子海图随着电子海图的发展，相关国际组织通过制定标准规范和统一的电子海图的数据格式，随之产生了标准的光栅电子海图和矢量电子海图，即光栅扫描航海图和电子航海图。
（一）光栅扫描航海图（Raster Navigational Chart, RNC）符合国际水道测量组织（IHO）《光栅海图产品规范》S-61的光栅电子海图，是通过国家水道部或国家水道部授权出版的海图数字扫描而成，并与显示系统结合提供连续的自动定位功能的电子海图。
RNC具有以下属性：（1）由官方纸质海图复制而成；（2）根据国家标准制作；（3）内容的保证由发行数据的水道测量局负责；（4）根据数字化分发的官方改正数据进行定期改正。
RNC通常用于单一的海图或海图集的一些标准中。
目前世界上主要的光栅扫描航海图产品有英国水道测量局（UKHO）生产的ARCS和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）生产的RNC等。
（二）电子航海图（Electronic Navigational Chart , ENC）ENC是完全符合相关国家标准的，由政府或授权的航道测量机构或相关政府机构发布的与ECDIS一起使用的数据库，具有标准化的内容，结构和格式。
ENC包含安全航行所需的所以海图信息，并可包含如航路指南等纸质海图上没有但安全航行所需的补充信息。
ENC具有以下属性：(1)内容基于主管水道测量局的原始数据或官方海图；(2)根据国际标准进行编码和编制；(3)基于WGS84坐标系；(4)内容的保证由发行数据的水道测量局负责；(5)由主管的水道局负责发行；(6)根据数据化分发的官方改正数据进行定期的改正。
通常所说的标准电子海图就是指ENC。
不符合的标准的电子海图，以及由非官方机构自己数据格式制作的电子海图属于非标准的电子海图。
相对于标准的电子海图（ENC）非标准电子海图存在如下缺点，给用户带来航行安全隐患。
（1）不是官方水道测量机构制作，不能保证数据的权威；（2）不直接从事水道测量，不能保持数据的实时更新；（3）通用性较差。
目前，航海上通常用的非标准电子海图主要是罗威C-Map公司的CM93数据、英国商船（Transan）公司的TX97数据和美国国家地理空间站情报局(NGA)生产的数字航海图（Digital Nautical chart, DNC））.美国标准的ENC主要由另一家官方水道测量机构-----美国国家海洋和大气管理局（NOAA）生产制作。
第二节电子海图应用系统电子海图，无论是矢量电子海图还是光栅电子海图，都只是将海上空间信息按照数据的方式进行组织和存储而形成的数据文件，无法单独使用。
电子海图需要与电子计算机、通导设备、应用系统软件等相结合，实行信息显示、船位标绘、船位标绘、航线设计等导航功能。
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）。
电子海图应用系统种类很多，目前主要是有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）一、电子海图显示与信息系统电子海图显示与信息系统（Electronic Chart Display and Information System, ECDIS）是指一种有足够备用装置，符合经修正的1974年SOLAS公约第V/19条和第V/27条要求的最新航行信息系统，可有选择的显示系统电子海图（SENC）信息及航行传感器的位置信息，帮助用户进行航线设计和航行监控，及显示其他相关航行信息。
二、系统电子航海图快速显示ENC，将ENC及其更新数据无损的转换成制造商内部ECDIS格式后形成的数据库。
如图所示。
在ECDIS中将ENC进行格式转换，并综合用户手动改正信息和其它来源信息,形成SENC,显示设备直接读取和显示SENC.电子海图显示设备↓↑电子航海图→转化→系统电子海图←改正信息ENC SENC ←其它信息ECDIS三、电子海图系统电子海图系统（Electronic Chart System ,ECS）是指用于显示官方或非管方矢量电子海图或光栅电子海图数据库，但不符合ECDIS相关国际标准的电子海图显示系统。
ECS也可具有各种导航应用功能。
ECS和ECDIS之间并没有明显的区界限，就显示界面而言，一个性能完善的ECS与ECDIS无本质区别。
