电子海图(ECDIS)规范与使用的探讨

电子海图（ECDIS）规范与使用的探讨电子海图显示与信息系统（ECDIS）被认为是继雷达/ARPA和AIS之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。

它要求多种设备与之相连接并显示相关指标的特殊性，必然就产生了比较复杂的规范，所以在使用该设备时要在规范要求范围内正确使用。

电子海图具有多种功能，可以让航海工作人员减轻许多工作量，并提早获取船舶安全信息，但是如果使用不恰当，忽略了它的局限性，也会导致严重的后果。

标签：电子海图显示与信息系统（ECDIS）；海图显示；海图保密前言从最初纸海图的简单电子扫描复制品到过渡性的电子海图系统，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，还能提供综合航海有关的航线设计与航程监控等各种信息，有效地防范各种险情。

1 海图规范与电子海图密切相关的三个国际组织是国际海事组织（IMO），国际航道测量组织（IHO）和国际电工委员会（IEC）。

目前ECDIS相关国际标准主要由五个：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 Electro-technical 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。

除了以上所提的规范之外还有名目繁多的术语，诸如Raster，Vector，ENC，ECDIS，ECS，ARCS，RCDS等等。

2 海图特点2.1 海图分类从海图的类型上对海图进行分类可将海图分成矢量海图（Vector chart）和光栅海图（Raster chart）。

Raster和Vector的关系：电子海图的最终使命是取代传统的纸海图。

光栅海图显示系统（raster chart display system，RCDS）属于一种航行信息系统，使用海图库是光栅形式的海图，通过对纸海图的一次性扫描，形成单一的数字信息文件。

光栅海图可以看作是纸海图的复制品，包含的信息（如岸线、水深等）与纸海图一一对应，可定期改正，可与定位传感器（如GPS）接口，但使用者不能对光栅海图进行询问式操作（如查询某一海图要素特征，或隐去某类海图要素等），因此有人称光栅海图为“非智能化电子海图”。

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设备，符合规则可有选择地显示系统电子航海图信息及航行传感器的位置信息，能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。

他使用的海图数据库是按照数字化的矢量海图信息分类存储，因此可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，使用者可根据需要选择不同层次的信息量（例如只显示小于5米的水深），并能设置前方属于警戒区、危险区时自动报警，还可查询其他航海信息（如港口设施、潮汐变化、海流矢量等），矢量海图又称为“智能化电子海图”。

海图系统的分类中更具有争论的是官方海图还是非官方海图。

官方电子海图（Electronic Navigational Charts，ENCs）是指国家海道测量机构按国际海道测量组织（International Hydrographic Organization，IHO）颁布的《数字式海道测量数据传输标准》（Transfer Standard for Digital Hydrographic Data，S-57）制作的矢量电子海图。

官方电子海图是由海道测量机构或其他相关政府机构制定的，只有国家海道测量机构或授权其国家海域的电子海图生产商可以生产。

其他机构或单位以及商业机构生产的基本上都属于非官方海图，在市面上以及在海上已经有相当多用户正在使用如英国船商和C-MAPS公司的产品。

这些公司生产的ECDIS 可以通过各种途径获取了产品在IMO的认证，但是对海图而言，还是很难保证海图中的数据是否真正属于官方的可信度。

电子海图具有传统纸海图无法比拟的优點，所以IMO在马尼拉公约中以公约形式规范了在航运界中的重要性。

一套性能完善的电子海图系统可以进行自动航线设计，航向航迹监测，类似“黑匣子”功能的自动存储本船航迹和自动标绘ARPA目标，历史航程重新演示，航行自动警报（如偏航，误入危险区等），快速查询各种信息（如航标，水文，港口，潮汐，海流等），船舶动态实时显示（如船位，航速，航向，转向率等），与其它航海仪器进行数据与信息交流，将雷达/ARPA/AIS的回波图象（如目标船矢量及岸线）叠显在海图上。

2.2 海图更新在计算机技术高速发展的今天，更新出版一幅新版纸海图变得非常容易，新图出版的频率也逐渐加大。

对于电子海图来说，这种更新速率将更加明显，他仅需将更新的内容加入ENC中，一幅新版ENC即可产生。

假设一条船由欧洲开往澳大利亚，途中将有数百幅新版ENCs产生，这意味着船长在抵达目的港后需花费十多个小时将数百幅新版ENCs装到他的ECDIS系统中。

这对于靠港时间短暂、且人手精简的现代化船舶来说，船长若按照S-57逐步地将新版海图进行更新的话，他将陷入困境。

2.3 数据加密许多国家的水道测量部门按照S-63对ENC进行加密，这就使得非常复杂的系统变得更加复杂，因为加密后的ENC文件大都已经不再符合IHO S-57的传输标准了，此方的加密对彼方而言，必须知道秘钥，否则根本无法阅读与显示。

