测绘百科▏电子海图系统和海图数学基础
电子海图简介
电子海图简介目前能查询到的最早的电子海图系统出现在1979年。
在80年代初，人们主要是从事电子海图系统的研制和试用；到了90年代，关于电子海图系统的讨论（包括争论）以及相应的国际规范相应出台。
这一时期的一款名位Chart Plotter的设备，实际上是GPS液晶屏幕在显示本船位置的同时显示简单的岸线和水深。
Chart Plotter可以看作是电子海图的雏形或前身，目前国外许多人仍把电子海图系统称为Chart Plotter。
实际上，电子海图系统的英文为Electronic Chart System，简称为ECS，它的功能比Chart Plotter要完善得多。
一种功能更加完备、并可取代纸海图的系统称为“电子海图显示与信息系统”，英文缩写为ECDIS。
根据1995年The Future of Electronic Charts in Merchant Ships统计，当时使用Chart Plotter和ECS 的各类船舶有20万艘之多。
与此相适应，在90年代研制或生产ECS/ECDIS的厂商和单位也迅速增加，据《1999年ECS/ECDIS》指南列出的电了海图产品名录，以及近几年出现在各类航海杂志上的广告，参与研制或生产电子海图的厂商和单位有几百家之多。
电子海图之所以在海事界引起高度重视，是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。
一套性能完善的电子海图系统可以进行航线辅助设计、船位实时显示、航向航迹监测、航行自动警报（如偏航、误入危险区等）、“黑箱”自动存储本船航迹和ARPA目标、历史航程重新演示、快速查询各种信息（如水文、港口、潮汐、海流等）、船舶动态实时显示（如每秒刷新船位、航速、航向等），与其它航海仪器（如GPS、电罗经、计程仪、雷达、Navtex、AIS 等）进行数据与信息交流，将雷达/ARPA捕捉到的目标船动态叠显在海图上，与电子海图系统相配的雷达信号综合处理卡可直接处理和显示来自雷达天线的视频信号，自动生成若干类型的搜救（SAR）航线、海图手动改正或编辑，海图自动改正（数千幅海图的改正只需几分钟）……随着电子海图的数量和种类不断增长，电子海图的规范化问题一直是国际组织和各国政府部门所讨论的焦点。
电子海图ECDIS
电子海图-ECDIS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”，有S57、S63等格式。
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。
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。
ENC包含安全航行所需的所有海图信息，并可包含纸质海图上没有但可视为安全航行所需的补充信息（例如航行指南）。
航海仪器之电子海图显示与信息系统教材经典课件(PPT57页)
按11规则新考纲
考试大纲要求（电子海图部分）
11 电子海图显示与信息系统（ECDIS） 11.1 电子海图与电子海图系统 11.1.1 电子海图定义与种类 11.1.2 电子海图系统 11.1.3 电子海图系统有关国际规定 11.1.4 电子海图显示与信息系统
电子海图显示与信息系统（ECDIS）
①定位传感器:可以接入GPS、DGPS、DECCA、 LORAN-C等各种定位接收机，但趋势是只接入 GPS和/或DGPS即可。接入的定位信息可来自单 一设备，也可来自多种设备，经船位滤波，而获 得最佳船位。
一、电子海图与电子海图系统
②避碰装置:船用雷达/ARPA，为系统提供与电子 海图实时重造显示的雷达图像及周围目标船的航 行与避碰数据信息，使系统具有一定的避碰功能。
一、电子海图与电子海图系统
完整的电子海图系统ECS由三部分组成：
一、电子海图与电子海图系统
(1)硬件设备：包括显示器、处理器、电源、 控制台和接口单元。
(2)海图显示系统(ECS、ECDIS、RCDS)： 是对电子海图操纵和控制的软件系统。
(3)电子海图数据库：按某一种格式(如 Raster 或Vector)制成的海图文件，由海图 显示系统打开和显示。
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