对ECS的相关要求略低于ECDIS，ECDIS中某些必备功能（如临时标绘）在ECS中并不强制要求。
ECS可以使用非官方、非S-57格式的海图数据库，而ECDIS必须使用官方电子航海图（ENC）四、光栅海图显示系统光栅海图显示系统（Raster Chart Display System, RCDS）是一种航行信息系统，可显示航行传感器提供的位置信息来帮助用户计划航线和监控航线，也可显示其他相关信息。
与ECS相似，为了快速显示海图数据和实现其它导航功能。
RCDS先对RNC及更新数据进行格式转化，再生成新的数据库，即系统光栅海图（System Raster Navigational Chart, SRNC）。
RCDS有以下局限性：（1）光栅扫描海图为边界海图，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，但可以由用户加入信息的方式产生某些报警功能（如船舶的安全等深线、孤立危险物等）;（3）海图基准面和投影可能与NEC不同；（4）海图上的特征不能被简化或移除以满足某些特定航行要求，如雷达信息的叠加;(5) 光栅扫描海图应以其纸质海图的比例尺显示，过分的放大或缩小会严重降低RCDS的性能；（6）RCDS的海图变向显示会影响海图资料的读取；（7）不能对海图物标的附加信息进行选择性查询；（8）不能设置和高亮显示安全等深线或水深点；(9)基于光栅扫描海图，不同的颜色可能用于显示类似的海图信息，也可能出现白天和夜间颜色的不同。
第三节电子海图系统相关标准一、ECDIS相关国标标准目前，ECDIS相关国标标准主要有五个：IMO ECDIS性能标准：IHO S-52，即ECDIS的海图内容和显示规范：IHO S-57，即数字化水道测量数据传输标准；IHO S-63，即数据保护方案；国际电工委员会（International Electrotechnical Commission,IEC）的IEC 61174，即ECDIS硬件设备性能和测试标准。
此外，IHO也制定了一些关于电子海图其他方面的配套标准。
（一）IMO ECDIS性能标准1995年11月，IMO第19届大会正式通过A.817（19）号决议“IMO ECDIS性能标准”（Performance Standard for Electronic Chart and Display System ,ECDIS）此后在1996年11月海安会通过MSC.64（67）决议增加了性能标准附件6“ECDIS 备用装置要求”1998年MSC.86(70)决议增加了附件7“RCDS操作模式”。
2006年12月通过了MSC.232(82),对标准进行了全面的修订，使之成为现行的“IMO ECDIS性能标准”，俗称为IMO PS。
IMO ECDIS性能标准给出了ECDIS的定义、适用范围、提供和更新海图信息、操作和功能要求、比例尺、其他航行信息显示、显示模式和邻近区域的生成、颜色和符合、显示要求、航线设计、航路监控和航程记录、计算和精度、性能试验、故障报警指示、备用装备、与其他设备连接。
电源等内容。
该标准有7 个附件；附件1：制定标准时所参考的其他标准；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术语及其缩写；附件4：ECDIS在航线设计和航路监控过程中自动检测到的特殊地理区域；附件5：ECDIS的报警指示的形式和内容；附件6：ECIDS 备用装置的要求；附件7：RCDS操作模式的相关要求。
MSC.232(82) 建议各国政府确保：（1）在2009年1月1日及以后安装的ECDIS设备，符合不低于本决议附件所规定的性能标准；（2）在1996年1月1日之2009年1月1日期间安装的ECDIS设备，符合不低于MSC.64(67) & MSC.86(70)决议修正的A.817(19)决议附件所规定的性能标准。
（二）IHO关于ECDIS的相关标准IHO一直致力有关海图与航海出版物规范、海图符号规格及其显示等方面的标准化工作。
目前IHO制定的关于ECDIS的标准主要包括：1.IHO S-52IHO S-52是IHO 关于电子海图的内容和ECDIS显示方面的标准（IHO Specifications for Chart Content and Display Aspects of ECDIS）,现行版为2010年3月第6版。