基于国际标准的电子海图显示系统设计
电子海图显示与信息系统开发库的设计与实现
中 国 航
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文章 编 号 ： ０ ０ ４ ５ （ ０ ９ ０ — ０ Ｉ —０ １０ — ６ ３ ２０ ）４ ０ ７ ５
统 的 重 要开 发 平 台 。满 足 国际 标 准 的 Ｅ Ｄ Ｓ开发 库 分 成 ６ 子 功 能 系统 ， 绍 每 个 子 系统 的 具体 作 用 。从 最 具 特 Ｃ Ｉ 大 介 色的 两 个关 键 技 术着 手 ． 明 了 ￥ ７电子 海 图数 据 的 解 译 方 法 和 步 骤 ， 出 了 ￥ ２数 字 表 示 的符 号 库 实 现技 术 和 说 ５ 提 ５
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标 准配置 。因此 ， 发满 足 国际标 准 应用 的 电子海 开 图开发库 ， 提供 标准 的电子海图功能 支持 ， 已成为 发 展我 国各种海事 信息系统 的迫切需求 。依 据 国际标 准 的要 求 ， 介绍 Ｅ ＤＩ Ｃ Ｓ开发库的功能设 计和 两个关 键技 术的实现 。 －
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提高 物 标符 号 化 速度 的查 找表 数 据 结 构 。 关键 词 ： 路运 输 ；电子 海 图 显示 与 信息 系统 ； 发 库 ；国 际标 准 ； 计 ； 换 ； 示 ；规 范 水 开 设 转 显 中 图分 类 号 ： ６ ５ ８ ； ２ ５ ＴＰ ９ Ｕ ７ ．１ Ｐ ８ ； ３ １ 文 献 标 志码 ： Ａ
电子海图显示与信息系统的国际标准
收稿日期:2003209202;修回日期:2004202209作者简介:白亭颖(19722),女,天津人,工程师,主要从事海道测量新技术和海洋信息化管理研究。
电子海图显示与信息系统的国际标准白亭颖(天津海事局航测科技中心,天津 300201) 摘要:介绍了电子海图显示与信息系统(EC DIS )标准发展状况,包括EC DIS 的性能标准、数据模型与显示标准,测试数据集等。
关键词:标准;电子海图显示与信息系统;性能标准;电子航海图中图分类号:P201 文献标识码:B 文章编号:167123044(2004)022*******1 引 言电子海图显示与信息系统(EC DIS )是现代航海发展史上重大的技术革命,作为一个实时的航行系统,EC DIS 汇集了各种导航传感器以及自动雷达标绘仪(ARPA )和船舶自动识别系统(AIS )的信息,并由航海人员来显示和解译这些信息。
作为重要的自动决策的辅助设备,EC DIS 能够不断地确定一条船相对于陆地和海上物标、助航物和不可见危险物的位置。
因此,EC DIS 的巨大作用体现在可以汇集所有与航行安全相关的导航传感器的信息。
另一方面,EC DIS 可以使航海者从跟踪所有必需信息的繁重工作中解脱出来,以实时和可控的方式来做出正确的决策。
这样既提高了航运效率,又能达到保障航运安全的目的。
因此,EC DIS 引起世界各国的极大关注,使其得到不断的发展。
但是随着EC DIS 的逐步推广和普遍应用,如果没有相应的规范标准的约束,势必造成EC DIS 产业的混乱,最终将成为制约其前进的主要障碍。
幸运的是,人们已经充分认识到这个问题。
许多国际组织一直致力于EC DIS 规范标准的制订工作,并且已经通过了许多相关的国际标准和规范。
这些标准和规范不但成为研制EC DIS 不可缺少的宝贵文献,而且有力地推动其走上了国际统一标准的轨道。
2 I MO 有关ECDIS 的性能标准要使电子海图满足EC DIS 要求,就必须符合国际海事组织(I M O )有关EC DIS 的性能标准。
S-101电子海图生产系统建设方案分析
S-101电子海图生产系统建设方案分析李忠新【摘要】本文介绍了电子海图生产现状,同时对国内外现有的S-101电子海图生产系统进行了分析,提出了不同的建设方案,并进行了分析比较.【期刊名称】《航海》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】3页(P68-70)【关键词】S-101;电子海图;建设方案【作者】李忠新【作者单位】东海航海保障中心上海海图中心,上海200090【正文语种】中文1 问题的提出电子海图生产职责以及我国国际海事成员国身分决定了S-101电子海图生产的强制性需求。
在IHO正式发布S-101产品规范后，必须第一时间向用户提供S-101标准的电子海图。
当前的电子海图生产系统是基于S-57标准的应用系统，不符合S-101电子海图生产标准，因此必须通过系统升级，形成S-101电子海图生产能力。
2 系统现状要求电子海图在海事管理、港航企业、船舶用户、科研、跨领域应用中的需求越来越广泛。
电子海图之所以引起高度重视，是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。
数字形式的电子海图可以与其他信息进行集成与融合，从而形成多学科间的协调应用。
随着S-100标准地理信息数据模型的发布以及国家对海洋强国建设的期望，这种协调应用将越发明显，电子海图在社会各领域中的需求将会达到一个新的高度。
在S-101电子海图正式发布后，船舶上将会搭载支持S-101电子海图的导航系统。
