[科普中国]-电子海图

发展背景发展原因

航道拥挤程度的提高、船舶的大型化、以及超高速船舶的出现给船舶航行安全提出了严峻的挑战。解决这个问题的一种方式是集成式地把本船的位置、所处的静态环境、周围的动态目标信息显示在一个屏幕上，使得船舶驾驶员能够迅速地获取所有这些信息，及时地做出操船决策。

海运船舶驾驶中使用各种现代化的导航设备和雷达设备，能够在很短的时间间隔内获取精确可靠的关于船位、船舶运动参数以及周围环境方面的信息。 使用电子海图，能够把驾驶员从海图作业这一事务性工作中解脱出来，使其把主要精力放在航行监视和及时制定操船决策上来。

发展历史**（1）**纸质海图等同物，1970年代末到1984年，人们主要是想减少体积和减轻海图作业的劳动强度，因此，仅仅是把纸质海图经数字化处理后存入计算机中。

**（2）**功能开拓阶段，到1986年，人们开始挖掘电子海图的各种潜能。如在电子海图上显示船位、航线设计，显示船速、航向等船舶参数、报警等等。

**（3）**航行信息系统阶段，将电子海图作为航行信息核心，包括电子海图数据库的完善，与雷达、定位仪、计程仪、测深仪、 GPS、VTS、AIS等各种设备和系统的接口和组合等等。多功能船用电子海图系统对保证船舶航行安全所起的重要作用，得到了IMO和IHO(国际航道测量组织)以及众多航海专家的认可。1986年7月，IMO和IHO成立了ECDIS协调小组，ECDIS各类标准和规范不断地建立和完善，各种性能优良的 ECDIS产品也不断地推陈出新。

海图种类矢量化海图（Vector charts）：是将数字化的海图信息分类存储的数据库，使用者可以选择性的查询、显示和使用数据，并可以和其他船舶系统相结合，提供诸如警戒区、危险区的自动报警等功能。

光栅扫描海图（Raster charts ）：通过对纸质海图的光学扫描形成的数据信息文件，可以看作是纸质海图的复制品。因此，不能提供选择性的查询和显示功能。

包含内容电子海图电子海图（An electronic chart缩写为EC)是一种数字海图并且可以显示在用计算机操作的助航系统上。

官方电子海图ENC((Electronic Navigational Charts)是指国家海道测量机构按国际海道测量组织(International Hydrographic Organization，IHO)颁布的《数字式海道测量数据传输标准》（Transfer Standard for Digital Hydrographic Data，编号S-57）制作的矢量电子海图。

矢量电子海图矢量海图数据是海图数据的另一种形式，它可以把数字化的海图信息分类分层储存（例如可以只显示小于10m的水深）。它包含图象文件和能够生成符号/点/线/文字以及颜色等要素的程序文件，这些程序文件可以改变海图中的属性和要素。矢量海图是一种智能化的电子海图，驾驶员可以选择性的显示某些所需要的信息（例如港口设施、潮汐变化、海流矢量等），矢量海图可以提供给驾驶员准确的物标间的距离，并能够设置警戒区、危险区的自动报警。

电子海图系统电子海图系统（electronic chart system缩写为ECS)是一种商业的电子海图系统，它并不完全适用于国际海事组织的SOLAS公约的全部要求。 ECS主要用于助航，同时也是作为纸制海图功能缺陷上的一种补充。

电子海图显示与信息系统ECDIS（ECDIS-Electronic Chart Display and Information System）是指符合有关国际标准的船用电子海图系统。它以计算机为核心，连接定位、测深、雷达等设备，以ENC为基础，综合反映船舶行驶状态，为船舶驾驶人员提供各种信息查询、量算和航海记录专门工具，是一种专题地理信息系统（GIS）。

