電子海圖ENC數(shù)據(jù)問題及應(yīng)對措施

中遠(yuǎn)海運(yùn)能源運(yùn)輸股份有限公司 廖才明

與所有新技術(shù)一樣，電子海圖也會根據(jù)實(shí)際需要不斷改進(jìn)以滿足終端用戶的期待。然而，由于產(chǎn)品的數(shù)字化特性以及生產(chǎn)工藝的技術(shù)局限性，與矢量電子海圖（ENC）相關(guān)的一些問題還是會存在，其中一些問題目前還很難解決，給船舶航行安全帶來一定的不確定性，也在某種程度上影響了一些航運(yùn)公司推行無紙化航行的信心和進(jìn)度。

雖然UKHO聲稱全球航行區(qū)域被ENC無縫覆蓋，但是由于ECDIS海圖以及ENC海圖數(shù)據(jù)存在的不足，船舶在實(shí)際使用電子海圖時(shí)也反映出了很多問題，只有更深入了解ENC還存在性能特征方面的問題，我們才能有的放矢地尋求解決方案，為此，本文從以下幾個(gè)方面做探討（相關(guān)圖示解說來自于“挪瑞”的ECDIS設(shè)備）：

ENC覆蓋問題(ENC Coverage)

安全、有效使用海圖的前提條件是要有足夠的，能適用船舶在航行、進(jìn)港及泊位各個(gè)環(huán)節(jié)的需求，從IHO網(wǎng)站查ENC情況，全球航行水域能夠被ENC海圖覆蓋（六種用途電子海圖），但在查看不同用途的海圖時(shí)，情況就不那么樂觀了，區(qū)域“GAP”比較明顯，如南北兩極、南美洲沿海、西北非、馬達(dá)加斯加、印度東海岸、索馬里、也門以及紅海等地區(qū)還做不到無縫連接。IHO在2009年表示，到2010年會實(shí)現(xiàn)“適當(dāng)”的ENCs覆蓋率，由小比例尺（制定計(jì)劃用）、中等比例尺（沿海航行）以及大比例尺（港口）的ENCs100%覆蓋全球。但這個(gè)“適當(dāng)”只能理解為國際貿(mào)易中主要港口和主要貿(mào)易航路，因此，準(zhǔn)確理解是指：雖然ENC已充分覆蓋了貿(mào)易的主要干線，但是仍然有大量水域還需特別注意。隨著航運(yùn)科技的發(fā)展，極地電子海圖也將應(yīng)用于極地考察船及極地航線的商船。針對這種情況，船公司需根據(jù)船舶航行區(qū)域?yàn)榇芭鋫湟欢ǖ募埌婧D。

ENC數(shù)據(jù)重疊(Overlapping Data)帶來的問題和使用者的對策

1、ENC重疊的原因。眾所周知，ENC是由各個(gè)國家海圖出版機(jī)構(gòu)發(fā)布，UKHO統(tǒng)一銷售，但UKHO無法修改海圖數(shù)據(jù)，因此，國家與國家之間出版的ENC就可能存在數(shù)據(jù)重疊現(xiàn)象（Overlapping）。重疊區(qū)域的數(shù)據(jù)是由不同國家水道部門測量的，由于測量時(shí)間、測量方式、測量條件以及更新頻率的不同，有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)差異。而紙質(zhì)海圖是IHO在收到海圖出版機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)后再做一次整合，這樣就不可能像ENC那樣在某一個(gè)區(qū)域存在兩種或以上同一比例尺的海圖。紙質(zhì)海圖和電子海圖有差異的地方會通過AIO發(fā)布EP（EPNMs）提示。所以在GB的ENC上不會存在EP的原因就是這個(gè)，因?yàn)檫@些都是UKHO出版的，不可能發(fā)生沖突。在相同的可用于航海目的官方海圖，盡管IHO會通過協(xié)調(diào)組織來盡量避免出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，但也有例外的重疊情況發(fā)生，在這種情況下，重疊部分顯示哪一張海圖的數(shù)據(jù)，是隨機(jī)的。