利用电子海图系统可以进行自动航线设计、航向航迹监测、自动存储本船航迹、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)。
中国海事局长期以来以CARIS HPD作为电子海图的生产系统，已经建立了生产S-57标准的电子海图流程体系。
在数据库中保存有大量历史海道测量和编绘生产数据。
为此，在系统建设时需要符合如下性能：（1）系统应可以与现有流程体系无缝集成，不破坏当前的生产模式，以可以优化流程为目标；（2）数据库系统应与当前数据库无缝兼容，不应存在数据转换操作，以免造成数据丢失或错误；（3）系统应具有保持高安全性和可靠性设计，工作条件下每年不超过8小时停机时间。
第八章 电子海图显示及信息系统2
三大机构标准之间的关系
IHO
MSC.2Leabharlann 2(82)S-52 显示与内容标准 S-57 数据传输标准 S-63 数据保护方案
ECDIS 性能标准
IEC 61174 ECDIS操作与性能要求、测试方法和要求的测试结果
三大机构标准之间的关系
• ECDIS所使用的海图信息应是由官方海道测量部门提供的 符合IHO S-57标准的经过改正后最新的信息； • ECDIS中电子海图的具体内容、显示方式、颜色和符号的 使用等要符合IHO S-52规范； • 电子海图的信息保护标准要符合IHO S-63规范； • ECDIS的硬件设备要通过IEC 61174的性能测试。
三、IEC 61174
• 《海上导航和无线电通信设备及系统——电子海图显示与 信息系统（ECDIS）——操作要求和性能要求，测试方法 和要求》 • 《Maritime Navigation and Radiocommunication Equipment and Systems —— Electronic Chart Display and Information System (ECDIS) —— Operational and Performance Requirements, Methods of Testing and Required test Results》
一、IMO ECDIS 性能标准
• A.817（19）号决议“IMO ECDIS”性能标准，1995.11 • MSC.64(67) 增加性能标准附件6“ECDIS备用配置要求”， 1996.11 • MSC.86（70）增加性能附件7“RCDS操作模式”， 1998 • MSC.232（82）对标准较全面修订，现行“IMO ECDIS 性能标准”通称IMO PS，2006.12
航海专业论文电子海图信息系统( ecdis)的发展及应用
电子海图信息系统( ECDIS)的发展及应用[摘要] 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，可以说将航海安全技术提升到了一个全新的高度，对航运相关行业带来了深远的影响。
本文简单介绍ECDIS系统和ECDIS的发展现状与趋势，结合实际重点研究ECDIS在船上的实际应用。
[关键词] ECDIS 航海安全技术发展现状实际应用Development and application of electronic chart display and information system[abstract]Electronic chart display and information system is considered to be a Great technology revolution after radar/ARPA on navigation of the ship. it can be said that the navigation safety technology to a new height, the shipping industry has brought the profound influence.The paper simply introduces the ECDIS system and the present situation and the tendency of the development of ECDIS, combined with the actual focus on ECDIS practical application in the ship.[keyword]ECDIS Maritime security technology the tendency of the development The practical application目录引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 第1章 ECDIS 系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.1 ECDIS的由来．