МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ имени адмирала С.О. Макарова

КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ

Д.А. Гагарский

ЭЛЕКТРОННАЯ КАРТОГРАФИЯ

КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ

Санкт-Петербург 2003

1

УДК 528.9 Г12

Гагарскнй Д.А.

Г12 Электронная картография: Краткий курс лекций. - СПб.: ГМА им. адм. С.О. Макарова. 2003. - 48 с.

В издании представлена информация об основных электронных картографических системах, используемых на судах морского флота. Основное внимание уделено вопросам международных требований к ECDIS, рассматриваемой в качестве системы более высокого уровня. Рассмотрены способы доставки на судно электронных карт и корректуры к ним, выполнен анализ возможных основных ограничений электронных картографических систем.

Предназначено для курсантов судоводительского факультета и инженеров судоводителей, изучающих курс “Электронная картография”.

Рекомендовано к изданию на заседании кафедры судовождения. Протокол № 6 от 11 марта 2003 г.

Рецензент:

Горобцов А.П., капитан дальнего плавания, к.т.н., доц. каф. судовождения (Государственная морская академия им. адм. С.О. Макарова).

ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2003.

2

Международные аббревиатуры и условные сокращения

ECDIS - Electronic Chart Display and Information System - навигационная электронная картографическая информационная система, отображающая официальные векторные карты.

ECS - Electronic Chart System - электронная картографическая система, отображающая неофициальные векторные карты. RCDS - Raster Chart Display System - электронная картографическая система, отображающая растровые карты. IMO - International Maritime Organization - Международная морская орга- низация.

IHO - International Hydrographic Organization - Международная гидрогра- фическая организация.

IEC - International Electrotehnical Commission - Международная электро- техническая комиссия.

MSC - Maritime Safety Committee - Морской комитет по безопасности. NAV - Safety of Navigation Sub-Committee - Подкомитет по безопасности судовождения.

HGE - Hannonization Group on ECDIS - Группа гармонизации ECDIS. WEND - World Wide Electronic Navigational Chart Database - Мировая База данных ENC.

CHRIS - Committee on Hydrographic Requirements for Information Systems - Комитет гидрографических данных для информационных систем. WG - IEC working group on ECDIS - рабочая группа IEC по ECDIS. DGIWG - Digital Geographic Information Working Group - рабочая группа цифровой географической информации.

ISO - International Organization for Standards - Международная органи- зация по стандартам.

CIRM - Committee International Radio Maritime - Международный морской комитет по радио.

C&SWG - Colours and Symbols Working Group - рабочая группа по цветам и символам.

ECS Database - Международный стандарт базы данных векторных карт, отображаемых в ECS. ENC - Electronic navigational chart - электронная карта, изготовленная

3

официальной ГО или уполномоченной организацией и выполненная в соответствии со стандартом S57 версии 3 1996 г. и позже. VNC - Vector navigational chart - электронная карта, изготовленная любой гидрографической службой.

RNS - Raster navigational chart - растровая навигационная карта. SENC - System electronic navigational chart - системная электронная навигационная карта, отображающаяся в ECS или в ECDIS. SRNC - System raster navigational chart - системная электронная навигаци- онная карта, отображающаяся в RCDS.

RENC - региональный координационный центр по распространению ENC. ИМ - извещения мореплавателям. ГО - гидрографическая организация. ГБД - главная база данных.

ГУНиО МО - Главное управление навигации и океанографии

Министерства обороны Российской Федерации.

4

Введение

Внедрение информационной технологии в практику судовождения по- зволяет интегрировать навигационную и гидрографическую информацию в единой судовой системе и использовать для решения задач безопасности судовождения. Данному вопросу уделяется значительное внимание как на национальном, так и на международном уровне. Активное участие в этом принимают Международная морская организация (IMO), Международная гидрографическая организация (IHO) и Международная электротехническая комиссия (IEC).

Изменение гл. 5 Конвенции СОЛАС-74 меняет принципиальный под- ход к восприятию навигационной карты как источника навигационно- гидрографической обстановки в районе плавания. Навигационная карта в данном случае может быть представлена в электронном виде на экране монитора. Роль человеческого фактора при этом оказывает существенное влияние на оценку обстановки в районе плавания и своевременное принятие решения.

Целью подготовки судоводителя для работы с электронными карто- графическими системами является изучение основных достоинств совре- менного оборудования и исследование ограничений его использования. Традиционные методы навигации должны гармонично применяться наряду с эффективным использованием электронной техники с целью проверки надежности и качества ее работы. В предлагаемом пособии рассмотрены основные особенности применения баз данных в электронных картографических системах. Основное внимание уделено требованиям к корректуре баз данных, как наиболее актуальной проблеме при работе с электронными картографическими системами.

5

1. История развития международной

ОРГАНИЗАЦИИ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К ЭЛЕКТРОННЫМ КАРТОГРАФИЧЕСКИМ СИСТЕМАМ

Развитие электронных картографических навигационных информа- ционных систем и внедрение их на морском флоте можно ассоциировать с появлением первых персональных компьютеров. Наиболее активное раз- витие электронной картографии наблюдается с начала 1980-х гг.

В 1983 г. при IHO был создан комитет по обмену цифровыми данны- ми и сформирована североамериканская рабочая группа и Гидрографиче- ская комиссия Северного моря. Дальнейшее развитие международных структур, занимающихся вопросами развития электронных картографиче- ских систем, можно датировать следующим образом:

1984 г. - организация рабочей группы по системе отображения элек- тронных карт (СОТЭК) при IHO.

1986 г. - организация комитета по СОТЭК при IHO, группа изучений требований к СОТЭК при IMO, радиотехническая комиссия морских служб при IMO.

1987 г. -создание группы координации IMO.

