淺議ECDIS中的船位辨析

陳建亭

摘 要：使用ECDIS進(jìn)行導(dǎo)航，駕駛員應(yīng)注重對(duì)船位的辨別與分析。本文分析了ECDIS中船位數(shù)據(jù)的來(lái)源，針對(duì)ECDIS中顯示船位可能出現(xiàn)的誤差，提出多種核實(shí)船位的方法以及修正船位的方式。

關(guān)鍵詞：ECDIS 船位核實(shí) 船位誤差 修正

在船舶航行中，船位是航海人員操縱船舶的基礎(chǔ)，船位的準(zhǔn)確性直接影響船舶的航行安全。在電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）中，航海人員需充分理解船位的顯示，不可忽視船位顯示的準(zhǔn)確性以及盲目信賴(lài)ECDIS。

1.船位的來(lái)源

在ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)MSC.232（82）決議中，并未詳細(xì)規(guī)定ECDIS接入定位傳感器的方式。實(shí)踐中，ECDIS船位的來(lái)源通常有以下幾種方式。

1.1衛(wèi)星定位系統(tǒng)

衛(wèi)星定位方式已普遍應(yīng)用于船舶，ECDIS可以與衛(wèi)星定位設(shè)備連接，如我國(guó)的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)、美國(guó)的GPS＼DGPS系統(tǒng)、歐洲的伽利略定位系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)。通過(guò)與定位設(shè)備連接，ECDIS可以連續(xù)實(shí)時(shí)的顯示本船位置。相比傳統(tǒng)的定位方式，衛(wèi)星定位有很大的優(yōu)勢(shì)，可快速、準(zhǔn)確的獲取當(dāng)前船位，幾乎所有船舶都將衛(wèi)星定位作為主要的定位手段，這樣減輕了航海人員的工作負(fù)擔(dān)。

1.2航跡推算

當(dāng)衛(wèi)星定位系統(tǒng)無(wú)法正常工作時(shí)，ECDIS不能獲得連續(xù)實(shí)時(shí)的船位，此時(shí)，航海人員可以通過(guò)其他定位手段（如陸標(biāo)定位、移線定位）獲取船舶較準(zhǔn)確的位置作為觀測(cè)船位，并將該船位作為航跡推算的起始船位，通過(guò)接入ECDIS的羅經(jīng)和計(jì)程儀數(shù)據(jù)獲取航向和航程，并結(jié)合航行海域的風(fēng)流情況，考慮船舶航行中的風(fēng)流壓差等因素，此時(shí)，ECDIS仍舊可以連續(xù)實(shí)時(shí)的顯示本船位置。另外，ECDIS允許航海人員手動(dòng)輸入船位，利用鼠標(biāo)或坐標(biāo)輸入的方式手動(dòng)將船位標(biāo)繪在海圖上。

2.船位的核實(shí)

2.1主輔定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

在ECDIS系統(tǒng)中，可以同時(shí)接入多個(gè)定位設(shè)備，如可以接入兩臺(tái)GPS設(shè)備。把GPS1作為主定位系統(tǒng)，GPS2作為輔助定位系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)都可以提供船位數(shù)據(jù)，選擇其中一個(gè)作為顯示船位。設(shè)置主輔定位系統(tǒng)船位差異報(bào)警，如設(shè)置兩套定位系統(tǒng)的距離差大于100米時(shí)報(bào)警，兩套系統(tǒng)可以互相監(jiān)測(cè)，當(dāng)某一個(gè)定位設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，定位距離差大于設(shè)定值，ECDIS能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警。駕駛員通過(guò)辨別兩者的距離差異來(lái)判斷定位系統(tǒng)的可靠性和船位的準(zhǔn)確性。

2.2陸標(biāo)定位（方位、距離）

駕駛員通過(guò)羅經(jīng)方位儀或雷達(dá)觀測(cè)陸標(biāo)的方位，選擇兩個(gè)合適的陸標(biāo)，得到兩條方位船位線；在ECDIS海圖上，找到所觀測(cè)的兩個(gè)陸標(biāo)，使用ECDIS系統(tǒng)自帶的EBL工具，以觀測(cè)的陸標(biāo)為基準(zhǔn)，分別將兩條方位線繪制在ECDIS海圖界面上，兩條方位線的交點(diǎn)即為當(dāng)時(shí)的觀測(cè)船位，將此船位作以標(biāo)注。考慮觀測(cè)誤差和時(shí)間誤差，將觀測(cè)船位與當(dāng)前的ECDIS顯示船位作對(duì)比，分析船位是否符合預(yù)期，核實(shí)顯示船位的準(zhǔn)確性。同樣，也可通過(guò)觀測(cè)兩物標(biāo)距離或單物標(biāo)方位距離進(jìn)行定位。