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 ECDIS的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 ECDIS的功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 第2章ECDIS的发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.1 ECDIS现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.2 ECDIS的发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.3 E_Navigation环境下ECDIS发展研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.4 国际海事组织IMO对ECDIS发展的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 第3章 ECDIS的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1 ECDIS在船舶航行中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2 ECDIS在港口引航的应用研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 第4章 ECDIS潜在的风险与控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.1 ECDIS潜在的风险．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.2化解潜在风险的对策．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 结束语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 致谢语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23引言电子海图显示信息系统(Electronic ChartDisplay Information System，ECDIS)是在综合导航系统的设计理念基础上逐步发展起来的一种智能化海图，解决了在传统纸质海图上定位而产生的船位获取滞后的问题，可以自动地将即时船位显示在海图上。
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。
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作者：王玉玺李青元来源：《数字技术与应用》2011年第04期摘要:本文主要论述了电子海图显示信息系统设计与实现中的关键技术。
首先介绍了关于电子海图的一系列国际标准以及国内专家学者进行的研究,在此基础上,总结了国际标准海图数据格式的特点,初步了解了标准海图数据;然后,根据电子海图S-57标准(数据传输标准)对标准海图数据进行解析以及将标准海图数据按照S-52标准(海图显示标准)符号化显示,这个过程主要包括两部分内容,一是电子海图表示库(色彩编码表、符号库、符号化指令集、物表-符号查找表、条件符号化过程),二是显示生成器设计;最后,展示了系统的实现效果。
关键词:电子海图显示信息系统S-57S-52显示生成器中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)04-0047-03Design and implement of Electronic Chart Display and Information SystemWANG Yuxi(College of Geosciences and Surveying EngineeringChina University of Mining & TechnologyBeijing 100083)Abstract:This paper discusses some key technologies on the design and implementation of the Electronic Chart Display and Information System.Firstly it introduces a series of international standards and some research of domestic experts and scholars about Electronic Chart.On the basis,it summarizes the characteristics of the international standard chart data format and hasa preliminary understanding of it.Then,it analyses international standard electronic chart data on the basis of S-57 and symbolizes the data on the basis of S-52 standard for display.The symbolization process consists of two parts,the one is ECDIS presentation library (the color coding scheme,the library of symbols,symbology instructions,the look-up tables,conditional symbology procedures) and the other is display stly,it shares the result of the run able application system.Key words:Chart Display and Information System;S-57;S-52;Display Generator地图学中将一些具有专业特殊用途的专题地图称为专门地图[1]。