System，属于海图显示系统，用来显示非 官方矢量电子海图或光栅电子海图数据库。 不符合ECDIS国际标准的电子海图显示系 统统称为ECS。它不能合法等效纸海图， 因此船上安装该系统还必须携带纸海图。
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开展，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，能提供戒备区、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。
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。
电子海图系统
附件四给出了ECDIS在完成计划航线设计和航路监视期间 应自动检测到的特殊地理区域；
附件五给出了ECDIS的报警及指示的形式和内容； 附件6列出了对ECDIS后备装置的要求
1.2 ECDIS性能标准
根据该标准：如果有适当的备用配置 ECDIS便可以满足SOLAS公约第5章19和 27条关于海图配置的要求，即可以取代纸 质海图。但如果工作在RCDS模式，不能取 代纸质海图。
2.2 电子海图显示与信息系统系统 （ECDIS）
（2）ECDIS的组成： 硬件部分 图形显示器用于显示电子海图，其尺寸、颜色和分辩率应符合IHO
S-52的最低要求，即有效画面最小尺寸应为350x270mm，不少于 64种颜色，像素尺寸小于0.3mm。在进行航路监视时显示海图的有 效尺寸至少应为270mmx270mm（IMO ECDIS 性能标准的要求）。 文本显示器用于显示航行警告、航路指南、航标表等航海咨询信息， 其尺寸应不小于14寸，支持24x80字符显示。 利用打印机可实现电子海图和航行状态的硬拷贝，以便事后分析。 VDR按国际海事组织的要求记录航行数据。 外部接口一般是含有CPU的智能接口，保证从外部传感器接收信息 （包括GPS、LORAN-C、罗经、计程仪、风速风向仪、测深仪、 AIS、雷达/ARPA、卫星船站、自动舵等设备的信息）并按照一定的 调度策略向主机发送这些信息。通过船用通信设备（如INMARSATC）不仅自动接收ENC的改正数据，实现电子海图的自动改正；而且 还可接收其他诸如气象预报数据等。
内部接口应包括图形卡、语音卡、硬盘和光盘控制卡等。 以光盘或软盘为载体的ENC及其改正数据，以及用于测试 ECDIS性能的测试数据集可通过内部接口直接录入硬盘，船 舶驾驶员在电子海图上所进行的一些手工标绘、注记，以及 电子海图的手工改正数据的输入等可通过键盘和游标实现。 同喇叭相连接的语音卡，以实现语音报警。
海图基础知识(仅供航海人员参考请勿用于商业用途)
PN
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2）通过球心并与地轴垂直的平面 和地球椭球体面相交的截痕 ,称 为赤道。 与赤道平行的小圆称为纬圈。
·
O
q
PS
2 海图的数学基础
1、纬度
定义：是赤道与过位置点的 纬圈在经线上所夹的弧长。
划分：以赤道为0°，向 南、向北各计算90°。赤 道以北的称为北纬，赤道 以南的称为南纬，分别用 “N”、“S”表示。 格式：单位度、分、秒。
1 海图及其特征
美国 NOAA海图局部
1 海图及其特征
前苏联海军海图局部
1 海图及其特征
1.2 海图的基本特性
严密的数学法则 简洁高效的符号系统 科学的制图综合。
1 海图及其特征
1.3 海图的分类
•按海图内容分类
普通海图 海底地势图
海底地形图
自然现象海图 海洋水文图 海洋生物图 海洋重力图
2 海图的数学基础
舰船沿着大圆航线走距离最短，故日 晷投影常用于制作远洋航行图
2 海图的数学基础
2.3 海图的基准面
• 海图的高程基准面和深度基准面，总称为 海图基准面。 • 海图上各要素的高度一般从高程基准面向 上起算。 • 而深度则是从深度基准面向下起算。
2 海图的数学基础
2.3.1 高程基准面
海图基础知识
仅供航海相关人员参考请勿用于商业用途 叶志荣
1 海图及其特征
1.1 海图（chart）的定义
地图的一个比较特殊的分支 按照一定的数学法则，将地球表面的海 洋及其毗邻的陆地部分的空间信息，经过科 学的制图综合后，以人类最终可以感知的方 式缩小表示在一定的载体上的图形模型，用 以满足人们对地理信息的需求。
1 海图及其特征
1 海图及其特征
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