2、ENC重疊帶來的問題。理論上，ENC數(shù)據(jù)顯示應(yīng)為無縫覆蓋，也就是說每種用途的電子海圖應(yīng)無縫顯示。在生產(chǎn)無縫的ENC產(chǎn)品時(shí)，避免相同用途海圖的相鄰單元之間的數(shù)據(jù)重疊區(qū)域和數(shù)據(jù)間隙或縫隙（GAP）尤為重要。如果無法做到這一點(diǎn)，將意味著ENC可能在ECDIS上不能正常顯示，在實(shí)踐中也有許多此類問題。

首先，在可能的情況下，單元邊界上的數(shù)據(jù)應(yīng)和與之相鄰的相同等級的ENC單元的數(shù)據(jù)做一致性匹配。其次，目前還沒有軟件或ECDIS能處理穿越180度經(jīng)線的ENC單元，為避免ECDIS出現(xiàn)加載和顯示問題，ENC單元不能跨過180度經(jīng)線。第三，某些海區(qū)的圖，相鄰各國都在生產(chǎn)，水道測量部門應(yīng)合作商定單元邊界確保在同等級的海圖中不出現(xiàn)數(shù)據(jù)重疊。

3、ENC重疊的主要風(fēng)險(xiǎn)。重疊數(shù)據(jù)的主要風(fēng)險(xiǎn)是船長或駕駛員將無法使用ECDIS有效航行，因?yàn)榇嬖谄聊伙@示雜亂、數(shù)據(jù)遺漏或異常。問題的嚴(yán)重程度取決于：

● 重疊的地理位置：淺水區(qū)還是深水區(qū)

● 重疊數(shù)據(jù)的范圍：在一定范圍內(nèi)小部分重疊不會太明顯

● 重疊單元的比例尺：某些ECDIS會在那些出現(xiàn)重疊的地方自動(dòng)顯示較大比例尺的海圖

● 針對有或沒有數(shù)據(jù)重疊區(qū)二種不同情況，用不同的特性和不同位置顯示。

4、對ENC數(shù)據(jù)重疊的處理方式。目前大多數(shù)ECDIS系統(tǒng)處理重疊的方式為以下三種之一：

● 顯示兩個(gè)重疊單元，但導(dǎo)致顯示混亂和不清晰

● 在二個(gè)重疊的單元中，只顯示其中一個(gè)，是基于ECDIS算法做優(yōu)化后性選擇，通常以比例尺為主因

● 當(dāng)顯示被放大時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)單元，但前述表征ENC重疊的特性會出現(xiàn)和消失

5、對ENC數(shù)據(jù)重疊實(shí)例的分析與處置建議。航海操作人員應(yīng)認(rèn)識到，在重疊區(qū)域內(nèi)，重要的內(nèi)容可能只存在于被覆蓋的數(shù)據(jù)集（Data set），因此，在制定通過該區(qū)域的航行計(jì)劃時(shí)，應(yīng)注意檢查這兩個(gè)數(shù)據(jù)集。關(guān)閉SCAMIN可能有助于檢查。

圖1

圖2

舉個(gè)近期的例子，某輪在使用ECDIS過程中發(fā)現(xiàn)這樣兩個(gè)問題：一是在01-50.0N104-37.54E有一條海底電纜。當(dāng)使用小比例尺觀察時(shí)，電纜是完整的，當(dāng)使用大比例尺觀察時(shí)，此電纜以北的部分消失，只留下以南的部分；二是在01-55.14N104-37.57E有一艘42米的沉船，使用小比例尺觀察時(shí)可以顯示，但使用大比例尺觀察時(shí)，反而消失了。我們仔細(xì)核實(shí)了一下該區(qū)域的ENC覆蓋情況，該區(qū)域由兩張編輯比例尺為1：180000的印尼ID300430海圖和馬來西亞MY3C0625海圖重疊構(gòu)成，而上述兩個(gè)問題正好出現(xiàn)在ENC數(shù)據(jù)重疊區(qū)域。如圖1。