第五篇电子海图显示与信息系统(ECDIS)A3
第五篇电子海图显示与信息系统(ECDIS)0001.电子海图数据是指描写海域地理信息和航海信息的数字化产品．是数字海图的一种。
从电子海图数据属性而言，下列说法正确的是________。
A光栅海图是以空间数据和属性数据所组成的矢量数据描述海图及相关信息，光栅海图不可以被改正B矢量海图以空间数据和属性数据所组成的矢量数据描述海图及相关信息。
矢量数据可有多种文件格式按一定的方式保存信息C光栅海图是指以栅格形式（图像方式如TIF、JPO等格式文件）表示的数字海图，属非标准电子海图D矢量海图是指以栅格形式（图像方式如TIF、JPG等格式文件）表示的数字海图，属标准电子海图0002.下列关于光栅海图和矢量海图正确的说法是________。
A 光栅海图不是数字海图，因其是基于纸质海图的“扫描海图”，不可能具有纸海图的同等精度B光栅海图可以通过与定位传感器（如GPS）等接口来加以改正，使用者可以对光栅海图作询问式操作C矢量海图所用的海图矢量数据不可能通过纸海图或其他纸质航海出版物获得，只能直接从官方水道测量部门的电子海图数据库( ECDB)中获得D矢量海图因为图标数据的各种信息分层次存放，这意味着航海者可以手动查询不同图标的性质，也可指令系统自动完成这种查询0003关于矢量化海图和光栅扫描海图下列说法错误的是________。
A光栅扫描海图可看作是纸质海图的复制品B光栅扫描海图可以进行选择性查询、显示和使用数据C矢量化海图是将数字化的海图信息分类存储的数据库D矢量化海图可以进行选择性查询、显示和使用数据0004关于光栅扫描海图的特点下列说法错误的是________。
A光栅扫描海图能够反映出纸质海图上的所有信息B光栅扫描海图是通过对纸质海图的光学扫描形成的数据信息文件C 光栅扫描海图具有纸质海图同样的精度D 光栅扫描海图的显示方向可以任意旋转0005关于光栅海图与矢量海图相比，正确的说法是________。
A对于相同水域范围两言光栅海图数据占有储存量小，矢量海图占有储存量大B光栅海图可以作询问式操作，矢量海图不可以作询问式操作C光栅海图既不能作询问式操作，也不能任意缩放其比例尺D光栅海图和矢量海图因存在图形变换后的失真，所以均不能任意缩放其比例尺0006光栅海图由纸质海图经数字化处理形成．下列有关光栅海图的说法何者正确？A使用时可任意放大或缩小 B．受显示器性能影响，无法任意缩放C．受原图比例尺所限，不能任意放大 D．受原图图幅所限．无法任意放大0007关于电子海图种类划分的说法，不正确的是________。
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）
电子海图系统
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电子海图系统
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。
n 1990年5月IHO电子海图显示系统委员会（COE）发布了 ECDIS海图内容和显示暂行规范SP-52，1992年9月颁布 了该规范的第二版，1993年10月颁布了该规范的第三版， 并称为S-52。1996年12月颁布了S-52的第五版，即现行 标准。
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电子海图系统
第一章 基础知识
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电子海图系统
1.4 IEC关于ECDIS的标准
n ECDIS硬件设备的性能和测试标准IEC 61174：描述了符合IMO标准的ECDIS的 性能测试工作方法和要求的测试结果。符 合该标准是ECDIS得到类型认可，从而合 法地成为船用设备。
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电子海图系统
1.5 ECDIS取代纸质海图
n 海运船舶驾驶中使用各种现代化的导航设备和雷达设备，
能够在很短的时间间隔内获取精确可靠的关于船位、船舶运 动参数以及周围环境方面的信息。
n 使用电子海图，能够把驾驶员从海图作业这一事务性工作中 解脱出来，使其把主要精力放在航行监视和及时制定操船决 策上来
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电子海图系统
绪论
20世纪70年代末，微电子技术的迅猛发 展为电子海图的产生创造了条件。当时的 船用电子海图系统被称为“视频航迹标绘 仪”。
