淺談電子海圖及其在航海中的應(yīng)用

付震 朱凌 崔華鑫

摘要： 隨著科技的不斷進(jìn)步，航海技術(shù)的應(yīng)用對(duì)海上的工作產(chǎn)生了巨大的影響。基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，產(chǎn)生了以數(shù)字形式表示的電子海圖，還有一系列的各種電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)。電子海圖本著航海事業(yè)及科技的發(fā)展而產(chǎn)生的一種實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)，在地理信息系統(tǒng)船艦組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的重要應(yīng)用。電子海圖的不同種類也在航海中的不同應(yīng)用體現(xiàn)出來，本文對(duì)電子海圖的概念以及種類進(jìn)行了介紹，分析了電子海圖的具體應(yīng)用，論證了電子海圖在船舶航行中的重要作用。

關(guān)鍵詞： 電子海圖；航海；應(yīng)用

從古代開始就對(duì)航海做一個(gè)開發(fā)，航海家最關(guān)心是自己的安全還有的能夠清楚自己在大海中的準(zhǔn)確位置，通過測(cè)定天體、接受無線電信號(hào)等一系列操作后進(jìn)而獲取直觀的船舶位置。[1]同時(shí)，航海家根據(jù)獲取船的位置來判斷航海的方向和安全性，從而進(jìn)一步判斷是否是原來設(shè)計(jì)好的路線。但是從一方面來說，駕駛員需要花很長(zhǎng)的時(shí)間去固定和觀測(cè)位置名從而很難獲得船位的具體方式，因此很難得到直觀的船位，對(duì)船舶的安全造成很大的影響。因此，電子海圖不同于傳統(tǒng)海圖，是運(yùn)用了一系列的技術(shù)定位于海面上，一定程度上能夠提高駕駛員判斷船舶的安全性以及讓駕駛員更好的值班從而能確保航行安全。同時(shí)電子海圖系統(tǒng)報(bào)警可以題型駕駛員潛在的危險(xiǎn)，進(jìn)而確保航行的安全性。

1 電子海圖的概念

首先，電子海圖是一個(gè)比較抽象和比較模糊的概念。具體的說就是在顯示器上顯示出海圖信息和其他航海信息，所以也叫屏幕海圖。[2]一般我們將各種數(shù)字式海圖及其系統(tǒng)統(tǒng)稱為電子海圖。比如說，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)、電子航海圖、電子海圖以及電子海圖系統(tǒng)等，電子海圖的應(yīng)用比較廣泛，有航海、船舶交通管理、污染管理、航標(biāo)管理等。主要涉及的領(lǐng)域有海洋及其毗鄰的陸地，詳細(xì)的介紹了礁石、水深、底質(zhì)等航海所需要的資料等。

2 電子海圖的種類

電子海圖所顯示的海圖信息大部分都是深海里面的具體數(shù)據(jù)，或者是根據(jù)原來最初的紙質(zhì)數(shù)據(jù)里面得來的。基于這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用同時(shí)建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，而且其中的構(gòu)造和儲(chǔ)存方式起著決定性的作用，將直接影響電子海圖的容量還有電子海圖顯示的精確度等。按照制作方法分類，根據(jù)這些相關(guān)數(shù)據(jù)按照相關(guān)的制作方法可以分為矢量化海圖和光柵掃描海圖兩類。同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)分類，可以分為有邊界的電子海圖和無邊界的電子海圖。

（1）光柵掃描海圖：通過掃描形成的文件，但是都具有單一性特點(diǎn)，并且所進(jìn)行的都是一次性的掃描，以像素點(diǎn)的排列反映海圖中的要素，依靠眼睛進(jìn)行識(shí)別航海要素。一定程度上來說跟紙質(zhì)海圖比較相仿，功能比較相似，所以也不能有顯示以及查詢相關(guān)功能。

（2）矢量化海圖：基于海圖信息數(shù)字文件的產(chǎn)生，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存的分類，跟光柵掃描海圖的區(qū)別是它具有查詢和顯示等功能，而且，使用者可以讓其跟其他船相系統(tǒng)結(jié)合，運(yùn)用比較廣泛，還有很多獨(dú)特的功能，比如說自動(dòng)報(bào)警等。

（3）有邊界的電子海圖：有邊界的電子海圖比較簡(jiǎn)單，運(yùn)用也比較的基礎(chǔ)，主要就是有一系列技術(shù)對(duì)紙質(zhì)海圖處理后得到的。