ECDIS相关的国际标准有：

S57—IHO水道测量数据交换标准；

S52—电子海图显示标准；

IEC61174—ECDIS硬件检测标准等；

ECDIS还可以与船舶自动控制系统连接，实现船舶的自动驾驶。

其他名词SENC—系统电子导航图（The system electronic navigation chart缩写为SENC)；

ER—电子海图改正信息；

ECDB—电子海图数据库（An electronic chart data base缩写为ECDB)；

RENC—地区性ENC协调中心；

WEND—世界电子航海图数据库；

IHO—国际水道测量组织；

IMO—国际海事组织。

海图作用 电子海图之所以引起高度重视，是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。电子海图系统可以进行自动航线设计、航向航迹监测、自动存储本船航迹、历史航程重新演示、航行自动警报(如偏航、误入危险区等)、快速查询各种信息(如水文、港口、潮汐、海流等)、船舶动态实时显示(如每秒刷新船位、航速、航向等)，将雷达/ARPA的回波图像叠显在海图上，数千幅海图的自动更正只需几分钟。

依赖风险ECDIS虽然功能很强，但其只是一种助航仪器，其系统本身的局限性、显示误差和故障、使用者对系统设置和使用中的不适当或错误、传感器的误差、备用布置使用上的及时和有效等都要求使用者对其决不能过分依赖。使用者不仅要充分掌握其性能并充分、适当地利用其功能, 而且在航行中充分利用适当的了望和独立于该系统的手段和方法检验系统的有效性和是否有误差，以保证航行安全。

应用领域电子海图的应用领域包括：航海、船舶交通管理（VTS）、港口管理、船舶调度、污染管理、搜救指挥、航标管理、渔业、引水、海洋测绘、海洋工程等等。

发展现状电子海图规范与标准与电子海图密切相关的三个国际组织是国际海事组织（IMO）、国际海道测量组织（IHO）和国际电工委员会（IEC）。1986年，IMO和IHO同意成立一个由各国有关部门组成的协调小组（HGE），共同参与电子海图方面的技术讨论。随后的十几年来，HGE技术组进行了卓有成效的工作，制定了一系列的电子海图规范与标准，这些标准主要有：

1995年11月IMO讨论通过了ECDIS的性能标准，此标准明文规定，ECDIS可以做为“1974海上人命安全公约（SOLAS）”所要求的纸海图的等价物，换言之，ECDIS可以取代传统的纸海图。1996年11月，IMO又增补了ECDIS备用设备的条款。

1996年2月，IHO增补通过了关于电子海图内容、图标、颜色和ECDIS显示系统的规范，即S52（第五版）。

1996年11月，IHO公布了S57标准第三版，S57规定了ENC的数据交换格式、ENC数据库的性能标准，以及ENC的改正概要。并规定该标准保持到2000年不变。

1997年9月，IEC提出了对ECDIS硬件设备的检验和测试标准（IEC61174）。IEC还有一个对船用导航设备的“环境测试标准”，称为IEC60945。此标准用来检测船用导航设备（雷达/ARPA、ECDIS等）在不同温度、湿度、振动等情况下的可靠性。

电子航海图电子航海图（ENC）属于电子海图数据库，是由各国官方的海道测量局（HO）制作的（也有一些国家由某公司制作，由HO认定）符合IHO S57标准的矢量电子海图。ECDIS的应用，离不开全球范围的数千幅ENC的支持。所以，IHO正在努力敦促世界各海洋国家制作自己海域的ENC，并成立了一些区域性的ENC中心，通过国际合作共同完成全球ENC数据库的建立，并逐步建立全球的ER发行体系。由于各国的技术水平相差较大，全球ENC数据库的建立进展缓慢，相反，一些大公司却利用技术和资金的优势，制作了符合S57要求的全球ENC数据库。这些ENC补充了官方ENC数量的不足。但是，也存在着缺乏法律保障、改正不及时等问题。

中国人民解放军海军海道测量局（原中国人民解放军海军司令部航海保证部）2011年8月25日在国家会议中心举行中国官方电子海图发布会，正式对外推出国际标准版的中国海区电子海图。这是中国首次对外正式发布中国海区国际标准电子海图。