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基于电子海图的船舶动态信息显示系统
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（ ．北京航 空航天大学 电子信息工程学 院，北京 １０ ９ ； １ ０ １１ ２ ．中交水运规划设计 院有限公司 ，北京 １０ ８ ； ００８ ３ ．中华人 民共和 国海事局 ，北京 １０ ３ ） ０ ７ ６
ห้องสมุดไป่ตู้
［ 摘
要 ］ 随着全球 经济发展 、海事活动 的迅猛增加 ，我 国建立 了船舶 交通管理 系统 （ Ｓ ＶＴ ）、船 舶 自动识别
ｓ ｓｅ ｓａ ｅ ａ ｐ ｉｄ ｉ ｈｉｅ ｅ ｍａ ｉｉ ｅ ａ ｍｉ ｉｔａｉｎ ｓ ｓｅ ｙ ｔ ｍ ｒ ｐ ｌｅ ｎ Ｃ ｎ ｓ ｒｔ ｄ ｎ ｓｒ ｔ ｙ ｔｍ．Ｈｏ ｖ ｒ ｔ ｅ ｅ ｔｃ ｎｏｏ ｅ ｒ ｎ ｐ ｎ ｎ ｆｅ ｃ ｍ ｏ ｗｅ ｅ ， ｈ ｓ ｅ ｈ ｌｇｉｓａ ｅ ｉｄｅ ｅ ｄｅ ｔｏ ａ ｈ
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引航系统功能说明
船舶电子海图引航系统一、船舶电子海图引航系统简介该系统以ECDIS为基础平台，利用符合国际标准（IHO-S52）的电子海图显示技术，以任意比例尺显示按照国际标准（IHO-S57）制作的（港口）电子海图；通过对引航相关信息（如船舶进出的航道、停靠的泊位、计划航线、潮高修正量、船舶静态参数等）进行选择设定；智能获取来自不同位置传感器（如GPS、DGPS 和AIS）的信息，依据引航员设定的引航方向（进、出港）、船图的运动方式（航向向上或真北向上、船动或图动）、报警环境参量等，智能化地在电子海图上进行高精度船舶（进出港）引航。
二、电子海图船舶引航系统特点与设备构成1、系统的主要特点：●海图显示符合国际标准（IHO-S52）。
●兼容任一符合国际标准的（IHO-S57）官方电子海图。
●通过海图改正平台可根据航海通告或测量数据及时进行海图改正。
●自动记录引航全过程，可用于事后对引航过程的分析、评价与比较，也可作为新引航员的培训实践案例。
●偏航报警可提醒引航员及时进行航向矫正。
●靠泊超速报警可提醒引航员注意靠泊操作。
●潮高查看和海图水深的潮汐表潮高自动修正或手工输入潮高修正。
●系统具有陀螺罗经（用于提供船艏向）、AIS设备接口，可提高引航精度和显示更真实的航行环境。
2、系统的设备构成：该系统为便携式引航设备。
主要设备如下：●笔记本电脑。
●GPS或DGPS。
●陀螺罗经与AIS作为可选设备可根据用户需要配备。
三、电子海图船舶引航系统功能1、海图显示根据S52标准规范进行电子海图显示。
可进行定范围的略图（全图）显示；按定制比例尺缩放显示；拉框放大显示；漫游显示等。
2、参数设置系统时间设置；定义或选择引航航线；是否显示或声音报警；报警参数（船边距航道边距离，与障碍物距离）；选择（添加）船舶（可新增或修改船舶的静态[GPS位置]与动态参数[吃水等]，设定安全水深等）；选择航道与泊位{（并定义靠泊自动跟踪距离（缺省为2倍泊位长度），正/反靠泊（船艏尾分别在泊位点1、2方向），报警速度）}；选择引航方向（进港/出港）；GPS和陀螺仪连接等。
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。
探讨电子海图显示与信息系统设计与实现
（ ２ ）Ｉ ＭＯ。国际海事组织 ， 它也是 电子海图国际标准 的
摘
要 ： 电子 海 图 是 航海 中必 不 可 少 的 工 具 之一 ，其 重 要 性 不 言 而 喻 。在 上个 世 纪 ６ Ｏ 年 代 以前 ，人们 在 航 海 中使
用 的海 图 均 为 纸 质 海 图 ，随着 计 算 机 和 电子 技 术 的发 展 ，推动 了 电子 海 图技 术 的 进 步 和 完善 。Ｅ ＣＤＩ电子 海 图显 示 与 信 息 系 统 。简 称 ＥＣ ＤＩ Ｓ，具 体 是 指 符 合 相 关 国 际标 准 的海 上 船 舶 航 行 使 用 的 电子 海 图系 统 ， 主 要 用于 显 示 官 方 发 布 的 电子 导 航 海 图 。 Ｅ ＮＣ 是 Ｉ １ 前 唯一 一 种 能够合 法用于 Ｅ ＣＤＩ Ｓ 上 的 电子 海 图 数 据 库 。计 算 机 是 ＥＣ ＤＩ Ｓ系统 的核 心 ， 负 责 与雷 达 、 测探、 定位等设备的连接 ， 而 Ｅ ＮＣ 是 系 统 的基 础 ，能 够 综 合 反 映 出 船 舶 航行 的实 时状
（ ２ ） 矢量 海 图 。简 称 Ｖ Ｃ，属 于 电子 海 图数 据 库 的一 种 形 式 ，还 有 一 种 形 式 为 ＲＣ （ 光 栅 海 图） ，它 能 够 将 大 量 数字
化 的海 图信 息进 行分类存储 ，并且还能分层显示各种 海图要 素 ，便于使 用者按照 自身需要选择 有用的信 息量 ，并且还 能 查 询其他航 海信 息 ，如海流、港 口位置 、潮汐时间等等。 目 前 ，矢量海 图是使用较多的一种海图 ，其又 被称 之为智能化
示与信息系统）这一概念 是在 １ ９ ８ ５年 ５年 的国际海事组织海上安全委员会第 ５ １次会议后产生的 ，它的出现是航 海测绘领域的一次重大的革命 ，由此电子海 图正式取代了纸质 海图。基于此点 ，文 中就 电子海图显示与信息 系统设
电子海图