2.3雷達(dá)圖像疊加

核實(shí)ECDIS顯示船位準(zhǔn)確性的方法除了傳統(tǒng)定位方法，如方位定位、距離定位等外，雷達(dá)圖像疊加也是一種非常實(shí)用的方法，且實(shí)現(xiàn)過(guò)程更為快速簡(jiǎn)單。在ECDIS中，將雷達(dá)圖像疊加顯示在ECDIS海圖界面上，如果海岸線的雷達(dá)回波與ECDIS的岸線不吻合，出現(xiàn)朝一個(gè)方向偏移，則極大可能是GPS船位誤差造成的，原因是雷達(dá)圖像是以本船位置為中心顯示的。將雷達(dá)圖像疊加顯示在海圖上，還可以驗(yàn)證整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。利用該功能，可以快速地根據(jù)雷達(dá)回波圖像與海圖上的岸形是否重疊匹配來(lái)判斷船位的準(zhǔn)確性及衛(wèi)星定位系統(tǒng)等設(shè)備的工作狀態(tài)。

2.4測(cè)深辨位

將ENC海圖數(shù)據(jù)的水深點(diǎn)圖層顯示出來(lái)，可以從圖中了解到海水的深度。海水實(shí)際水深為海圖顯示水深和當(dāng)時(shí)的潮汐數(shù)值之和。通過(guò)測(cè)深儀得到的實(shí)際水深與ECDIS海圖上得到顯示船位處實(shí)際水深做一對(duì)比，如果兩者的水深差別較大，則駕駛員應(yīng)懷疑ECDIS顯示船位有誤差；如果兩種方法得到的水深數(shù)據(jù)一致，也并不能完全確定船位就沒(méi)有誤差，因?yàn)楹Ｑ笊贤凰畹奈恢命c(diǎn)并不是唯一的，有很多相同的水深點(diǎn)。因此，測(cè)深辨位也是一種核實(shí)船位常用的方法。

3.船位的誤差

3.1定位設(shè)備本身的誤差

目前船舶上的定位設(shè)備主要為衛(wèi)星定位系統(tǒng)，由于定位系統(tǒng)的工作原理、制造工藝、工作環(huán)境等原因?qū)е露ㄎ辉O(shè)備獲得的數(shù)據(jù)本身存在一定的誤差，這種誤差是無(wú)法調(diào)整和避免的。盡管目前衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位精度已經(jīng)比較高，定位精度可以達(dá)到米級(jí)，對(duì)于大型船舶似乎影響不大，但是船員在特殊航行環(huán)境中仍需考慮此誤差的影響，如狹水道航行，進(jìn)出港或靠離泊過(guò)程中。此外，設(shè)備使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、部件老化等因素可能導(dǎo)致設(shè)備的使用性能下降，獲取位置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或無(wú)法提供準(zhǔn)確的位置，從而導(dǎo)致ECDIS中顯示的船位錯(cuò)誤。

3.2傳統(tǒng)定位方式的誤差

傳統(tǒng)的定位方法如陸標(biāo)定位、天文定位等都需要通過(guò)人工對(duì)物標(biāo)的觀測(cè)來(lái)得到船位，人工觀測(cè)會(huì)產(chǎn)生的誤差，包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。產(chǎn)生誤差的原因主要有測(cè)量工具不盡完善、測(cè)量方法不盡準(zhǔn)確、觀測(cè)環(huán)境的影響、測(cè)者感官上的缺陷、讀取讀數(shù)或計(jì)算中的湊整誤差等等。航海人員應(yīng)充分理解傳統(tǒng)定位方式，采取正確的方法，在必要精度的基礎(chǔ)上得到最佳觀測(cè)結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，從而得到更為準(zhǔn)確的船位。

3.3天線位置偏差

衛(wèi)星定位設(shè)備提供的位置數(shù)據(jù)依靠于其天線所在的位置，而ECDIS顯示的本船位置一般以操舵位置（Conning Position）為基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)船位在海圖上以比例船型顯示時(shí)，可以較清楚地看到顯示船位的基準(zhǔn)點(diǎn)。如果定位天線不在基準(zhǔn)點(diǎn)位置，則定位設(shè)備給出的位置與ECDIS上顯示的位置會(huì)出現(xiàn)偏差，盡管這個(gè)偏差通常以米級(jí)為單位，但在一些受限水域仍應(yīng)給予足夠的重視。