1988 г. - организация рабочей группы по корректуре при содействии ШО - IMO.

1989 г. - создание рабочей группы по кодированию объектов и атри- бутов при IHO и рабочей группы по условным знакам и цветам при IHO.

2. Обзор электронных картографических навигационных информационных систем

Системы отображения карт и информации различаются по уровню предъявляемых к ним требований и возможностям отображения навига- ционно-гидрографической информации на экране монитора. Электронные

6

картографические системы, разделяясь на RCDS, ECS и ECDIS, представ ляют совокупность программных и технических средств, позволяющих решать вопросы безопасности судовождения при использовании элек- тронной базы данных по навигационной гидрографической обстановке в данном регионе.

В RCDS на экране монитора воспроизводятся растровые карты, пред- ставляющие сканерный образ (фотографию) бумажных карт. Они по ото- бражению совпадают с бумажными, что позволяет наглядно отслеживать местоположение судна на дисплее и выполнять сравнение с прокладкой на бумажной карте. Однако использование подобных карт ограничивает возможности судоводителя при решении навигационных задач, обеспечи вающих безопасность судовождения (установка сигнализации при при- ближении к опасностям, обозначенным на карте, плавание по внутренним водным путям и др.), поэтому такие карты могут использоваться только как информационные.

ECS и ECDIS работают с векторными электронными навигационными картами, что значительно увеличивает возможности решения навигационных задач, т.к. все элементы карты имеют определенный код, на который может реагировать электронная картографическая система. Функциональные возможности ECS, по сравнению с RCDS, значительно расширены. Подобная система может решать все основные задачи судовождения и отвечает международным и национальным требованиям. Отображение ENC официальных гидрографических служб не является обязательным условием работы системы, поэтому в ECS могут быть использованы VNC различных коммерческих структур, имеющих свой внутренний формат.

Так же как и RCDS, ECS может использоваться на судне только как информационная система. Наличие бумажной карты, поднятой на уровень современности, является обязательным условием эксплуатации судна.

ECDIS является системой более высокого уровня и должна отвечать всем требованиям IMO, IHO и IEC для ECDIS, а также иметь сертификат о типовом одобрении. Согласно Конвенции СОЛАС-1974, с 2002 г. ECDIS входит в перечень судового навигационного оборудования (правило 19) и может использоваться для ведения исполнительной прокладки. Впервые об этом было официально объявлено в Резолюции ГМО А.817(19) в 1995 г.

7

При наличии на борту судна ECDIS и коллекции официальных карт ENC может являться юридическим эквивалентом бумажной карте.

ECDIS в этом случае должна состоять из двух комплектов - основного и резервного, объединенных в сеть. Обычно основной комплект устанав- ливается на ходовом мостике, а резервный - в каюте капитана. Сеть до- полнительных станций может быть увеличена и использована для распро странения информации. Поскольку каждая станция функционально неза- висима, она может использоваться для решения различных навигацион- ных целей: прокладки нового маршрута, просмотра коллекции карт и т.д.

ENC в данном случае представляет специально составленную базу данных, опубликованную уполномоченной Гидрографической организа- цией (ГО) или другим соответствующим правительственным учреждени- ем. Она должна отвечать требованиям безопасности морского судовожде ния. Официальной ГО России является Главное Управление Навигации и Океанографии Министерства обороны (ГУНиО МО).

Основной единицей распространения ENC является ячейка, представ- ляющая навигационно-гидрографическую информацию определенного географического района. Объем информации файла ячейки не должен превышать значения 5 Мегабайт. В ячейке содержится часть базы данных навигационно-гидрографической обстановки определенного географического района.

Компоненты основного блока ECDIS предусматривают подключение датчиков, представленных на рис. 1.

Основным требованием, предъявляемым к ECDIS в соответствии с требованиями стандарта IEC 61174, является обязательное подключение датчиков:

1) системы определения места судна (СНС, Лоран, др.);

2)гирокомпаса;

3) лага.

Остальные датчики могут быть подключены по усмотрению фирмы- производителя оборудования.

На рис. 1 представлены компоненты основного блока ECDIS.

Подключение к компьютеру основных датчиков и базы данных по на- вигационной гидрографической обстановке, т.е. откорректированной

электронной карты, позволяет оперативно решать навигационные задачи связанные с безопасностью плавания судна.

8

Монитор

Навтекс

SENC

Эхолот

СНС

Лоран

Компьютер

РЛС/САРП

АИС

Гирокомпас

ENC

Лаг

База данных дополнительной информации

Корректура

Корректура

Рис. 1. Компоненты основного блока ECDIS

Большинство картографических систем имеет расширенные возмож- ности решения дополнительных навигационных задач, что значительно облегчает работу судоводителя как в режиме подготовки к плаванию, так и во время плавания. Подобный сервис может включать индикацию ин- формации РЛС/САРП, АИС, эхолота, Навтекс. Эти датчики отображены на рис. 1, но не требуют обязательного подключения.

Важной особенностью является возможность картографической системы воспринимать и отображать в текстовом виде информацию Навтекс с фиксированием на экране электронной карты координат точек, полученных в данных сообщениях.

9

Это позволяет оперативно производить корректуру электронных карт средствами картографической системы (ручная электронная корректура).

Базы данных по дополнительной навигационной информации (прили- вы, течения, лоции, информация о портах, прогнозе погоды и т.д.) также могут отображаться в ECDIS.

Встроенные в ECDIS программы позволяют решать различные вспо- могательные задачи - остойчивость, астрономические задач и т.д. Кор- ректное решение этих вопросов в соответствии с Конвенционными требо ваниями по несению вахты и оформлению документации значительно снижает нагрузку судоводителя во время навигационной вахты.