1、有关电子海图显示与信息系统的主要国际标准有哪几个？各对哪方面作出规定？IMO A817(19)性能标准：S-52颜色与符号、S-57数据与格式、IEC 61174电子海图显示与信息系统（ECDIS）–操作与性能要求、测试方法和要求的测试结果。
2、说明电子海图显示与信息系统替代纸质海图的条件。
通过类型认证的ECDIS使用改正至最新的官方ENC（官方水道测量部门提供的符合IHO S-57标准，具体内容、显示方式、以及颜色和符号的使用等要符合IHO S-52规范）并配备适当的备用配置，可以取代纸质海图。
3、说明电子海图的种类。
矢量化海图、光栅扫描海图。
4、什么是电子航海图，其有那些主要属性？ENC：内容、结构、格式均标准化了的数据库，这个数据库由官方授权的权威海道测量部门制作发行，供ECDIS使用。
这种海图不仅具有安全航行所需要的所有信息，还可以具有被认为是航行安全所需的其他纸质海图没有的信息。
ENC具有以下属性：内容基于主管海道测量局的原始数据或官方海图；根据国际标准进行编码和编制；基于WGS84坐标系；内容的保证由发行数据的海道测量局负责；只由主管海道测量局发行；根据数字化分发的官方改正数据进行定期改正。
5、什么是光栅扫描航海图，其有哪些主要属性？光栅扫描航海图：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，并结合显示系统提供连续自动的定位功能的电子海图。
RNC具有以下属性：由官方纸质海图的复制而成；根据国际标准制作；内容的保证由发行数据的水道测量局负责；根据数字化分发的官方改正数据进行定期改正。
6、什么是系统电子航海图？系统电子航海图是一个数据库，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。
IMO对电子海图显示和信息系统的性能标准
国际海 事 组 织 （ ｔｒａｉ ａ Ｍａｉｍｅ Ｉ ｅｎ ｔ ｎ ｌ ｒｉ ｎ ｏ ｔ
Ｏ ｇａｎｉ ｒ ｚａｔ ｏｎ
．
要 求 出现 在 有 关 的 Ｊ 大 会决 议 和海 上安 ＭＯ
全 委 员会决 议 中， 由于 Ｅ ＤＳ Ｃ Ｉ属于 航 行 设备 的一 部 分 ， 因此有些 航 行 设备 的性 能 标 准 中． 涉￣ Ｅ Ｄ Ｓ 也 ．Ｃ Ｉ的性 能标 准 ， ￣ ＭＳ ６ 例 Ｎ Ｃ．４ （７ 新 的和 修 正 的 性 能 标 准 的建 议 》 ６ ）《 的 附 录 ５ ＭＳ ８ ７ ） 新 的 和 修正 的 和 Ｃ． ６（０
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Ｉ ＭＯ） 电 子 海 图 显 示 和 对
信 息 系统 （ｌｃｒｎｃ ｈ ｒ ｉ ｌ ａ ｄ Ｅｅ ｔ ｉ ｏ Ｃ ａｔ ｓ ａ Ｄ ｐ ｙ ｎ
ｌ ｏｒ ａ ｉ Ｓｙｓ ｅｍ ｓ ｎｆ ｍ ｔｏｎ ｔ
，
Ｅ ＤＳ 性 能 标 准 的 Ｃ Ｉ）
航 行 设 备 性 能标 准 》的附 录４ 涉及Ｅ Ｄ Ｓ 均 Ｃ Ｉ
的散 货船 、 砂 船 和 油 船 。 有类 似 条 件 矿 具
用锯条： ．梯子：．５ ６ ７ ｍｍ直径 起 重 绳 。 长
１ｍ； ．侧 剪钳子 ； ．全 套分 类 螺 丝 刀 ； ５ ８ ９ １ ．带 有可 配挂 刀鞘 的工具 刀 。 Ｏ ４ 船 上 拟 配 置 的供 非 专 门建 造 的 直 ） 升飞 机 甲板 用 的灭 火器 具 、 急 工 具 和 装 应
国际标准电子海图显示系统的关键开发技术研究
国际标准电子海图显示系统的关键开发技术研究宋成果;吴青;徐海潮;蒋鑫;李弢【摘要】Based on the key technologies of the ECDS (Electronic Chart Display System), this paper puts forward the design of the system and solutions related to data structure and chart display according to the analyses of the transfer standard for digital hydrographic data (S-57) and the process of chart display.%依据数字化海道测量数据传输标准和电子海图内容与显示规范,结合S-57数据解析和海图显示过程,以国际标准电子显示系统开发关键技术为研究重点,提出海图数据结构设计和海图快速显示方案,实现了国际标准电子海图显示系统的开发.【期刊名称】《交通信息与安全》【年(卷),期】2011(029)004【总页数】5页(P6-9,19)【关键词】国际标准;海图显示系统;关键技术【作者】宋成果;吴青;徐海潮;蒋鑫;李弢【作者单位】武汉理工大学物流工程学院武汉430063;武汉理工大学物流工程学院武汉430063;武汉理工大学水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心武汉430063;武汉理工大学物流工程学院武汉430063;武汉理工大学水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U644引言随着科技进步及航海事业不断发展,电子海图显示与信息系统(electronic chart display and information system,ECDIS)在保障船舶航行安全、提高船舶驾驶自动化等方面发挥着越来越重要的作用。