根据国际海道测量组织规定，只有由各国官方海道测量机构制作并发行的、符合S-57《数字海道测量数据传输标准》的电子海图，才是官方电子海图。海军司令部航海保证部是经中国政府授权参加国际海道测量组织的官方代表，按照《中华人民共和国测绘法》和国务院、中央军委有关规定，负责管理中国海洋基础测绘工作和组织实施海道测量。

中国从上世纪80年代开始组织电子海图的研究制作，先后建立了电子海图数据模型、研发了电子海图应用系统，制订颁布了各类国家和军队技术规范和标准，并于2000年发布了国家标准电子海图。2002年国际海道测量组织颁布电子海图国际标准后，海军航海保证部门及时展开中国海区国际标准电子海图的研究制作，对既有海量数据进行格式转换、取舍、综合和编辑处理。经过多年摸索以及与国际同行的交流合作，先后完成400余幅国际标准中国海区电子海图的编制。目前，已全部完成中国海区国际标准电子海图的制作、测试和检验验证。

海军司令部航海保证部部长李鹏程介绍说，这一电子海图具有国际通用性强、内容更新便捷、船舶定位精度高、图内信息规范和丰富等特点。只要将电子海图加载在“电子海图显示与信息系统”中，系统就能够自动将GPS定位设备所获取的船舶位置显示在图上，有效克服了纸质海图人工标绘所造成的信息滞后现象，与雷达图像叠加，就可以全面掌握船舶周围海区情况。

李鹏程说，中国海区国际标准电子海图采用国际通用的更新模式，每周发布更新文件，用户只需将更新文件导入“电子海图显示与信息系统”，即可实现电子海图数据的更新。与国家标准电子海图相比，具有计划航线标绘、实际航迹记录、航行危险报警等功能，只要通过卫星或无线电方式远距离接收航海通告，即可实现海图的自动更新，极大地增加了船舶航行的安全性和便捷性。1

电子海图显示与信息系统与其系统的区别尽管电子海图系统发展不过十几年的历史，但各种电子海图软件产品却如雨后春笋一般不断涌现。由于电子海图系统的设计与生产纯粹是企业行为，所以其的发展速度远快于ENC数据的标准发展。根据市场要求形成了ECDIS和ECS两类产品。

ECS:电子海图系统（Electronic chart system缩写为ECS）是一种商业的电子海图系统，它并不完全适用于国际海事组织的Solas公约的全部要求。ECS主要用于助航，同时也是作为纸质海图功能缺陷上的一种补充。

目前能够提供不符合国际标准的电子海图系统（ECS）的产品的公司全球估计不下千家。尽管我国从80年代就开展了电子海图的研究，但由于各种各样的原因，目前仍停留在研究、试制阶段，仅有海军测绘研究所研制的电子海图系统应用与军舰的导航，大连海事大学等几家单位的研究已转向其他方向。但有许多非专业公司和单位加入了电子海图应用系统的研发行列，并且已经有多家的简易型ECS系统投入使用。

**ECDIS:**电子海图显示与信息系统（AN electronic chart display and information system 缩写为ECDIS）是一种使用电子导航海图并完全适用于Solas公约要求的一种电子海图系统。

目前全球范围内能够提供符合国际标准的ECDIS的厂家不下十几家，多数产品均为国外公司研发提供。其中较为著名的有英国Transas Marine、德国ATLAS、德国7CS、日本JRC、日本Furuno等。而国内目前多数公司研制的产品仅符合ECS标准，只有少数单位研制的产品已经达到相关ECDIS设备软硬件性能标准，并已经为船舶提供相关产品服务。

发展特点通过对电子海图发展过程及现状的研究，我们可以看出电子海图的发展具有以下特点：

1、国际标准已趋于完善，电子海图的法律地位得到肯定；

2、国际合作加强，区域电子海图协调中心的建立已成趋势；

3、商业发展先于官方进展，成为引导应用的主力军；

4、电子海图的规格、等级参差不齐，中低档次产品的应用先于高档、标准的系统。