通過分析發(fā)現(xiàn)，在顯示比例尺為1：350000時(shí)，只有ID202869顯示出來，它的編輯比例尺是1：350000，這張圖上42米和23米的沉船都有。當(dāng)放大時(shí)，黃框區(qū)域?qū)@示MY3C0625，藍(lán)框區(qū)域?qū)@示ID300430，綠框區(qū)域?qū)@示MS3IK2EB這三張較大比例尺的圖都是1：180000，且都是Coastal級別（usage band， navigational purpose）的電子海圖。而MS3IK2EB海圖是由印尼、新、馬、日等聯(lián)合測繪的，這張圖和印尼海圖吻合拼接，沒有相互遮蓋，但和馬來那張有遮蓋。印尼那張和馬來也有遮蓋，遮蓋完全是隨機(jī)的，標(biāo)準(zhǔn)沒有要求，也不可能有要求。而印尼的數(shù)據(jù)確實(shí)有問題。如圖2。

這是最終顯示效果，下面MS圖 的23米 沉船 還 有，42米船在印尼的圖上沒有，光纜也少了很多。打開Accuracy開關(guān)，如圖3。

可以看到馬來的那張圖的精確度為 4 顆星，高于印尼的那張3 顆星，但沒有標(biāo)準(zhǔn)提到精確度高的區(qū)域覆蓋精確度低的區(qū)域，也沒有功能改變覆蓋順序。通過上述判斷，船舶刪除ID那張電子海圖后，顯示就正常了。在這種情況下，雖然兩張ENC都是官方海圖，但我們就需要分析一下哪個(gè)可信度更高，畢竟用戶沒法斷定哪個(gè)數(shù)據(jù)正確。

對于這種數(shù)據(jù)的問題，航海操作人員沒辦法從根本上解決，只能通過掌握的專業(yè)手段和經(jīng)驗(yàn)去分析和甄別。因此，遇到這種數(shù)據(jù)疊加問題，建議采取下面措施：

● 大比例尺電子海圖；

● ENC經(jīng)常更新且最近更新過；

● 區(qū)域所屬的主管機(jī)關(guān)出的ENC海圖；

圖3

圖4

● 打開海圖邊界開關(guān)，了解遮蓋關(guān)系，再打開精確度開關(guān)，對比了解精確度，可能有助于發(fā)現(xiàn)這種問題；

● 再利用單獨(dú)鎖定單張海圖顯示功能，單獨(dú)顯示高精度的準(zhǔn)確的圖。

不同用途的ENC海圖

如果可以在相同用途電子海圖的單元之間無縫顯示數(shù)據(jù)，那么當(dāng)遇到不同用途的ENC的其邊界位置時(shí)，就會出現(xiàn)失真或變形現(xiàn)象。如圖4紅框標(biāo)示部分：

比例尺邊界失真或變形是由大比例尺和小比例尺的ENC數(shù)據(jù)組合生成的結(jié)果。除了因生產(chǎn)商創(chuàng)建了不太令人滿意的顯示結(jié)果外，還會導(dǎo)致數(shù)據(jù)顯示過度。例如，當(dāng)離開港口時(shí)，船舶一般會從一個(gè)大比例尺海圖移動(dòng)到一個(gè)小比例尺的海圖，當(dāng)ECDIS將數(shù)據(jù)組合成相同比例尺的單元顯示時(shí)，超出其比例尺邊界的小比例尺數(shù)據(jù)會顯示得過大。當(dāng)顯示比例尺比編輯比例尺超出兩倍或更多時(shí)，會出現(xiàn)“超出比例尺”符號標(biāo)識這些部分，“超出比例尺”符號是平行的垂直黑線，如上圖下部所示。當(dāng)接近港口時(shí)，可能出現(xiàn)相反的情況，即數(shù)據(jù)顯示的比例尺過低。在這種情況下，ECDIS必須指示“不久將獲得更大的比例尺”。

這種比例尺邊界變形的另一個(gè)后果就是，在較小比例尺圖上可能無法得到設(shè)置的安全等深線。此時(shí)，下一個(gè)可用的更大的值被選中并通知駕駛?cè)藛T。雖然這種情況很少見，但是可以想象，船舶可能不得不穿越安全等深線。

