Теоретические основы электронной картографии. (Х.З.)

С началом широкого использования современных навигационных систем типа ГЛОНАСС / GPS и систем AIS необходимость использования современных информационных технологий в области морской картографии становилась все более очевидной. Осознав возникшую потребность, многие производители электронной аппаратуры (прежде всего систем радиолокационной прокладки - САРП и систем управления движением судов - СУДС) приступили к созданию собственных электронно-картографических систем. Первые системы использовали растровые электронные карты - сканированные копии бумажных источников. Основными недостатками растровых карт являются: невозможность автоматического контроля безопасности и существенные ограничения по настройке отображения картографической информации на экране компьютера (презентации электронной карты).

Вместе с тем, необходимость использования электронных карт и соответствующих навигационных систем, основанных на единых стандартах, становилась все более очевидной. В 1987 году была учреждена Гармонизационная группа ИМО/МГО (IMO/IHO), которая занялась разработкой единого эксплуатационного стандарта на систему отображения электронных карт и информации (ECDIS - Electronic Chart Display and Information System), основывающегося на использовании векторных электронных карт.

ECDIS: стандарты и спецификации

Электронно-картографическая система может быть признана ECDIS системой, только если входящие в ее состав программное обеспечение и аппаратура, а также используемые электронные карты соответствуют всем ниже перечисленным требованиям:

IHO Special Publication S-57 - стандарт МГО (Международного Гидрографического Общества) на обмен гидрографическими данными. Описывает структуру данных и формат обмена между Гидрографическими Службами, производителями ECDIS, судовладельцами. В настоящий момент осуществляется переход от версии 2 документа (DX90) к редакции 3 (S-57 edition 3 от 3 ноября 1996 г.)

IHO Special Publication S-52 - спецификация на информацию, содержащуюся в электронных картах, а также перечисление требований по отображению данных. Редакция 5, декабрь 1996 г.

IMO Resolution A/817 - рабочий стандарт ИМО на ECDIS системы, перечисляет требования к программному и аппаратному обеспечению, электронным картам и цифровым корректурам. Дата издания: декабрь 1995 г.

IEC International Standard 61174 - требования к морскому навигационному и радиокоммуникационному оборудованию ECDIS-систем. Содержит описание методов проверки соответствия систем требованиям стандарта. Дата издания: 1998 г.

Помимо соответствия перечисленным выше требованиям, электронно-картографическая система должна пройти процедуру официальной проверки в уполномоченной организации.

Электронные картографические системы и ECDIS

Электронно-картографические системы, полностью удовлетворяющие требованиям ECDIS и получившие официальное подтверждение, могут стоить несколько десятков тысяч долларов. Более дешевой альтернативой являются электронно-картографические системы (ЭКС или ECS), которые либо не полностью соответствуют требованиям ECDIS, либо не прошли процедуру официального подтверждения соответствования. В отличие от ECDIS, ЭКС не могут служить официальной заменой традиционных бумажных карт, однако предоставляемые ими возможности могут оказать существенное подспорье судоводителю и повысить безопасность мореплавания.

ECDIS – это навигационно-информационная компьютерная система (НИКС), удовлетворяющая специальным требованиям ИМО , МГО, МЭК , что позволяет судоводителям официально использовать её прокладку на электронной карте вместо прокладки на бумажных картах .

В ECDIS должны использоваться только векторные электронные карты ENC , данные которых подготовлены государственными гидрографическими организациями , стандартизованы по содержанию , структуре , действующему формату обмена картографической информацией и полностью удовлетворяющие специальным требованиям ИМО и МГО .

Аппаратное и программное обеспечение ECDIS должны обязательно сертифицироваться уполномоченным Классификационным Обществом в соответствии с требованиями IEC : International Standart 1174 , Maritime navigation and radiocommunication eguipment systems – Electronic Chart Display and Information Systems (ECDIS) – Operational and Perfomance Requirements , Method of Testing and Required Test Results ,1998 .

Чтобы стать легальным эквивалентом бумажных карт , ECDIS на случай выхода из строя должна быть обеспечена одобренной резервной системой . Требуется , чтобы резервная система имела достаточные средства для обеспечения безопасного судовождения на оставшейся части рейса в случае выхода ECDIS из строя . Резервная система может иметь ограниченные функции ECDIS , либо полностью дублировать её . Между основной и резервной системами должна быть возможность обмена информацией . По крайней мере , в резервную систему от основной должны передаваться данные предварительно прокладки и данные всех корректур .

Навигационно-информационная компьютерная система строится на основе персонального компьютера . Она включает в себя : системный блок , клавиатуру , манипулятор , средства отображения информации о процессе судовождения (СОИ) , устройства документирования и регистрации информации (УРД) , средства сигнализации.