（4）無邊界的電子海圖：到目前為止，因此技術(shù)比較新穎，所以在全球還沒有同意一個(gè)完成的圖紙，在經(jīng)過一系列技術(shù)后，用多張海圖進(jìn)行坐標(biāo)交換解決這種拼接中的坐標(biāo)變化方法，叫做拼接技術(shù)。但是對(duì)于一些小比例尺寸來說，拼接技術(shù)簡(jiǎn)單和很小的甚至無需拼接都可以使用，大比例尺寸的圖紙需要經(jīng)過一系列的運(yùn)算和拼湊才可以完成，要復(fù)雜很多。

3 電子海圖在航海中的應(yīng)用

（1）進(jìn)行航線設(shè)計(jì)和雷達(dá)信息的處理。首先我們需要利用海圖設(shè)計(jì)線確定轉(zhuǎn)向點(diǎn)，確定了之后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)標(biāo)記，自動(dòng)計(jì)算整個(gè)航向和總航程。ECDIS有一個(gè)顯示和控制的作用，將形成的圖像顯示于電子海圖上，在將船，以及船周圍的目標(biāo)的具體位置可以很好的顯示出來，具有一定的顯示和控制作用。一方面來說，在設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)可以根據(jù)其比例需要進(jìn)行安全檢查和一些必要的安全措施，供駕駛員修改和檢測(cè)。[3]另一方面來說，航船人員可根據(jù)然后判斷碰撞態(tài)勢(shì)，做出避讓，還可以在電子海圖上檢測(cè)是否解決碰撞等。也就是說，駕駛員根據(jù)電子海圖提供的航向信息為指導(dǎo)，經(jīng)過海圖上的信息的處理后，得到最佳的效果和位置，從而得到最佳的航線。

（2）航船信息咨詢以及定位和導(dǎo)航。首先，如果要獲得各種各樣的航船信息，那么電子海圖上都必須要必備航線上的航行條件信息的顯示，同時(shí)一些天氣，如海流、潮汐等。同時(shí)，對(duì)于一些必須的資料顯示，在航行中電子海圖也可以給出來，比如說相應(yīng)的路線指南和航海手冊(cè)等。同時(shí)一些定位設(shè)備也起了至關(guān)的作用，比如說GPS、Loran-C等設(shè)備的使用，這些設(shè)備的使用經(jīng)過一系列的技術(shù)將信息顯示在電子圖紙上，就會(huì)得到最佳的船位。

（3）海圖作業(yè)與顯示與船舶航行的監(jiān)視。在電子海圖上進(jìn)行計(jì)劃航線設(shè)計(jì)，并且通過一系列的方式計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離和位置，從而顯示在海圖信息上。海圖的顯示在給定的投影方式下合成和顯示海圖，通過多方面的位置顯示海圖。或者是以相對(duì)的運(yùn)動(dòng)方式，也可以更好的顯示海圖；隨即改變電子海圖的比例等。經(jīng)過多方面的測(cè)定，有效的將傳感器和海圖信息結(jié)合起來，通過監(jiān)視，實(shí)時(shí)給出船舶信息位置，給廣大用戶一個(gè)更加直觀的觀察和船舶的航線情況。同時(shí)，在分不同階段顯示的海圖信息中，對(duì)于一些不必要的海圖信息和相關(guān)的船只，都可以去除掉，只是保留航海安全所必要的海圖信息，去掉多余的冗長(zhǎng)，給予船只最大的安全性能保障。

4 結(jié)語

電子海圖的出現(xiàn)為航海事業(yè)提供了極大的便利，以前傳統(tǒng)的航海圖紙已經(jīng)慢慢的遠(yuǎn)去，取而代之的將是各種電子信息下的海圖應(yīng)用系統(tǒng)。電子海圖的操作比較方便，數(shù)據(jù)更新很快，對(duì)于船位的標(biāo)繪還有航線的設(shè)計(jì)都有重要的作用，對(duì)我國(guó)以后的航海發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]宋國(guó)珍.電子海圖及其發(fā)展動(dòng)向[J].航海科技動(dòng)態(tài)，1994：29-31.

[2]李路.航運(yùn)[J].中國(guó)船檢，2007：32-56.

[3]閆福亮，王兆川.電子海圖信息系統(tǒng)（ECDIS）的發(fā)展及應(yīng)用[J].天津航海，2011：72-83.