不同等級的海圖是會有覆蓋的，顯示的原則就是當(dāng)大比例尺（覆蓋的區(qū)域較小）的海圖可見時(shí)，其數(shù)據(jù)覆蓋相同范圍內(nèi)的小比例尺上的海圖數(shù)據(jù)。不同比例尺海圖的“可見性”，一般由當(dāng)前顯示比例尺和海圖的編輯比例尺的比值決定，比如可以設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)為，當(dāng)顯示比例尺與某海圖的編輯比例尺的比值大于 1/3時(shí)，顯示該海圖。再如，某海圖的編輯比例尺是1：10000，那當(dāng)前顯示比例尺是1：40000 時(shí)，顯示比例尺/編輯比例尺=1/4，該海圖無法顯示，當(dāng)顯示比例尺大于或等于1：30000時(shí)，顯示比例尺/編輯比例尺≥1/3，則顯示該海圖。

但Look ahead判斷前方是否有礙航物時(shí)，與look ahead區(qū)域覆蓋的海圖是否顯示無關(guān)，就是說，如果Look ahead所覆蓋的區(qū)域有不同編輯比例尺的海圖，判斷是否有礙航物還是以look ahead區(qū)域內(nèi)所覆蓋的最大比例尺的各張海圖內(nèi)的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，即使大比例尺的海圖因?yàn)楫?dāng)前顯示比例尺不夠而沒有顯示。

SCAMIN（最小比例尺）

將SCAMIN應(yīng)用到ENC中的所有物標(biāo)是一個(gè)非常耗時(shí)的工作。許多水道測量部門使用自動(dòng)工具將相同的SCAMIN值分配給特定種類的所有物標(biāo)。這意味著在航行時(shí)所有該種類物標(biāo)在顯示比例尺小于SCAMIN值時(shí)，都不顯示。結(jié)果是，這樣的海圖產(chǎn)品不像地圖繪制人員根據(jù)實(shí)際情況來為個(gè)別物標(biāo)專門選擇一個(gè)最小顯示比例尺那樣合理和準(zhǔn)確。比較好的制圖方法是將較小的SCAMIN值分配給標(biāo)記航道最靠海的一對浮標(biāo)。當(dāng)以大比例尺查看時(shí)，所有的浮筒都會顯示出來，但是當(dāng)顯示比例尺縮小時(shí)，只顯示外圍的浮標(biāo)，直到最后，比例尺小到足以保證不顯示任何浮標(biāo)為止。如果沒有仔細(xì)規(guī)劃物標(biāo)的SCAMIN值，可能重要的數(shù)據(jù)在小的顯示比例尺范圍內(nèi)是不可見的。如圖5：

IHO已經(jīng)認(rèn)識到，水道測量部門需要更仔細(xì)應(yīng)用SCAMIN值，特別是助航設(shè)施和名稱。PL4.0版規(guī)定，當(dāng)一個(gè)對象物標(biāo)在不同用途的海圖單元存在相同對象時(shí)，應(yīng)該為這些對象分配相同的SCAMIN值。ECDIS制造商還必須通過關(guān)閉SCAMIN屬性來提供查看單元中所有數(shù)據(jù)的能力，而不管指定的SCAMIN值如何。

如果船上的ECDIS有“SCAMIN”開/關(guān)功能鍵：

圖5

圖6

● 在航行評估、航行計(jì)劃和航行評審階段，系統(tǒng)需設(shè)定SCAMIN關(guān)，確保所有信息都能看到。

● 為了減少混亂、擁擠不堪顯示的影響，在航行實(shí)施和監(jiān)控階段，SCAMIN應(yīng)處于開的位置。

數(shù)據(jù)間隙/縫隙/差異（GAP）

盡管IHO努力實(shí)現(xiàn)足夠的ENC覆蓋，但是世界上仍然有一些地區(qū)存在空白。

IHO特別指出，在相同用途的ENC單元之間必須沒有空白。如果有空白，可以使用來自SENC的較小比例尺的數(shù)據(jù)來填補(bǔ)這個(gè)空白。但如果沒有更小比例尺的數(shù)據(jù)可用，則用灰色無數(shù)據(jù)區(qū)域模式填充空白。

沒有數(shù)據(jù)區(qū)域的模式也可能出現(xiàn)在沒有按照海圖的比例查看特定區(qū)域的地方。在這種情況下，在縮放時(shí)，沒有數(shù)據(jù)區(qū)域的模式可能會消失。如圖6。

ENC文本 (對物標(biāo)的文字說明)