В системном блоке находятся процессор , сопроцессор , оперативная память , накопитель на жестком магнитном диске , дополнительные блоки памяти , устройства для ввода информации с гибких магнитных и оптических дисков , порты ввода/вывода информации и др. устройства .

В качестве манипулятора используется трекбол , джойстик или мышка.

Средствами отображения информации являются один или несколько дисплеев , цифровые или аналоговые индикаторы .

К устройствам регистрации информации относятся устройства печати на бумаге и средства запоминания информации на носителях другого вида.

Потребителями информации НИКС являются как её датчики , например , для автоматической коррекции скоростной погрешности ГК в него необходимо вводить широту и скорость судна , так и другие системы , например , автоматическое устройство подачи сигналов бедствия .

В результате применения ECDIS судоводитель на ходовой вахте освобождается от выполнения многих рутинных операций . Его основными функциями становится наблюдение за окружающей обстановкой , контроль ECDIS и других средств судовождения , управление их работой для получения требуемой обстановкой информации и принятие решений по управлению судном . ECDIS способна

предоставлять судоводителю в интегрированном виде информацию, характеризующую различные стороны процесса судовождения , что позволяет ему уверенно и обоснованно принимать решения .

Применение ECDIS повышает результативность деятельности судоводителя , обеспечивает использование большего объёма и номенклатуры данных , увеличивает скорость их обработки , улучшает точность и достоверность результатов , повышает безопасность мореплавания и приводит к росту финансовых показателей работы судна .

Понятие электронной навигационной карты.

В общем плане под электронной картой (ЭК) – понимается изображение определённого района Земли в условном виде на экране дисплея или набор данных для построения этого изображения.

В зависимости от полноты информации ЭК подразделяются на полномерные и стилизованные (упрощённые).

В зависимости от цифрового преставления информации карты - на растровые и векторные.

Информация растровых карт в памяти представлена в виде матрицы точек (пикселей). Сведений об отдельных объектах в памяти нет . Получаются растровые карты путём сканирования бумажных карт .

Информация векторной карты представлена в памяти в виде записи об картографических объектах . Запись о картографическом объекте включает в себя 4 части:

I –идентификатор (имя объекта )

Т- тип объекта

М- метрика

S- свойства объекта

Система строит ( синтезирует ) карту , используя записи о картографических объектах . Информация векторной карты обычно распределена по определённым тематическим уровням , называемыми слоями карты . Это позволяет системе управлять видимостью этих слоёв.

Для ECDIS ИМО требует по- крайней мере 3 таких слоя – базовая информация, стандартная и полная.

В начале для производства векторных карт использовались дигитайзерные технологии . В настоящее время для производства векторных карт также используются сканерные технологии.

Пока не существует полной коллекции карт , удовлетворяющей требованиям ECDIS , на весь мировой океан . Векторные карты более совершенны , чем растровые , так как позволяют системе распознавать картографический объект.

В зависимости от юридического статуса эл . карты подразделяются на официальные и не официальные.

Официальные – выпускаются государственными гидрографическими организациями , все остальные – являются не официальными .

В зависимости от системы , требованиям которой удовлетворяют ЭК , ЭК делятся на

ECDIS-карты и ECS-карты. ECDIS-карты – являются обязательно официальными , векторными картами ; по содержанию , цвету , формату представления удовлетворяющие специальным требованиям МГО .

Подробность нагрузки ЭК определяется её масштабом . Масштаб , которому соответствует

нагрузка ЭК , называется оригинальным масштабом . Масштаб , в котором карта отображается – называется масштабом отображения карты .

В зависимости от оригинального масштаба различают :

карта мира : 1: 2,5млн. и меньше

генеральные: 1:300тыс. -1:2,5млн.

прибрежные : 1:80тыс.- 1:300тыс.

подходные: 1:40тыс.- 1:80тыс.

гавани: 1:10тыс.- 1:40тыс.

планы: 1:10тыс. и крупнее

Понятие системной электронной карты (senc) .

В зависимости от использования в навигационной системе среди векторных карт различают основные и системные карты . Основной называют карту , данные которой размещены в отдельном файле , поставляемом государственной или частной организацией . Данные основной карты не могут быть изменены на судне .

Системная электронная карта (System electronic chart- SENC)- это набор данных для отображения откорректированной навигационной карты , представленный во внутреннем формате системы . Он является результатом преобразования системой информации основной ЭК (электронной карты ) с учётом корректур и данных , добавленных мореплавателем . Это тот набор данных , который составляет дисплейный файл системы для отображения откорретированной навигационной карты и выполнения с её помощью навигационных функций . SENC может содержать информацию и от дополнительных источников. Иными словами системная карта-это карта , которая показывается на экране и строится по данным основной (основных) карты , файлов , корректур и информации , добавленной судоводителем .