假如应用统一的标准使得加密后的ENCs必须满足IHO S57标准，另一种方法就是在S-57标准之中就包含了ENCs加密系统。

因此为防止非法拷贝，可对SENC （而非ENC）进行加密，即可有效地避免与IHO S-57标准发生冲突，发行机构可以直接向船上提供SENC数据。

3 规范来源电子海图系统被视为继雷达、GPS和卫星通讯之后又一项新技术革命，IMO 和IHO一直力图把它放在一个恰如其分的位置上。

IMO和IHO之所以选择矢量海图并推广ECDIS，其目的是要规范与技术相结合，这样才可以避免“技术超前于规范”或者“技术与规范不匹配。

”电子海图可以看成是三个国际组织针对ECDIS的不同分工，即IMO负责ECDIS显示界面，IHO负责ECDIS数据库（ENC），IEC负责ECDIS硬件设备，这三者的分工是互有交错。

4 电子海图的培训ECDIS使用训练的最终目的是提高航行安全，ECDIS培训包括ECDIS设备的安全操作，正确理解和运用ECDIS提供的各种信息，全面了解ECDIS的能力和局限性，同时要掌握电子导航海图（ENC）与精密定位系统GPS和GNSS的配合使用。

要达到上述目的，负责值班的驾驶员应当全面了解ENC数据库的基本原理，熟练掌握ENC在ECDIS上的正确使用。

掌握ECDIS设备的正确使用方法，其中包括：与航线设计和航线监测有关的导航功能；ECDIS信息的快速选择、显示和解释；在设备出现故障时的正确操作步骤。

了解ECDIS的局限性，避免对ECDIS信息误释以及对ECDIS设备过分依赖。

回想上个世纪五十年代雷达引入航海，船舶碰撞事故并没有象人们所期待的锐减，相反倒出现了许多“雷达助碰事故”，其主要原因就是没有及时引入雷达操作培训。

所以，目前海运部门已经将电子海图系统的操作培训列入船长与高级船员（大副、二副、三副）的训练课程。

5 电子海图使用按照IHO S-52要求，海图显示的基本原则是选择本船位置处最大比例尺的海图进行显示。

这点显然无法符合船员的实际需要，因此需要恰当地选择适合当时环境来选择合适比例尺。

同样，按照IHO S-57标准海图的传输应该按照相应的规范，比如，自动载入模式时，ECDIS根据搜图原则，在SENC中查找符合当前显示比例尺且能够覆盖当前位置电子屏幕的海图，把覆盖屏幕中心的海图作为当前显示海图，再用其他海图的数据自动填充未被当前显示海图填充的区域。

若采用非自动载入模式，ECDIS则极易当前图，无论后续如何操作，不管电子屏幕是否被当前海图充满，都只当前显示海图。

除了需要将相关海图根据比例尺显示之外，还需要根据船舶航行采用多种显示方式，如：以海图真北对准屏幕竖向上方为基准的北向上（North Up）；根据船首向对准屏幕竖向上方为基准的首向上（Head Up）；还有以设定本船运动方向对准屏幕竖向上方为基准显示海图。

此外，船舶需要根据传感器将船位传送到电子海图中，根据以上描述一般情况下是要将本船位置显示在屏幕中心，因此又要求电子海图是相对运动还是真实运动等等。

海图中信息非常丰富，比如灯塔、沉船、引航站、等深线、海岸线、海底电缆、各种航路、等深区、禁航区、锚地、限制区、航道以及其他相关信息字符。

若在各种比例尺中把上述信息都显示出来的话，在大比例尺还行，一旦回到小比例尺就会导致海图上全是上述的内容，根本无法使用海图，所以在符合S-52规则的同时，还需要根据不同比例尺，合适地显示相应信息。

使用海图必须尽快按照要求进行更新，可以采用全自动更新或半自动更新，无论哪类更新都必须符合IHO S-57规则。

全自动更新从分发人处直接传入ECDIS，或通过网络，整个过程可以完全不需要人的参与。

半自动更新需要人员介入才能在传输媒介和ECDIS之间建立连接渠道，并在确认或接受过程完毕后才能进行更新。

6 结束语電子海图的推出与应用确实给航海的导航带来了划时代的变更，它将外界的情形结合相关的海图都显示在一起，提供了方便识别与判断的情形，但是使用不当也容易导致大问题。

比如各种传感器是按照IHO S-57传输到电子海图，若其中某些设备出现问题导致信号中断，这就容易导致船员判断失误。

此外，部分设备本身存在的误差，如GPS的误差范围是100米，若船在进出港口之时，航道狭窄时，这时所显示的船位很容易移位，甚至船舶跑到陆地。

所以电子海图功能是强大，如果按照规范合理使用，它会给航海工作人员带来极大的好处，减轻许多工作量，但是如果没用合理使用，以及没考虑它的局限性，也很有可能带来灾害性后果。

参考文献[1]许开宇.符合国际标准的电子海图显示和信息系统（ECDIS）[J].船舶工程，1999年5期.[2]任松涛.ECDIS的功能与应用[J].广州航海高等专科学校学报，2005年1期.[3]陆毅.ECDIS中海图数据更新机制与技术研究[J].海洋测绘，2013年2期.[4]蔡新梅.电子海图信息系统（ECDIS）在船舶航行中的应用[J].船电技术，2012年6期.[5]高向阳，张尧.英国船商公司的船舶导航系统[J].中国航海，2002年3期.作者简介：陈福金（1966-）：男、副教授，福建船政交通职业学院。