文本問題是ECDIS操作人員經(jīng)常遇到的問題。問題可能包括對地理區(qū)域和重要的航行標(biāo)志的文本定位錯(cuò)誤、文本的重復(fù)以及名稱出現(xiàn)覆蓋和混亂。在ENC中，海圖標(biāo)注的特征名稱要么被編碼為點(diǎn)特征（如燈標(biāo)），要么編碼為區(qū)域特征（如海灣名稱）。在第一種情況下，特征名稱的文本將始終顯示在相同的地理位置。而在第二種情況下，名稱的位置將根據(jù)顯示區(qū)域的不同而不同，這是為了確保在只顯示部分區(qū)域特征（比如滾動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)），重要的名稱仍然保留在顯示區(qū)域內(nèi)。

在下圖中，Phillips Bay這個(gè)名稱被歸屬于一個(gè)區(qū)域物標(biāo)，這意味著文本總是放在區(qū)域物標(biāo)在ECDIS屏幕上顯示的部分的中心，包括海灣的末端。這種編碼方法可以確保重要的名稱在操作者縮放或滾動(dòng)時(shí)仍然顯示，但是當(dāng)操作者縮放或滾動(dòng)時(shí)，對象名稱相對于其他對象移動(dòng)時(shí)，相同位置的其他文本可能被覆蓋。

例如，在下圖中，對該區(qū)域不熟悉的操作人員可能很難找到顯示燈質(zhì)顯示為FIY3S的燈標(biāo)的文本，因?yàn)榧词乖诰庉嫳壤呱喜榭碋NC，它也會被覆蓋。在操作人員放大到足以將文本分開之前，文本是無法看清的，因?yàn)槲谋臼侵貜?fù)的。當(dāng)兩個(gè)相鄰的ENC單元覆蓋同一對象時(shí)，或者當(dāng)文本存在與不同用途的ENC的邊界時(shí)，可能會發(fā)生這種情況。文本被覆蓋的另一種可能性是，在一個(gè)小區(qū)域內(nèi)有太多帶有屬性文本的對象，從而無法清楚地顯示名稱。如圖7。

圖7

IHO標(biāo)準(zhǔn)

IHO已經(jīng)制定了關(guān)于ENCs生產(chǎn)的具體指導(dǎo)，但是這些標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容并不總是被正確地理解。從3.4版開始PL（標(biāo)準(zhǔn)符號示意圖）中使用的條件符號（CSP）圖的取消就是IHO標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容在編碼人員中引起混亂的一個(gè)例子。CSP是一個(gè)決策過程，用于將對象類及其屬性鏈接到符號。例如，一艘沉船是否被描述為一個(gè)孤立的危險(xiǎn)，取決于ECDIS是否正確地使用CSP。如此復(fù)雜的數(shù)據(jù)流的呈現(xiàn)方式被認(rèn)為是與ECDIS相關(guān)的顯示問題的潛在原因。如下圖是一個(gè)S-57編碼公告，它突出顯示了由于編碼錯(cuò)誤而在某些ENCs中出現(xiàn)扇形燈光的差異。

IHO標(biāo)準(zhǔn)中缺乏規(guī)范性內(nèi)容也導(dǎo)致了數(shù)據(jù)生產(chǎn)者之間的差異。一個(gè)例子是提供引航員登船地點(diǎn)，一些國家不包含在ENCs中，而寧愿把這些信息放在相應(yīng)的航路指南上。例如，在日本水文 局（JHOD）的產(chǎn)品中，此類物標(biāo)僅在比例尺大于1：100000的 情況下顯示，而且只有日本引航協(xié)會決定希望顯示它們時(shí)才顯示。此外，ENC可能包含有關(guān)磁差變化、潮汐、潮流的信息，但水道測量局沒有義務(wù)提供這些信息。鑒于SOLAS規(guī)定包括對磁羅經(jīng)和自查卡的要求，一些ENCs不包括磁差信息的事實(shí)似乎是一個(gè)疏忽。這個(gè)特殊情況在PL的4.0.0版中得到了糾正。

綜上所述，由于電子海圖ENC數(shù)據(jù)存在的不足，這就要求船公司制定相應(yīng)程序、配備勝任的船長和駕駛員、加強(qiáng)船員電子海圖培訓(xùn)與熟悉、提供及時(shí)的岸基支持，以保證船舶航行安全。