海图种类
电子海图矢量化海图（Vector charts）：是将数字化的海图信息分类存储的数据库，使用者可以选择性的 查询、显示和使用数据，并可以和其他船舶系统相结合，提供诸如警戒区、危险区的自动报警等功能。
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，不能提供选择性的查询和显示功能。
1995年11月IMO讨论通过了ECDIS的性能标准，此标准明文规定，ECDIS可以做为“1974海上人命安全公约 （SOLAS）”所要求的纸海图的等价物，换言之，ECDIS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）。
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矢量电子海图
矢量海图数据是海图数据的另一种形式，它可以把数字化的海图信息分类分层储存（例如可以只显示小于 10m的水深）。它包含图象文件和能够生成符号/点/线/文字以及颜色等要素的程序文件，这些程序文件可以改变 海图中的属性和要素。矢量海图是一种智能化的电子海图，驾驶员可以选择性的显示某些所需要的信息（例如港 口设施、潮汐变化、海流矢量等），矢量海图可以提供给驾驶员准确的物标间的距离，并能够设置警戒区、危险 区的自动报警。
发展历史
（1）纸质海图等同物，1970年代末到1984年，人们主要是想减少体积和减轻海图作业的劳动强度，因此， 仅仅是把纸质海图经数字化处理后存入计算机中。
（2）功能开拓阶段，到1986年，人们开始挖掘电子海图的各种潜能。如在电子海图上显示船位、航线设计， 显示船速、航向等船舶参数、报警等等。
（3）航行信息系统阶段，将电子海图作为航行信息核心，包括电子海图数据库的完善，与雷达、定位仪、计 程仪、测深仪、 GPS、VTS、AIS等各种设备和系统的接口和组合等等。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(国际航道测量组织)以及众多航海专家的认可。1986年7月，IMO和IHO成 立了ECDIS协调小组，ECDIS各类标准和规范不断地建立和完善，各种性能优良的 ECDIS产品也不断地推陈出新。
电子海图应用系统(“海图”相关文档)共6张
电子海图显示与信息系统是指一种有足够备用装置，符合经修正的1974年 SOLAS公约第V/27条要求的最新海图的航行信息系统，可有选择地显示系统电子航
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。
4．电子海图的应用系统(大副)
系统电子航海图（System Electronic Navigationgal Chart,SENC)
4．电子海图的应用系统(大副)
电子海图应用系统是接收并显示电子海图数据，提供一定的功能 的软件或设备（包括软件和硬件）。电子海图应用系统的种类很
多，目前主要有电子海图显示与信息系统（ECDIS)、电子海图
系统（ECS）和光栅海图显示系统（RCDS)。
4．电子海图的应用系统(大副)
一、电子海图显示与信息系统（Electronic Chart Display and Information System，
（65）R光C栅D扫S的描海海图图变应向以显其示他会纸影质响海海图图的资比料例的尺读显取示，过分放大或缩小会严重降低RCDS的性能
4．电子海图的应用系统(大副)
（电4子）海海图图系上统的是特指征用不于能显被示简官化方或或移非除官以方满矢足量某电些子特海定图航或行光要栅求电，子如海雷图达数信据息库叠，加但不符合ECDIS相关国际标准的电子海图显示系统。
（系6统）电R子CD航S海的图海（图S变ys向te显m示El会ec影tro响ni海c N图a资vig料at的io读ng取al高指亮E显CD示IS安为全了等快深速线显或示水E深NC点，将ENC及其更新数据无损转换成制造商内部ECDIS格式后形成的数据库。
导航应用功能。
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)
海图基础知识
印度、日本、朝鲜、伊朗、巴西
平均低潮面
平均海面 平均大潮低潮面 赤道大潮低潮面
美国(大西洋)、墨西哥(大西洋)、古巴、巴拿马(大西洋)
前苏联(波罗的海、黑海)、德国、罗马尼亚，波兰、瑞典、芬兰、上耳其等 英国、意大利、巴拿马(太平洋)、希腊、埃及、秘鲁等 挪威