3.4坐標(biāo)系不一致

ECDIS中的海圖（包括ENC和光柵海圖）坐標(biāo)系應(yīng)該與定位設(shè)備的坐標(biāo)系一致。以GPS為例，GPS一般使用的坐標(biāo)系是WGS84坐標(biāo)系，提供的位置數(shù)據(jù)只有在坐標(biāo)系為WGS84的海圖上才能準(zhǔn)確顯示，否則，ECDIS中的顯示船位會(huì)出現(xiàn)誤差，此時(shí)，駕駛員看到的是錯(cuò)誤的船位，以此來(lái)操縱船舶會(huì)出現(xiàn)擱淺的危險(xiǎn)。通常，定位系統(tǒng)與海圖坐標(biāo)系不一致時(shí)，ECDIS系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，駕駛員應(yīng)及時(shí)了解并處理報(bào)警信息，對(duì)船位作出修正。

3.5位置數(shù)據(jù)延時(shí)

ECDIS海圖數(shù)據(jù)和其他導(dǎo)航數(shù)據(jù)每隔1-3秒刷新一次，GPS設(shè)備輸出位置數(shù)據(jù)也存在一定的時(shí)間間隔，一般每秒鐘至少會(huì)輸出1個(gè)位置。因此，設(shè)備延時(shí)使得ECDIS顯示船位并非真實(shí)船位，顯示船位比真實(shí)船位滯后。在航行時(shí)，駕駛員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，不能僅通過(guò)觀察ECDIS而操縱船舶，應(yīng)時(shí)刻注意瞭望。

4.船位的修正

4.1切換船位來(lái)源

當(dāng)兩套定位設(shè)備提供的位置數(shù)據(jù)存在較大差別時(shí)，ECDIS會(huì)發(fā)出警報(bào)，經(jīng)核實(shí)，如果確認(rèn)某一套定位設(shè)備出現(xiàn)故障，駕駛員可以立即切換ECDIS船位數(shù)據(jù)來(lái)源，ECDIS中仍然可以連續(xù)的顯示船位。需要注意的是，駕駛員應(yīng)開(kāi)啟主輔定位系統(tǒng)差異報(bào)警，這樣才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)船位異常并及時(shí)修正船位。

4.2設(shè)置公共基礎(chǔ)參考點(diǎn)

船上多套定位設(shè)備的天線位置不同，導(dǎo)致輸出的船位數(shù)據(jù)不一致，另外，ECDIS顯示船位的基準(zhǔn)點(diǎn)與定位設(shè)備天線位置也不一致。針對(duì)這一問(wèn)題，在定位設(shè)備和ECDIS設(shè)備安裝時(shí)，工程師應(yīng)設(shè)置統(tǒng)一的公共基礎(chǔ)參考點(diǎn)，一般將操舵位置作為公共基礎(chǔ)參考點(diǎn)。把定位設(shè)備輸出的天線位置數(shù)據(jù)加以修正，轉(zhuǎn)變?yōu)楣不A(chǔ)參考點(diǎn)的位置，這樣避免了ECDIS顯示船位基準(zhǔn)點(diǎn)與天線位置不一致的問(wèn)題。

4.3坐標(biāo)系不一致的修正

由于ECDIS坐標(biāo)系與定位設(shè)備坐標(biāo)系不一致帶來(lái)的船位誤差，可以通過(guò)雷康、燈標(biāo)等有準(zhǔn)確位置的物標(biāo)加以比對(duì)，得到船位偏差值，通過(guò)手動(dòng)輸入經(jīng)緯度修正量或方位距離改正值，將本船位置修正至準(zhǔn)確位置。也可通過(guò)鼠標(biāo)操作將本船顯示符號(hào)直接拖拽至準(zhǔn)確位置。當(dāng)兩者坐標(biāo)系一致后，駕駛員應(yīng)及時(shí)取消已進(jìn)行的修正，否則船位會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

5.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)船位的辨別與分析是駕駛員操控船舶的一項(xiàng)基本技能，無(wú)論使用哪種導(dǎo)航方式，駕駛員都應(yīng)了解船位來(lái)源，運(yùn)用多種方法核實(shí)船位準(zhǔn)確性，并能充分理解不同狀態(tài)下的船位誤差，且能夠及時(shí)修正船位，從而保證船舶的航行安全。

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