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基于国际标准的电子海图显示系统设计①许兆新1) 方 明1),2) 徐 婧1)(哈尔滨工程大学1) 哈尔滨 150001) (武汉数字工程研究所2) 武汉 430074)摘 要针对开发标准化电子海图显示信息系统所需解决的相关问题进行了研究。
论文给出了基于国际标准的电子航海图系统的设计方案,并采用先进的面向对象程序设计技术,实现电子海图显示系统的无缝拼接、自适应显示和信息查询等模块。
本系统可以作为标准系统电子航海图系统的地理信息显示平台。
关键词:航海 标准化 电子海图显示与信息系统 S-57 自适应显示技术中图分类号:U661.21Study on Electronic Chart Display SystemBased International StandardXu Zhaoxin1) Fang Ming1),2) Xu Jing1)(Harbin Eng ineering University1),Harbin 150001)(Wuhan Digital Engineering I nstitute2),Wuhan 430074)A bstract:T he thesis studies some problems about developing standard electronic chart display and information sy stem.T he design scheme of electronic sailing chart system based international standard has been brought out.Further more,adopting ad-vanced oriented object technology,pulling chart together without slot mo dule has been developed,so as to adapt oneself display and information query.T his sy stem w ill be a platfo rm of standard sailing G IS.Key words:Naviga tio n,Standard,ECDIS,S-57,display adapting oneselfC lass number:U661.211 引言电子海图显示与信息系统是近年来新兴的一种导航设备,它不仅能将海图信息、导航信息以及雷达目标等信息在同一屏幕上叠加显示,而且还具有独特的数据结构,便于分层显示、快速调用、叠加雷达等信息,以方便航海人员使用。
为适应国际海事组织制定的有关电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display and Infor-mation System,ECDIS)国际标准的推广应用,美国、加拿大、英国、俄罗斯、挪威、德国、意大利等国的海运、测绘部门也相继开展了ECDIS的技术标准工作,国际电子海图正向着国际标准化方向迅速发展。
2 电子海图标准化概述《S-57篇IHO数字海道测量数据传输标准》IHO S-57第三版(1996年11月由IHO发布并声明4年内不再修改)描述了用于各国航道测量部门之间的数字化航道测量数据的交换以及向航海人员、ECDIS的生产商发布这类数据的标准。
旨在对各国海道部门之间用于交换数字化海道数据以及将这些数据传递给生产厂家、航海者和其它数据用户的标准加以说明。
S-57标准分为三个部分[1,2]:第一部分:标准概述及参照标准表和术语定义表;第二部分:理论数据模型;第三部分:定义了实现数据模型所用的数据结构和格式,并定义了数据编码的基本规则。
ECDIS海图内容与显示规范(即S-52规范)研制开发的颜色、符号及其它适当表示方法,是ECDIS清楚、明确地表示海图信息的依据和标准。
S-52规范确保了不同型号的ECDIS间的统一①收到本文时间:2005年1月10日性,以避免混乱。
S -52规范具有充分的理论依据,以便在证明其中观点有误时,为制定修正案提供帮助。
S -52为将S -57中抽象描述的物标有效地显示在ECDIS 屏幕上提供了必要的信息,它解释了ECDIS 表示库各部分之间的相互关系,符号的显示方法以及符号库的传递规则。
特别是S -52规范中的表示库对S -57数据概念和方法的处理,对于ECDIS 的设计者有着重要的影响。
S -52标准包括以下几个部分[3,4]:(1)ECDIS 海图内容和显示规范;(2)附录1.ENC 更新指南;(3)附录2.颜色和符号规范;(4)附录3.ECDIS 相关术语集。
3 基于S57标准的电子海图显示系统结构[5] 系统电子航海图的总体要求:1.符合IHO 数字海道测量数据传输标准,即IHO S -57标准2.支持IMO ECDIS 性能标准3.支持电子海图内容与显示规范即IHO S -52标准基于此要求,我们设计了基于S -57格式数据文件的ECDIS 构成如图1所示:图1 基于S -57格式数据文件的ECDIS 构成4 系统开发该系统硬件采用PENTI UM Ⅲ800MHZ 主机板,基于Window s 平台,用先进的面向对象程序设计方法,采用Visual C ++6.0为开发工具进行开发的。