2 海图的数学基础
我国深度基准面的采用情况
2 海图的数学基础
舰船沿着大圆航线走距离最短，故日 晷投影常用于制作远洋航行图
2 海图的数学基础
2.3 海图的基准面
• 海图的高程基准面和深度基准面，总称为 海图基准面。 • 海图上各要素的高度一般从高程基准面向 上起算。 • 而深度则是从深度基准面向下起算。
2 海图的数学基础
2.3.1 高程基准面
G e
M O
h φ φ
PN
A
q
θ
λ λ
λ 121°40′00″E
PS
2 海图的数学基础
2.2 海图常用投影
地图投影就是建立地球面与投影平面上点 的一一对应的函数关系。
2 海图的数学基础
墨卡托投影
等角正轴圆柱投影。由制图学家墨卡 托所创制，并于１５６９年首先用于 编制海图，故称为墨卡托投影。
2 海图的数学基础
2 海图的数学基础
2000国家大地坐标系（CGCS） • 2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在 我国的具体体现，其原点为包括海洋和大 气的整个地球的质量中心。2000国家大地 坐标系采用的地球椭球参数如下：
• 海图上高程的起算面，叫做海图的高程基 准面。 • 海图上的山峰、岛屿、明礁的高程都从高 程基准面向上算起。 • 高程基准面是根据验潮站所确定的多年平 均海水面确定的。 • 海图上的高程是地面点至平均海面的垂直 高度。
1-电子海图
2）电子海图显示及信息系统和电子海图 显示系统(ECS)研发、推广应用情况
由于电子海图显示及应用系统比较昂
贵，一时难以全面推广，许多国家研 发了一种比较简单的电子海图显示系 统，这种电子海图显示系统一般只有 与卫星全球定位系统(GPS)的接口，不 要求与多种航海仪器连接，不完全满 足国际海事组织的要求，但由于价格 较低，推广较快(图5-5 小船用电子海 图系统)。
一、概述 1.1电子海图的发展 电子海图的发展经历了由“纸质海图的电 子复制品”到“电子海图显示与信息系统” （Electronic chart display and information system, 简称ECDIS）的质的演变。开始阶 段，虽然各厂家生产出很多不同种类的海 图电子产品，但这一时期的海图电子产品 末获得广泛的推广和使用，主要的原因在 于海图电子产品的法律地位及其设备使用 的可靠性末得到公约的确认。
电子海图的发展
随后，加拿大、挪威、日本、澳大利 亚、新加坡等国制作出了符合该标准 的电子海图，经过测试，这些不同海 道测量机关制作的电子海图相容性好， 表明标准已经基本成熟。由于基于S-57 第三版的电子海图制作较为耗时，因 此，在1998年底，国际海事组织航行安 全分委会同意在缺乏S- 57第三版电子 海图的水域，可以采用光栅海图作为 过渡时期的电子海图替代物。
图5-4 电子海图覆盖区域
1.2 电子海图发展现状 1）世界各地区及主要海道国家电子海图生产 制作情况 根据国际海道测量组织最近提供的资料，各国 电子海图覆盖情况大致如下：北美洲、南美洲、 欧洲、北非、南非、印度洋北部、亚洲大部、澳 大利亚等沿海国家领海水域已经被各种比例尺的 电子海图覆盖。但中美洲、东非和西非国家领海 及附近水域、亚洲的印度尼西亚领海及附近水域 还没有电子海图覆盖。国际水域小比例尺电子海 图，各地区海道测量委员会正在加紧制作。
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。
船载电子海图系统(E C S )概述
船载电子海图系统（E C S）概述“船载电子海图系统”是一套船用综合导航系统，集成了电子海图、GPS、AIS(Auto Identification System)、雷达/ARPA、电罗经、计程仪、自动舵、CDMA/GSM/GPRS等多种导航通讯设备，能够综合处理海上地理信息、本船航行状态信息、多种目标船动态信息、雷达图像信息、航行环境信息，具有完善的船舶导航、进出港引航、避碰辅助和航行管理功能。
有助于保障船舶航行安全和提高营运效率。
一、电子海图的发展史国际上电子海图研究始于70年代初，1993年国际海事组织(IMO)正式颁布了电子海图技术标准，使得电子海图可与使用了几百年并被国际法规认可的纸质海图等效，成为海事基础性资料。
电子海图的发展大致经历了三个阶段：(1)纸质海图等同物阶段。
1970年末到1984年，人们主要是想减轻海图作业的劳动强度，因此，仅仅是把纸质海图经数字化处理后存入计算机中。
(2)功能开拓阶段。
到1986年，人们开始挖掘电子海图的各种潜能，如在电子海图上显示船位、航线设计，显示船速、航向等船舶参数，报警等等。
(3)航行信息系统阶段，将电子海图作为航行信息核心，包括电子海图数据库的完善及与雷达、定位仪、计程仪、测深仪等各种设备和系统的接口和组合等等。
国际海事组织(IMO)和国际海道测量组织(IHO)于1986年成立了由多国专家组成的电子海图委员会，着手电子海图世界标准的研究。
1995年，IMO第十九届大会正式采纳了电子海图执行标准，从此电子海图的IMO性能标准被确定。
而IHO 先后于1987年和1992发布了专用出版物《ECDIS海图内容和显示规范》(即S-52篇)和《IHO数字海道测量数据传输标准》(即S-57篇)，并进行了多次修改，到1997年9月正式发行了S-57 V3.10格式，使它成为各国相关部门广泛采用的国际民用数字海图数据传输标准。
国际电工技术委员会(IEC)应IMO的要求也于1996年公布了IEC的电子海图性能标准，对于按照IMO和IHO的电子海图技术规范和标准研制的有关设备进行必要的性能测试和评定，IEC的这个标准已成为电子海图形式认可技术规范的开发基础。
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测绘百科▏电子海图系统和海图数学基础
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电子海图系统（electronic chart system）由数据、软件和电子设备构成的显示海图信息的系统。
舰船导航和指挥自动化系统的组成部分。
用于存储、检索、显示和更新海图信息，叠加实时船位或其他运动目标，辅助航行和海图作业。
又指电子计算机可识别、处理，且附于一定载体上的数字形式的海图数据。
主要由四部分组成，计算机处理器、软件和网络分系统，用于信息处理和传输；图形显示分系统，用于显示海图和附加信息；海图数据库，用于管理、产生和维护海图数据；用户接口，用于实施操作和连接导航设备、绘图仪和打印机等。
系统的基本功能有：①海图显示。
根据本船位置自动选择和显示现有纸质海图的内容，以及根据需要增加的军事数据层，实现图形放大与缩小、海图投影转换、图形方向变化等灵活显示，符号颜色及其亮度调整等。
②计算作业。
人机交互实施计划航线标绘、实际船位与航线显示、各种航行参数管理、航路监测、方位距离标示和动态目标监测等。
③信息输入输出。
可设置数据叠加层，如雷达图像、声呐图像、多波束测深的格网数据、随潮汐变化的深度、运动的海流及其他数据，回放或打印历史航行记录，如时间、位置与速度，海图使用情况。
④报警。
在设定的状态下，如偏离计划航线、进入禁区、超越安
全深度区、海图比例尺超规定放大或缩小等，以文字、音响自动提示或报警。
⑤海图数据库更新。
以正常的控制台操作方式更换海图，或通过网络、卫星及无线电方式远距离传输改正数据，完成海图自动更新。
20世纪70年代开始，许多国家相继开发了不同类型的电子海图产品。
20世纪末，国际海道测量组织、国际海事组织和国际电工委员会相继颁布了电子海图内容、显示、系统性能及其测试的标准，确认符合电子海图显示与信息系统（ECDIS）和官方电子海图数据库（ENCD）要求后，才能等同于纸质海图。
21世纪初，军用电子海图已有标准化的产品，并逐步与舰船导航、指挥和武器系统集成。
haitu shuxue jichu
海图数学基础（mathematical foundation of chart）按照一定数学理论法则构建的海图地理空间位置框架。
是海图制作的基础，海图编制的科学依据。
包括海图投影、海图比例尺、坐标系统、高程系统（基准面）、制图网等。
①海图投影。
按一定的数学法则，把地球椭球（或球）表面的经纬线网转化为海图平面上相应的经纬线网的理论和方法，是海图数学基础中最重要、最复杂的问题，必须根据海图的用途和使用要求选择投影。
为了保证等角航线投影成直线，航海图一般采用墨卡托投影，为了保证大圆航线投影成直线，则采用日晷投影。
②海图比例尺。
海图上线段长与相应实地水平距离之比。
③
坐标系统。
是海图要素的平面位置控制的基础，中国采用2000中国大地坐标系。
④高程系统（基准面）。
是海图要素的高程控制的基础，中国采用“1985国家高程基准”，深度基准采用理论最低潮面。
⑤制图网。
制作海图时按一定的间隔绘制的经纬线网格。