为了保证系统有较好的可移植性,编码过程中基本使用的是标准C 或C ++语言,只在图形操作部分使用了MFC 类库的函数。
软件开发过程中设计了合理有效的系统电子航海图结构,引入了海图空间检索技术、显示缓冲技术、位图链表和复制填充技术等,实现了海图的自适应显示、多幅海图快速无缝拼接、海图切换以及信息查询等功能。
系统采用自上而下的设计方法:用ECDIS 类作为最上层集中管理海图显示所需全部信息。
ECDIS 类中包括成员S -52类和S -57类以及用户控制参数类,S -52类管理颜色表、对照表和符号库,S -57类管理海图文件、坐标变换和系统电子航海图,用户参数类管理可被用户控制的各种参数。
图2为ECDIS 显示生成器的操作流程。
5 系统设计关键技术研究5.1显示模型与纸质海图不同,ECDIS 系统必须要考虑船员的选择对海图显示的影响,系统应可以根据船员的选择更改屏幕显示内容,例如安全水深、时间变化以及传统或是简化符号等。
因此,显示模型不仅要包含符号的颜色和画法定义,还要包括符号动态显示处理的说明[6]。
ECDIS 显示模型主要有两部分构成:图2 电子海图显示系统功能结构图(1)ECDIS 表示库。
将物标描述转化为符号说明所需的颜色表、点、线和面符号画法说明以及查找表。
(2)显示驱动。
是一种可编程结构的描述,作为ECDIS 系统图形的功能模型,解释了符号库基本要素的使用方法和正确显示S -57数据结构的方法。
S -52规范中的表示库在ECDIS 显示中会将每一个系统电子航海图物标的分类、属性与适当的表示方法结合起来,它包含了S -52规范的所有细节,因此表示库是设计系统电子航海图的重要依据。
其组成如下[3]:(1)ECDIS 符号库,包括IEC 的导航符号;(2)ECDIS 的颜色表,包括晴天、阴天、黄昏、夜晚和晚上五类;(3)查找表,通过符号说明的方式将SENC 物标解释为适当的颜色、符号、IMO 分类、显示优先级、雷达覆盖和显示分组;(4)为下列情况提供条件符号过程:依赖于环境的符号显示,如航海人员对安全水深的选择,画法过于复杂而无法用查找表定义;(5)符号的画法说明;(6)航海人员导航物标,说明方式与海图符号说明相同,方便ECDIS 处理;(7)增补物标,颜色差别检测表和颜色校准软件。
组合上述部分形成ECDIS 显示的指南。
5.2条件符号条件符号库是S -52最有生命力和表现力的部分。
条件符号是将海图符号复杂情形简单化的一种有效解决方案,它依赖于航海人员设定的条件参数来确定的符号化指令,也就是能够动态创建指令。
需要说明的是,水深数据不作为文本符号处理。
符号库为水深数据设计了一组条件符号用于显示水深数据。
文本符号不进行旋转操作。
面状符号的文本的轴点位于面状符号的中心,线状符号的文本的轴点位于线状符号的中心。
5.3查找表符号库的查找表提供了物标的显示方法说明。
共有五个查找表:纸质海图点符号;简化点符号;线符号;简单边界符号;符号化边界符号。
图3说明了根据系统电子航海图数据显示S -57物标的过程。
表示库只提供了单独的要素(符号库、查找表等),而没有将要素联系起来,因此ECDIS 的开发者要编写程序实现这些要素之间的连接。
5.4自适应显示技术5.4.1自适应比例尺选择显示S -57格式海图在不同比例尺下显示的内容是不同的,随着比例尺的增大海图显示的信息随之增多,通过海图文件的符号记录中的SCAM IN 字段控制,该字段指出了符号需要显示时的最小比例尺。
因此,当海图进行缩放时,我们判断每个符号是否需要显示,这样实现了海图自适应比例尺显示策略。
5.4.2海图分层显示根据层号属性由用户选择显示符号的类别。
根据海图要素的属性信息(在S -57格式的ENC 中描述)和用户输入的安全等深线以及安全深度将SENC 中的信息进行上述分类,以便在海图显示时减少信息的筛选所需的时间,提高显示速度。
图3 ECDIS 显示生成器的操作过程5.4.3依据海图优先级显示我们在画图指令形成链表后,对其按优先级顺序排序,由小到大,优先级越大越后画,在画图时按链表顺序依次取指令画图,避免了物标的覆盖,完成了对图形绘制顺序的要求保证了海图无损失正确显示。
5.4.4根据天气环境显示船舶在航行中会经历白天、黄昏和夜晚,也会遭遇不同天气变化,如晴天和阴天。
电子海图要根据天气环境对颜色和符号设计,为的是确保重要的海图和航行要素在强烈的阳光下和黑暗的夜晚都能保持清晰的可视性。
5.4.5安全水深显示安全水深显示部分来源于S -52的条件符号部分,航海人员可以从系统电子航海图提供的水深等深线中选择一条安全等深线,并可以选择安全水深。
5.5快速无缝拼接在提取了每幅海图的画图信息后,需要确定需要显示的多幅海图之间的相对位置关系,在计算出屏幕可显示的海区范围后,我们可以计算出屏幕中图4 电子海图显示系统拼图功能实现效果心点所代表的经纬度,再计算出的每幅海图相对于中心点的偏移量进行画图,这样就可以实现海图的无缝拼接。
5.6物标位图链表在S-57格式的电子海图数据中,不同海图中相同物标对应的画图指令是相同的,即同一物标的显示方式是固定的。
根据此特点我们使用了位图链表技术,即用物标名称作为索引,将已使用过的物标的位图记录下来,在画物标时首先判断该物标的位图是否已存在于位图链表中,若存在则可直接取出使用,不存在就首先创建该位图,并将其存入位图链表中。